[发明专利]一种用于费托合成的流化床反应器

说明书

本发明涉及一种用于费托合成的流化床反应器，包括反应器筒体和设于反应器筒体内的内构件，内构件包括气体分布机构、换热机构、固体催化剂分离循环机构和催化剂在线进料出料机构；气体分布机构包括设置在入反应器筒体底部的一级气体分布器、二级气体分布器和设置在流化床反应器的主反应密相区的三级气体分布器，该三级气体分布器的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割。与现有技术相比，本发明的反应器设计结构及布局合理，反应器内气固接触良好，流体分布均匀，避免了流化床反应器内的空穴的产生，系统移热效率高，温度分布均匀，气固分离效果好，系统操作弹性大，该发明尤其适用于规模化费托合成流化床反应器的设计及运行。

技术领域

本发明涉及一种用于高温费托合成反应的流化床反应器及其配套系统，属于化工设备装置领域。尤其涉及反应器的结构及内构件的设计、布局，包括气体分布器系统、换热器系统、气固分离及循环系统、固体在线进料及排料部件等，以及所述的反应器在工业化费托合成生产工艺中的应用。

背景技术

由煤炭制液体燃料的煤间接液化(CTL)技术是当前C1化工的重要发展方向。煤炭间接液化合成油具有清洁、环保、燃烧性能优异等优点，是化石液体燃料的直接替代品。煤炭间接液化技术在生产油品的同时还可副产大量化工产品，可延长产品产业链，增强市场适应性，成为当前洁净煤技术的发展热点。

煤炭间接液化制取汽油、柴油等油品的实质是合成气(H₂+CO)经费托合成催化反应转化为油品。费托合成技术合成油品的历史可追溯到20世纪20年代，1923 年德国科学家F.Fischer和H.Tropsch发明了利用合成气(H₂+CO)和铁催化剂，在15MPa、400℃的反应条件下制取液态烃的技术，被称为费托合成法。根据目标产物、催化剂和反应条件的不同，现有的费托合成技术可分为高温费托合成和低温费托合成技术。低温费托合成主要产品为柴油、石脑油和高品质蜡，高温费托合成主要产品为汽油、柴油、含氧有机化学品和烯烃，高温费托合成过程在获得大量油品的同时，还可以获得较多的烯烃产品和含氧有机化学品，具有产品附加值高、可以兼顾油品和化工等优势，与现有的煤直接液化、低温费托合成、焦化、石油炼化等技术可以实现良好的整合，是未来煤制油行业的发展方向之一。

费托合成反应为强放热反应，流化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，也是费托合成反应技术最主要的反应器类型之一，尤其适用于高温费托合成反应，其产物较轻，且烯烃含量较高。在流化床反应器内，催化剂和反应气体做剧烈运动，强化了传热过程，有利于解决反应器的移热问题。

流化床反应器的结构形式，内构件的设计及布局对反应器的传热、传质及反应过程均有较大的影响。现有的流化床反应器主要存在以下几个方面的问题:(1)反应器的结构不合理，流体分布不均匀；(2)换热元件换热效率不高，结构复杂，布置困难，容易形成局部空间阻塞的问题；(3)有效气转换率较低；(4)催化剂结碳、磨损、破碎率高，使用寿命较短，吨产品催化剂消耗量大；(5)气固分离效率低，反应器操作不稳定等。由于以上问题的存在，限制了反应器操作稳定性和工业放大。

系统的解决这些问题对于实现流化床费托合成反应器连续稳定运行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的流化床反应器，解决反应器内流体分布不均、换热效率低、固体夹带及催化剂磨损大、使用寿命短等问题，尤其适合于规模化反应器的设计和运行。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于费托合成的流化床反应器，包括反应器筒体和设于所述反应器筒体内的内构件，所述内构件包括气体分布机构、换热机构、固体催化剂分离循环机构和催化剂在线进料出料机构；

所述气体分布机构包括设置在入所述反应器筒体底部的一级气体分布器、二级气体分布器和设置在所述流化床反应器的主反应密相区的三级气体分布器，该三级气体分布器的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割。