[发明专利]一种用于费托合成反应器的传热系统

说明书

本发明涉及一种用于费托合成反应器的传热系统，该传热系统包括换热元件、汽包，换热元件设置在反应器内，在换热元件的上部、中部及下步均设有具有特殊结构的支撑元件，换热元件经集总管线形成的循环管道与汽包连接，循环管道上设有循环泵。与现有技术相比，本发明有效的解决了结构震动和应力集中等问题，避免了催化剂在反应器内局部堵塞造成的过热失活和过热结碳的问题，具有强化传热的换热元件，提高了反应热的移出和反应器的生产能力，具有换热元件设计结构及布局合理，反应热梯级回收效率高，避免反应器局部阻塞及催化剂堵塞，能够确保反应器连续稳定运行的特点。

技术领域

本发明涉及反应器内构件系统领域，尤其是涉及一种用于费托合成反应器的传热系统。

背景技术

费托合成反应为强放热反应，流化床反应器和三相(气-液-固)浆态床反应器由于具有良好的传热和传质效果在工业反应过程中应用广泛，也是费托合成反应器最主要的反应器类型。对于反应放热较大的催化反应过程，使用流化床和三相浆态床可以有效的移走反应热，实现反应器的有效温度控制，保证反应器的正常运行。在流化床反应器和三相(气-液-固)浆态床反应器中，反应器内部的移热元件是保证反应器正常运行的关键部件。在大型流化床和三相浆态床反应器中，换热器的分布应在有效移出反应热的同时，有利于反应器的流体力学分布。至今针对费托合成反应器使用的换热元件存在的主要问题是换热效率不高，结构不合理，布置困难，容易形成局部空间阻塞影响反应器的流体力学分布，以及催化剂沉积造成反应器内局部过热而使催化剂烧结破损等。尤其对于大型化反应器，这些问题更加突出。

例如USP6201031B1专利中提出的采用多重U型管串联结构，以及专利CN1233451C中提及的采用螺旋盘管式或迂回多程换热管，以及有些专利中提及的列管式换热元件等均存在传热效率差，反应器中布置困难的问题。

专利CN101396647A中体积的在浆态床费托合成反应器中采用U型换热管或中心套管外加上升管的换热元件同样存在换热效率不高，结构不合理，布置困难，容易形成局部空间阻塞的问题。

系统的解决这些问题对于实现流化床反应器及三相浆态床费托合成反应器连续稳定操作以及反应器放大非常重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于费托合成反应器的传热系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于费托合成反应器的传热系统，包括换热元件、汽包，

所述换热元件设置在反应器内，经集总管线形成的循环管道与所述汽包连接，所述循环管道上设有循环泵，所述换热元件内采用强制循环的带压沸腾水进行换热，反应器内的反应热以副产蒸汽的方式移出，汽包内的热水经过循环泵加压后进入反应器内的换热元件，热水在换热元件内吸收费托合成反应放出的热量，汽水混合物经集总管线汇集后进入反应器外部的汽包分离回收副产蒸汽，热水进行循环。

所述外部换热器设置在所述循环管道的旁路上，热水在进入反应器内换热元件前先经过外部换热器对费托合成原料气进行预热，进一步提高反应热的回收效率，当副产蒸汽压力较高时，汽包出来的循环水的温度也较高，可以采用循环冷却水对原料气进行预热，进一步回收热量，实现反应热的高效梯级利用。

费托合成反应器可以是流化床反应器，也可以是气-液-固三相浆态床反应器。

所述换热元件布置在反应器的反应区，根据费托合成反应生成的反应热及反应器的操作条件，反应器内的换热元件可以采用一段或多段。

所述换热元件为垂直的多级U型的换热管的串联的结构，串联管数可以是2～36根，为一组换热元件。垂直换热管的长度为2～14米，相邻换热管之间采用标准弯头进行连接，换热元件经支撑系统支撑连接在反应器内部。