专利名称：一种煤液化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤化工领域，特别是煤直接液化的核心设备液化反应器，尤其是涉及一种用于气-液-固三相共存且固含量很高(在40%以上)的反应条件下的反应器。
背景技术：
以煤代油是我国一项非常重要的能源政策，煤炭直接液化技术对摆脱我国石油短 缺的局面具有十分重要的意义。煤制油技术是一种清洁高效的煤利用技术，符合国家提高 能源效益和降低排放污染的要求，可以保障国家石油安全，其推广应用的前景十分广阔。在煤的直接液化工艺中，液化反应器是整个液化过程的核心设备，目前已开发的 煤直接液化工艺中，液化反应器多采用鼓泡床反应器或强制循环悬浮床反应器，其中鼓泡 床反应器存在气泡分布不均勻，并有气泡短路现象，气含率偏高，反应器有效容积偏小，流 体流动紊乱，沿轴向表观液速较小。悬浮床反应器是近十几年来开发的新型设备，悬浮床反 应器是通过位于反应器底部的外循环泵使液相在反应器内进行循环，达到全返混反应器模 式。它能大大提高气液固三相的传热和传质效率。但是煤浆加氢过程中物料的固含量高， 反应器内容易发生聚集或结焦现象，特别是在底部、壁面，顶部及有内构件的部位，严重影 响反应器的正常运行。中国专利200510097409. 0中所述煤直接液化磁力刮刀环流反应器，其特征包括 内外筒结构，物料从内筒底部的孔板分布器进入，沿中心管内上升，达到筒顶后，通过中心 筒和外筒的环间向下流动，而后在底部封头进入中心筒上流，形成环流。环流的动力靠煤浆 进入口动能、氢气的浮力和中心筒内外流的密度差，依靠循环流速度和湍动强度，防止煤浆 在反应器内结焦，并依靠磁力引导筒内刮刀清除外筒内壁的结焦。磁力刮刀除焦，限制了反 应器的材质必须是没有磁性的材料。这大大限制了适用范围。而且刮刀依靠磁力引导遇到 沉积的块状物料时可能出现脱落，影响反应器内物料的流动。中国专利01233568. 1中所述反应器为上下两个环形筒的反应器，上筒直径和长 度大于内筒，物料从位于下环筒的孔板分布器进入反应器。依靠上下两个环流使得反应器 内物料处于全返混状态，反应后物料从底部排料口排出。对于煤直接液化等高固含量的三 相物料环流强度不够，容易沉积到下环流在反应器底部形成沉积，需要定时排料消除反应 器沉积的影响。但煤液化是高温高压反应条件的反应，定时排料对反应器外部切断设备要 求高，且操作有一定的危险性。在煤直接液化的工艺中，反应物料煤浆中固体颗粒煤粉含量在40%以上，反应温 度在450°C以上，反应压力在20MPa左右，易在反应器内发生沉积或结焦现象，特别是在底 部、壁面，顶部及有内构件的部位，严重时影响反应器的正常运行，并导致装置运行的不稳定。
发明内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种可提高物料在反应器内的流速，防止沉积产生的煤液化反应器。本实用新型的目的可以通过以下 技术方案来实现一种煤液化反应器，其特征在 于，该反应器包括排料口 1、上封头3、循环杯4、循环管5、筒体6、分配盘8、下封头9、进料 口 11、循环物料出口 12、排料管16 ；所述的排料口 1设置在上封头3上，排料口 1下端连接 排料管16，所述的循环杯4上端杯口在上封头3内，下端连接循环管5，循环管5另一端连 接设置在反应器底部的循环物料出口 12，所述的循环管5设置在筒体6内，所述的分配盘8 设置在下封头9上方，所述的进料口 11设置在反应器底部下封头9下方。所述的上封头3的截面呈半圆形，所述的循环杯4的截面呈漏斗形，循环杯4上沿 位于上封头3半圆线以上。所述的循环管5外，周向设置穿过循环杯4的测温组件2。所述的筒体6上部与上封头3间设置循环杯4，循环杯4与反应器内壁间设有间 隙。所述的分布盘8上周向均布设有多个分布器7。所述的分布器7设有3-8个，分布器7上设有帽罩72，分布器7内设有升气管73。所述的进料口 11上设置锥形帽分布器10。所述的排料管16伸入反应器内，排料管16下端开有均布的矩形缝，缝隙数为3-5 个，缝隙长为0. 85-0. 95倍的排料管16伸入反应器内的深度。与现有技术相比，本实用新型反应器具有以下优点(1)反应器采用循环杯循环管结构，可以实现反应期内的物料处于全返混状态，传 热与传质效果优越。(2)反应器循环杯和排料管的结构形式和相对位置的布置，可以保持物料在循环 杯内分离，反应器顶部气层稳定，使得循环杯内充满液体，也可以保证物料不断的冲刷反应 器顶部，防止在反应器顶部和循环杯内沉积结焦。(3)反应器采用二次分配，反应器分配盘采用合理的结构，保证物料均勻流动，气 液分界面稳定，避免在分配盘上下结焦和筒体上出现挂壁。
图1为本实用新型反应器的结构示意图；图2为本实用新型反应器循环部分的结构示意图；图3为本实用新型反应器分布器的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。如图1-3所示，本实用新型煤液化反应器，该反应器包括排料口 1、测温组件2、上 封头3、循环杯4、循环管5、筒体6、分布器7、分配盘8、下封头9、锥形帽分布器10、进料口 11、循环物料出口 12、紧固组件13、密封垫14、连接块15、排料管16;所述的排料口 1设置 在上封头3上，排料口 1下端连接排料管16，上封头3的截面呈半圆形，所述的循环杯4的 截面呈漏斗形，循环杯上端杯口在上封头3内，下端连接循环管5，循环管5另一端连接设置 在反应器底部的循环物料出口 12，所述的循环管5设置在筒体6内，循环管5外周向设置穿过循环杯4的测温组件2，筒体6上部与上封头3间设置循环杯4，循环杯4与反应器内壁 间设有间隙，所述的分配盘8设置在下封头9上方，分布盘8上周向均布设有多个分布器7， 分布器7可设3-8个，分布器7上设有帽罩72，帽罩72顶部通过螺栓螺母及垫片71固定， 分布器7内设有升气管73，所述的进料口 11设置在反应器底部下封头9下方，进料口 11上 设置锥形帽分布器10，分配盘8横设于反应器下部，由紧固组件13进行紧固，分配盘8周边 设有密封垫14，所述的循环管5上设有连接块15，所述的排料管16伸入反应器内，排料管 16下端开有均布的矩形缝，缝隙数为3-5个，缝隙长为0. 85-0. 95倍的排料管16伸入反应 器内的深度。 反应器采用底部进料口 11进料，进料口 11出口装有锥形帽分配器10，物料进入反 应器下部后通过分配盘8上的帽罩分布器7进行再分配。在高温高压的条件下，在反应器 中段煤粉进行加氢反应，通过漏斗形循环杯4和循环筒体6的间隙进入反应器上部，反应生 成气在反应器上部形成气层，起到缓冲液体作用，并从排料管16排出，剩余物料在循环杯4 内实现气液分离。气体和气化的轻质油等由于比重轻，在循环杯3内被分离，部分未完全反 应物由于压差作用也从排料口 1排出，大部分未完全反应物重组分通过分离后进入循环杯 4底部，通过与之相连的循环管5进入反应器底部，从循环物料排出口 12排出反应器，通过 出口管路进入循环泵，再被循环泵压回与新鲜补充物料混合后进入反应器继续反应。反应 器循环管5外，周向布置一组热电偶测温2，热电偶上部可以穿过反应器循环杯4。作为优选实施方式，在反应器筒体上部与上封头间设置循环杯4，反应器内径为 D，循环杯4外壁与反应器内壁的间距r为0.01 0. 03D，所设置的循环杯4上沿位于反应器 上封头半圆线以上，距离排料管16的距离H1为0. 12 0. 25D，最佳距离为0. 14 0. 16D。 这种结构即可以保证物料在反应器循环杯4内实现分离，未完全反应物料循环利用，强化 物料返混效果，防止在循环杯内沉积结焦。排料管16伸入反应器内的深度H2为0. 30 0. 50D,排料管16下端开有均布的矩形缝，缝隙数N1为3 5，缝隙长度H3为0. 55 0. 95H2。 保证在反应器顶部形成气体层，反应物料通过循环杯4和筒体6的缝隙后也可不断冲刷到 反应器顶部，防止在此沉积。作为优选实施方式，反应器进料采用两次分配，第一次在进料管出口 11采用锥形 帽分布器或帽罩分布器10进行初次分配，使得进入反应器的气体以小气泡上升，降低对气 液界面的扰动；物料通过反应器分布盘8进行二次分配，分布盘8上周向均布有帽罩分布器 7，分布器的个数N2为3 8，在满足流量、流速限制的条件下，选择尽量少的帽罩分布器，提 高物料的流速，增加液体在分布盘8上的搅动作用，防止在分布盘8上沉积结焦。分布器帽 罩72到分布盘8的距离h为2-15mm。分布器7的升气管73下端开有矩形缝隙，缝隙数N3 为3 10，由于生气管的结构使得分布盘8下方形成一个气体层，保护分布盘8，防止在其 下方有煤浆沉积，气液界面稳定，防止煤浆挂壁沉积结焦。实施例1含固量为45%煤浆的进料量为640kg/h，氢气进料量为700Nm3/h，两物料在管道内 混合后进入本实用新型设计的煤液化反应器。反应器底部进料口相接的是锥形帽分布器， 混合物料进入后进行一次分布，从周向均勻进入反应器下封头。反应器分布盘上均布五个 帽罩分布器，分布器升气管均勻开有5条矩形缝隙，帽罩到分布盘的距离h为7. 2mm ；物料 从反应器进料口进入，通过锥形帽分布器保证没有大的气泡扰动气液界面，通过分布盘和分布器的机构在分布盘下方形成气层，物料通过分布盘后均勻的上升，在450°C，20MP的条件下在反应器内反应。反应器内径D为410mm，循环杯与反应器内壁间距r为7. 2mm，循环 杯到排料管距离H1为58mm，排料管伸入反应器内的深度H2为150mm，其上开有四条矩形缝 隙，缝隙的长度氏为90_。反应后通过循环杯和反应器筒体形成的间隙，反应气在反应器 顶部形成一个气层并由排出口排出，部分未反应的物料在循环杯内实现分离，液固相重组 分经过循环管，通过循环物料排出口至循环泵。在反应器的进料口与新鲜进料混合后再次 进入反应器。经过一个试验周期的运行后，拆检反应器，原先存在的沉积现象消失，反应器 的内壁、分布盘、循环杯等处均无沉积现象。
权利要求一种煤液化反应器，其特征在于，该反应器包括排料口(1)、上封头(3)、循环杯(4)、循环管(5)、筒体(6)、分配盘(8)、下封头(9)、进料口(11)、循环物料出口(12)、排料管(16)；所述的排料口(1)设置在上封头(3)上，排料口(1)下端连接排料管(16)，所述的循环杯(4)上端杯口在上封头(3)内，下端连接循环管(5)，循环管(5)另一端连接设置在反应器底部的循环物料出口(12)，所述的循环管(5)设置在筒体(6)内，所述的分配盘(8)设置在下封头(9)上方，所述的进料口(11)设置在反应器底部下封头(9)下方。
2.根据权利要求1所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的上封头(3)的截面呈 半圆形，所述的循环杯(4)的截面呈漏斗形。
3.根据权利要求1所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的循环管(5)外，周向 设置穿过循环杯(4)的测温组件(2)。
4.根据权利要求1所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的筒体(6)上部与上封 头(3)内设置循环杯(4)，循环杯(4)与反应器内壁间设有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的分布盘(8)上周向均 布设有多个分布器(7)。
6.根据权利要求5所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的分布器(7)设有3-8 个，分布器(7)上设有帽罩(72)，分布器(7)内设有升气管(73)。
7.根据权利要求1所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的进料口(11)上设置 锥形帽分布器(10)。
8.根据权利要求1所述的一种煤液化反应器，其特征在于，所述的排料管(16)伸入反 应器内，排料管(16)下端开有均布的矩形缝，缝隙数为3-5个，缝隙长为0. 85-0. 95倍的排 料管(16)伸入反应器内的深度。
专利摘要本实用新型涉及一种煤液化反应器，该反应器包括排料口(1)、上封头(3)、循环杯(4)、循环管(5)、筒体(6)、分配盘(8)、下封头(9)、进料口(11)、循环物料出口(12)、排料管(16)；所述的排料口(1)设置在上封头(3)上，排料口(1)下端连接排料管(16)，所述的循环杯(4)上端杯口在上封头(3)内，下端连接循环管(5)，循环管(5)连接反应器底部的循环物料出口(12)，所述的循环管(5)设置在筒体(6)内，所述的分配盘(8)设置在下封头(9)上方，所述的进料口(11)设置在反应器底部下封头(9)下方。与现有技术相比，本实用新型具有可提高物料在反应器内的流速，防止沉积产生等优点。
文档编号C10G1/06GK201598265SQ20092021380
公开日2010年10月6日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者兰建华, 刘锋, 李克健, 李永伦, 杨葛灵, 王国栋, 章序文, 高山松 申请人:神华煤制油研究中心有限公司