[發(fā)明專利]一種多段式固定床反應(yīng)器及費(fèi)托合成反應(yīng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110861836.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN113426384A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫啟文;顏芳;張宗森;岳建平;吳建民;滕強(qiáng);秦其智
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): B01J8/06
• 分類號(hào): B01J8/06;B01J8/04;C10G2/00
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31251
• 代理人: 楊用玲

本發(fā)明提供了一種多段式固定床反應(yīng)器及費(fèi)托合成反應(yīng)系統(tǒng)，反應(yīng)器包括：上封頭，上封頭上設(shè)置有原料氣進(jìn)口；下封頭；上封頭和下封頭之間設(shè)置若干段依次連接的反應(yīng)器床層；反應(yīng)器床層頂部和底部分別設(shè)置有第一隔板和第三隔板，第一隔板和第三隔板之間設(shè)置有第二隔板，第二隔板將反應(yīng)器床層分隔為冷卻水蒸發(fā)移熱腔室和原料氣體移熱腔室；冷卻水蒸發(fā)移熱腔室底端設(shè)置有與冷卻水蒸發(fā)移熱腔室內(nèi)部連通的循環(huán)冷水進(jìn)口，頂端設(shè)置有與冷卻水蒸發(fā)移熱腔室內(nèi)部連通的熱汽水出口；原料氣體移熱腔室底端設(shè)置有與原料氣體移熱腔室內(nèi)部連通的冷卻循環(huán)氣進(jìn)口。該方案解決現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)器內(nèi)溫度不穩(wěn)定，容易造成熱點(diǎn)、飛溫、催化劑結(jié)碳及堵塞床層的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種多段式固定床反應(yīng)器及費(fèi)托合成反應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由煤炭制取液體燃料的煤間接液化(CTL)技術(shù)是當(dāng)前C1化工的重要發(fā)展方向。煤炭間接液化合成油品具有清潔、環(huán)保、燃燒性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)，是化石液體燃料的直接替代品。煤炭間接液化技術(shù)在生產(chǎn)油品的同時(shí)還可副產(chǎn)大量化工產(chǎn)品，可延長產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，增強(qiáng)市場(chǎng)適應(yīng)性，成為當(dāng)前潔凈煤技術(shù)的發(fā)展熱點(diǎn)。煤炭間接液化是以煤或天然氣為原料制取的氫氣和一氧化碳在催化劑的作用下經(jīng)過費(fèi)托合成反應(yīng)來獲取汽油、柴油、石蠟、輕質(zhì)烴及石油類化工產(chǎn)品有效途徑。費(fèi)托合成技術(shù)始創(chuàng)于20世紀(jì)20年代，在1923年由德國科學(xué)家F.Fischer和H.Tropsch發(fā)明了利用合成氣(H₂+CO)和鐵催化劑，在15MPa、400℃的反應(yīng)條件下制取液態(tài)烴的技術(shù)，被稱為費(fèi)托合成法。

由于費(fèi)托合成反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程對(duì)溫度及其的敏感。費(fèi)托合成反應(yīng)器是費(fèi)托合成工藝裝置的核心設(shè)備，費(fèi)托合成反應(yīng)器按其結(jié)構(gòu)及操作方式的不同，可分為固定床反應(yīng)器、鼓泡漿態(tài)床反應(yīng)器、及固定或循環(huán)流化床反應(yīng)器，其中固定床反應(yīng)器最為常用，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、催化劑的機(jī)械磨損小和使用壽命長等特點(diǎn)。已有的固定床反應(yīng)器最長用的是列管式結(jié)構(gòu)，催化劑裝填在列管內(nèi)部，管外采用冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱。但對(duì)于放熱量較大的費(fèi)托合成反應(yīng)，管內(nèi)存在軸向和徑向的溫度分布，容易形成熱點(diǎn)、飛溫、催化劑結(jié)碳及堵塞床層現(xiàn)象。因此，需要一種能夠穩(wěn)定反應(yīng)溫度，解決移熱、換熱問題的反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多段式固定床反應(yīng)器及費(fèi)托合成反應(yīng)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)器內(nèi)溫度不穩(wěn)定，容易造成熱點(diǎn)、飛溫、催化劑結(jié)碳及堵塞床層的問題。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種多段式固定床反應(yīng)器，包括：

上封頭，所述上封頭上設(shè)置有原料氣進(jìn)口；

下封頭，所述下封頭的底部設(shè)置有第一液體出口；

所述上封頭和所述下封頭之間設(shè)置有若干段依次連接的反應(yīng)器床層；

所述反應(yīng)器床層的頂部和底部分別設(shè)置有第一隔板和第三隔板，所述第一隔板和所述第三隔板之間設(shè)置有第二隔板，所述第二隔板將所述反應(yīng)器床層的內(nèi)部分隔為上方的冷卻水蒸發(fā)移熱腔室和下方的原料氣體移熱腔室；

所述冷卻水蒸發(fā)移熱腔室的底端設(shè)置有與所述冷卻水蒸發(fā)移熱腔室內(nèi)部連通的循環(huán)冷水進(jìn)口，所述冷卻水蒸發(fā)移熱腔室的頂端設(shè)置有與所述冷卻水蒸發(fā)移熱腔室內(nèi)部連通的熱汽水出口；

所述原料氣體移熱腔室的底端設(shè)置有與所述原料氣體移熱腔室內(nèi)部連通的冷卻循環(huán)氣進(jìn)口。

通過在上封頭和下封頭之間設(shè)置若干段依次連接的反應(yīng)器床層，反應(yīng)器床層的頂部和底部分別設(shè)置第一隔板和第三隔板，第一隔板和第三隔板之間設(shè)置有第二隔板，第二隔板能夠?qū)⒎磻?yīng)器床層的內(nèi)部分隔為上方的冷卻水蒸發(fā)移熱腔室和下方的原料氣體移熱腔室，使得反應(yīng)器內(nèi)溫度更穩(wěn)定，避免造成熱點(diǎn)、飛溫、催化劑結(jié)碳及堵塞床層等現(xiàn)象。

具體的，每段反應(yīng)器床層的高度按照一定的比例進(jìn)行設(shè)置，優(yōu)化的床層高度比例為1：(1～8.5)，即反應(yīng)器的床層高度按該優(yōu)化的比例從上到下依次設(shè)置。