[实用新型]一种新型内循环浆态床反应器

说明书

技术领域

本实用新型是一种新型浆态床反应器，具体地说涉及一种适用于由一氧化碳和氢气合成烃类、醇类、醚类、酯类及其混合物的新型内循环浆态床反应器。

背景技术

随着全球原油资源的减少和价格的飞涨，固态(煤和生物质)以及气态(天然气和煤层气)燃料分别经气化和转化为一氧化碳和氢气混合物的合成气后制备烃类、醇类、醚类、酯类及其混合物是缓解我国液体燃料紧张现状的有效措施之一。同时，这些燃料直接或经二次加工后可以获得其他宝贵的化工原料。

浆态床反应器作为一种新型的反应器，被Klbel及其合作者首次开发研究，随后，南非Sasol公司成功地设计并运转了浆态床反应器用于费托合成。浆态床反应器与其他三相反应器相比，具有结构简单、易于制造和放大等优点，同时，能更好地控制反应温度、适合于强放热慢反应(例如费托合成、甲醇合成等)，已广泛应用于煤化工和天然气化工等领域，在工业生产中发挥着越来越大的作用。目前，浆态床反应器受到了国内产业界和学术界前所未有的重视，大量文献(朱庆云.天然气合成油发展分析.润滑油，2006，21(4)：60～64；任飞，王金福.浆态床甲醇合成反应过程数学模拟.过程工程学报，2006，6(1)：1～5等)报道了相关研究，并已申请了多项专利(ZL 00119799.1、ZL01118470.1、ZL 200410012366.7等)。

浆态床反应器与其他反应器相比尽管具有明显的优势，但是在工业应用中仍存在一些缺陷和不足。中国专利ZL 01118470.1公布了一种浆态床合成反应装置，由于装有机械搅拌器，装置在高温高压下容易出现密封泄漏问题；在另一中国专利(ZL 00119799.1)中，反应器内采用排管式换热器换热，占用了反应器大量空间，使整个反应器的尺寸增大，进而增加了设备成本。2004年公布的中国专利(ZL200410012366.7)通过改进其内构件结构，克服了上述专利中的一些缺陷，但仍存在一些不足，其缺点是内构件结构复杂，设备加工费用高，不利于工业使用和维护。

发明内容

本实用新型的目的是解决背景技术中的问题和不足，提供一种结构简单、成本低、反应效率高、易操作的新型内循环浆态床反应器。

本实用新型的目的是这样实现的，它是由床体、提升管、升气管、气体分布器、进料口、过滤器、换热管、进气口、排气口和卸料口组成。其特征在于床体由两段构成，床体上段是等直径圆筒，下段是一个锥形结构，两者通过球形过渡段连接。床体内下部装有一个上端直径大于下端直径的提升管，提升管外侧等距离绕有蛇型换热管。气体分布器位于提升管下部，床体下部右侧有进料口，床体底端锥形结构侧面有卸料口，底部有进气口，进气口与气体分布器和升气管相通，升气管上部有气体分布孔，床体上部装有过滤器，床体顶端有排气口。

浆液通过进料口流入床体内，气体则经进气口通过气体分布器和升气管进入提升管内，并携带提升管内的浆液一起向上运动，提升管内的气体与浆液进行传质、传热和反应，反应生成的产品气、未反应的原料气与夹带的浆液经过滤器分离后，产品气和未反应的原料气由床体顶端的排气口排出，而浆液与提升管内上行的浆液一起经提升管上端进入床体和提升管之间的降流区，并在降流区的底部回流到提升管内，多余浆液由卸料口排出。同时，冷却液由换热管入口进入，与浆液换热后从换热管出口排出。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

①本实用新型的床体由两段构成，上段是等直径圆筒，并通过球形过渡段与下段锥形结构相连，这种结构设计能够保证反应器内降流区的浆液顺利回流到提升管内，避免在反应器底部出现死床；

②本实用新型的床体内装有变径提升管，可有效改善提升管内浆液的浓度分布，使气液固混合均匀，同时，原料气在反应器内沿轴向分布与催化剂浓度基本一致，使催化剂发挥最大的反应活性，与其他同尺寸反应器相比，能大幅度提高反应器的处理能力；

③提升管外侧等距离绕有蛇型换热管，冷却液流经换热管时，及时移走反应器内的热量，使反应温度保持稳定，避免出现床层热点，延长催化剂的寿命；

④本实用新型采用侧流型气体分布器，风帽成锥形，浆液不会在风帽顶部堆成死床，风帽在气体分布器上成正三角形排列，每三个风帽之间恰似形成一个小锥形床，这样在气体分布器上就形成多个小锥形床，有利于固体催化剂的均匀分步，另外，气体沿侧缝紧贴气体分布器板面流出，然后折转向上进入床层，可以使气体在气体分布器上获得均匀分布，防止板面形成死床或发生烧结现象；