[發明專利]一種漿態鼓泡床磁感反應器

有效

• 申請號: 201210044900.7
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN103285780A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 羅明生;苗強
• 申請（專利權）人: 北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: B01J8/08
• 分類號: B01J8/08;B01J19/08;C07C1/04;C10G2/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張秋林;林柏楠

技術領域

本發明涉及一種漿態鼓泡床磁感反應器，特別是涉及一種用于費托合成反應、可大大減少費托合成反應催化劑顆粒磨蝕的三相漿態鼓泡床磁感反應器。

背景技術

費托合成反應是指合成氣(H₂+CO)在催化劑作用下、在一定溫度和壓力下轉化成烴和其他化學品的反應。近年來，由于石油資源日趨緊張和原油價格的持續攀升，費托合成受到世界各國研究者的廣泛關注。通常，費托合成生成烴的反應可用以下反應式表示：

mCO+(2m+1)H₂→C_mH_2m+2+mH₂O????(1)

mCO+2mH₂→C_mH_2m+mH₂O??????????(2)

2mCO+(m+1)H₂→C_mH_2m+2+mCO₂????(3)

費托合成反應通常是在費托合成反應器中進行，這樣的反應器包括固定床反應器和漿態鼓泡床反應器(SBCR)。由于固定床反應器比漿態鼓泡床反應器昂貴，并且因費托合成反應是放熱反應而難以控制反應溫度。所以漿態鼓泡床反應器比固定床反應器具備優勢。

毫無疑問，漿態鼓泡床反應器具有其它反應器不具有的眾多優點，其吸引了人們越來越多的關注。漿態鼓泡床反應器(SBCR)作為一種氣-液-固多相反應器，具有結構簡單、持液量大、溫度梯度小、熱容量大、傳熱性能好、溫度易控制、固體顆粒易處理、操作成本低等優點。

但漿態鼓泡床反應器中催化劑磨蝕非常嚴重，導致液體產物中含有相當比例的催化劑細粉或粉塵，這樣的細粉或粉塵相當難以從液體產物中分離出來，這無疑增大了費托合成工業化的復雜程度和運行成本。而且破碎的催化劑顆粒經常導致后續過濾裝置被迫停運，從而使得整個系統的運行周期被大大縮短。

事實上，漿態鼓泡床反應器中，氣-液-固三相反應物流形成的流體運動非常復雜，其包括大氣泡、小氣泡、和漿液(液體和催化劑顆粒)的運動，不同組分在不同區域表現出不同的流體力學特征，例如平流、渦流、和湍流。同時在反應器內部有眾多由金屬材料制作的冷卻管和冷卻壁，催化劑固態顆粒在這樣的流體環境中經過碰撞和摩擦，磨蝕速度非常快，往往經過一段時間，其粒徑就由開始幾十微米至數百微米下降到幾微米甚至更小。

另一方面，利用磁場形成的磁力進行多相物流的混合、分離、過濾、甚至穩流的應用越來越多。例如，US3219318公開了一種流體攪拌的裝置，其中在流體中分布有許多非球形永磁部件，而在流體周圍設置強度變化和方向交替的磁場，使上述非球形永磁部件在流體中出現旋轉和平移的運動，從而達到攪拌流體的目的。

US2010/0113622公開了一種從固體中分離液體的系統，所述系統包括：包括固定容器的固定單元，固定容器含有磁性材料床和用于在所述容器中產生磁力的磁體，其中固定容器又進一步含有包括液體和含金屬的粒子的流體在所述容器中的入口和出口。當包括液體和磁性固體顆粒的流體流經上述固定容器時，磁性材料床除去流體中大部分固體顆粒。上述系統可用于從固態催化劑顆粒中分離液體，特別是可用于催化劑包括磁性固體顆粒的多相催化劑反應器，例如用于費托合成反應器中液態產物含有的殘留催化劑顆粒的清除或過濾。

US4296080公開了一種去除流體中雜質粒子的流化床工藝，其中流化床為移動可控的粒子捕捉床，其包含磁性顆粒，流化床被流體物流伸展和托起，根據流化床的壓差可控地移動流化床，其中對流化床的至少一部分區域施加主要磁分量在所說外力場方向上的磁場，磁場強度要足以抑制流化床中出現固態返混和流體分流，但小于削弱流化床流體特性的數值。當含有磁性雜質粒子的流體經過上述粒子捕捉床，大部分雜質粒子被捕捉而除去。

US?Re.31186公開了一種烴轉化流化床工藝，其中流化床包括磁性和可流化的復合顆粒，其對烴轉化具有催化活性，并含有2-40體積％鐵或鐵磁材料，沿重力方向對上述流化床施加恒定和基本均勻的磁場，以使復合顆粒具有沿重力方向的磁力，使包括氣化烴入料的流化氣態介質以下列氣體表觀速度向上通過所述流化床，氣體表觀速度大于不施加磁場時流化床所要求氣體表觀速度常規最小值至少10％，但小于施加磁場時在0.1-1秒時間間隔內導致穿過所述流化床的壓力差出現隨時間而變化的波動所要求的氣體表觀速度。上述流化床可使其中各物流的流化狀態處于穩定和均質狀態，特別是可消除流化床內大氣泡的產生。