[发明专利]一种费托合成固定床反应器热控制系统

说明书

本发明提供一种费托合成固定床反应器热控制系统，包括，固定床反应器，用于将热合成气与催化剂接触发生费托合成反应；合成气预热器，用于将合成气与蒸汽进行第一次热交换，获得初步预热的合成气和蒸汽经热交换而形成的冷凝水；汽包，用于循环过热水和蒸汽混合物的汽液分离、蒸汽的压力控制，及向所述合成气预热器中供应蒸汽，向反应器供应循环过热水以吸收反应热，以及接收冷凝水及过热水和蒸汽的混合物；合成气热交换器，用于将初步预热的合成气与热物料进行第二次热交换，以获得用于供应至固定床反应器的所述热合成气。本发明的系统，能实现系统内部热量的高效利用和能量回收，并实现系统内水的高效循环利用。

技术领域

本发明涉及一种费托合成固定床反应器热控制系统。

背景技术

费托合成是以合成气(氢气和一氧化碳)为原料在催化剂(铁系或钴系)和适当反应条件下，生成液体燃料的工艺过程，是非石油含碳资源高效转化利用的方法之一。

固定床反应器是化工、石化和能源领域常见的传统反应器类型，具有形式灵活多样、操作简单等特点。在固定床反应器的工业应用中，催化剂一般装填在反应管内，原料气与之接触反应，而移热介质则从反应器的壳层通过，在反应管壁进行间壁换热，将反应热移出。

如果将固定床反应器应用于费托反应过程时，如果热量传导不及时，会在反应管轴向和径向产生较大的温度梯度，尤其是反应管中心容易形成热点，引起催化剂积碳，最终导致其失活，甚至出现“飞温”现象，反应过程难以控制。因此，必须采取有效措施将固定床反应器中产生的热量及时地移出。

为了减少催化剂床层轴向和径向温度梯度，现有技术一方面在反应管外设置恒温的导热介质取走反应热；另一方面尽可能减少反应管的内径，缩短催化剂床层内反应热向外传递的距离，使得反应热尽快被导热介质取走。对于大型固定床反应器，实现此过程通常会采用汽包系统：从汽包来的循环过热水进入固定床反应器的取热介质通道，吸收反应通道传热过来的反应热后汽化，汽化产生的蒸汽外排到公用工程系统。但现有的汽包系统需耗费大量水，且热量利用不充分；此外，固定床反应器的热量传导效果也有待进一步改善。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种费托合成固定床反应器热控制系统，利用该系统不仅可以减小反应器径向和轴向温差，及时移出反应热，而且还能实现系统内部热量的高效利用和能量回收，并实现系统内水的高效循环利用。

本发明为达到其目的，采用的技术方案如下：

一种费托合成固定床反应器热控制系统，包括，

固定床反应器，用于将热合成气与催化剂接触发生费托合成反应，获得含有反应产物和未反应合成气的热物料；所述固定床反应器设有过热水入口，用于接收循环过热水；固定床反应器内设有与循环过热水入口连通的移热介质通道，部分所述循环过热水在所述移热介质通道内吸收费托合成反应所产生的反应热后被汽化为蒸汽，形成循环过热水和蒸汽的混合物；

合成气预热器，用于将待预热的合成气与蒸汽进行第一次热交换，获得初步预热的合成气和所述蒸汽经热交换而形成的冷凝水；

合成气热交换器，用于将所述合成气预热器所得到的所述初步预热的合成气与所述固定床反应器所得到的热物料进行第二次热交换，以获得用于供应至固定床反应器的热合成气；

汽包，用于向所述合成气预热器中供应用于所述第一次热交换的蒸汽和向固定床反应器供应所述循环过热水以吸收反应热，还用于接收所述合成气预热器中形成的所述冷凝水和接收所述固定床反应器中形成的所述循环过热水和蒸汽的混合物，并对循环过热水和蒸汽混合物进行汽液分离以及控制蒸汽压力；

优选地，在固定床反应器中，所述循环过热水流经所述移热介质通道时吸收反应热后被汽化的部分为1-90wt％，优选10-70wt％，更优选地为20-50wt％。