專利名稱：一種新型漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
費(fèi)托合成是指合成氣(CCHH2)在催化劑上催化合成烴類液體燃料的反應(yīng)。隨著石油資源的日益枯竭，以費(fèi)托合成反應(yīng)制備液體燃料更加受到了世界各國(guó)的重視。用于F-T合成的反應(yīng)器先后有固定床、循環(huán)流化床、固定流化床和衆(zhòng)態(tài)床。固定床反應(yīng)器有熱點(diǎn)、堵塞和生產(chǎn)能力低等缺點(diǎn)，循環(huán)流化床的流化過程難于控制，催化劑利用率低磨損嚴(yán)重，而且生產(chǎn)能力仍然偏低。固定流化床是循環(huán)流 化床的改進(jìn)形式，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易操作、也解決了催化劑利用率低和磨損的問題，生產(chǎn)能力大大提高。天然氣液化的發(fā)展促進(jìn)了漿態(tài)床反應(yīng)器的發(fā)展，特別是近幾年，漿態(tài)床費(fèi)托合成技術(shù)得到大力發(fā)展。CN200810225473. 6公開了一種漿態(tài)床合成反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括反應(yīng)段、反應(yīng)器入口、反應(yīng)器出口和設(shè)置在漿態(tài)床上部的擴(kuò)徑段，所述擴(kuò)徑段包括沉降段、洗滌段和除沫段。CN03151109. O公開了一種可以連續(xù)操作的氣液固三相漿態(tài)床工業(yè)反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括由入口氣體分布管組成的進(jìn)行氣體均布的入口氣體分布部件，一層或多層對(duì)床層進(jìn)行加熱/冷卻的換熱管部件，一層或多層可以自動(dòng)清洗的液固分離器部件，除去液沫和固體夾帶的出口除塵除沫器部件。漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)過程中，生成二氧化碳的反應(yīng)需要消耗一氧化碳、生成甲烷的反應(yīng)消耗氫氣量大，產(chǎn)品價(jià)值低，它們均是非目的產(chǎn)物，因此降低費(fèi)托合成過程中的甲烷及二氧化碳選擇性是本領(lǐng)域追求的目標(biāo)之一。另外催化劑的活性穩(wěn)定性是決定催化劑更新速率的重要因素，對(duì)費(fèi)托合成過程的操作費(fèi)用具有明顯的影響。漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)過程中，甲烷及二氧化碳選擇性和催化劑活性穩(wěn)定性一方面取決于催化劑的自身性能，另一方面也受反應(yīng)過程中的各種因素影響。上述現(xiàn)有漿態(tài)床費(fèi)托合成過程及反應(yīng)設(shè)備中，沒有從反應(yīng)過程優(yōu)化操作過程，以提高催化劑活性穩(wěn)定性和降低二氧化碳的選擇性以及甲烷選擇性。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種新型的漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，該反應(yīng)器不僅反應(yīng)器內(nèi)空間利用率高、除沫效果好，而且能夠提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率及費(fèi)托合成催化劑的穩(wěn)定性，降低甲烷選擇性。本發(fā)明漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器出口、反應(yīng)器下部的反應(yīng)段和反應(yīng)器上部的氣液擴(kuò)散段，所述反應(yīng)器上部的氣液擴(kuò)散段為錐形收縮段，錐形收縮段底部和反應(yīng)段相連接，頂部為反應(yīng)器的出口，錐形收縮段的外表面安裝有加熱及保溫部件。本發(fā)明中所述錐形收縮段的高度為漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器整體高度的1/5-2/5。本發(fā)明中錐形收縮段頂部的反應(yīng)器出口的內(nèi)徑小于與其相連接的輸氣管線的內(nèi)徑，一般為輸氣管線內(nèi)徑的1/3-4/5。反應(yīng)器出口和輸氣管線通過螺栓相連接。
本發(fā)明中所述反應(yīng)段的下端設(shè)有氣體分布器、側(cè)壁上設(shè)有液蠟排放口，反應(yīng)段內(nèi)設(shè)有冷卻盤管。所述反應(yīng)段下端的氣體分布器為一組氣體分布管，該氣體分布管上開孔并配置噴嘴，該噴嘴在反應(yīng)器截面上均勻分布，且為向下或側(cè)向開口，噴嘴內(nèi)徑的大小應(yīng)確保氣體通過每個(gè)噴嘴時(shí)所產(chǎn)生的壓降在O. OlMPa-O. IMPa之間。所述冷卻盤管流出的蒸汽可加熱后流入除沫器的夾層中。所述冷卻盤管流出的蒸汽可以直接或經(jīng)加熱后作為除沫器夾層的加熱介質(zhì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中采用的漿態(tài)床反應(yīng)器，由于漿態(tài)相熱熔大，以及氣泡的劇烈運(yùn)動(dòng)使反應(yīng)熱容易傳給冷卻盤管，使?jié){態(tài)相接近等溫，但是漿態(tài)床反應(yīng)器的上部氣相空間卻存在溫度梯度，特別是在低溫費(fèi)托合成反應(yīng)過程中，會(huì)造成部分水蒸氣液化回流，使得漿相中存在大量的液態(tài)水，漿相中的水在反應(yīng)條件下會(huì)引起催化劑的氧化，生成無法再生的難還原的鹽，此外，由于水蒸氣與輕質(zhì)烴不能迅速離開漿態(tài)床反應(yīng)器，達(dá)到氣液平衡時(shí)會(huì)占據(jù)大量分壓(可高達(dá)20%)，引起合成氣的分壓降低，從而影響一氧化碳和氫氣在反應(yīng)體系 中的傳質(zhì)速度，導(dǎo)致一氧化碳轉(zhuǎn)化率降低，水氣變換反應(yīng)發(fā)生以及甲烷選擇性增加。在上述研究基礎(chǔ)上，通過采用本發(fā)明的漿態(tài)床反應(yīng)器，在催化劑不需改變的條件下，降低了二氧化碳和甲烷選擇性，并提高了催化劑的活性穩(wěn)定性。具體地說，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、通過將漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器的氣液擴(kuò)散段設(shè)置為錐形收縮段，并對(duì)錐形收縮段進(jìn)行單獨(dú)的溫度控制，在不設(shè)置除沫器的條件下，很好的解決了除沫問題并能對(duì)液沫進(jìn)行二次蒸發(fā)分離，提高了費(fèi)托合成反應(yīng)過程中氣相流出物的溫度，降低了輕質(zhì)烴和水蒸氣的回流，加快了輕質(zhì)烴和水蒸氣的擴(kuò)散速度，使輕質(zhì)烴和水蒸氣能夠快速離開反應(yīng)器；
2、本發(fā)明中錐形收縮段頂部的反應(yīng)器出口的內(nèi)徑小于與其相連接的輸氣管線的內(nèi)徑，降低了管線的壓力，使反應(yīng)器內(nèi)的氣體快速流出反應(yīng)器上部的空間；
3、由于反應(yīng)體系內(nèi)水蒸氣的減少，降低了水分壓，減緩了催化劑的水熱作用，提高了催化劑的穩(wěn)定性，降低了甲烷的選擇性；
4、本發(fā)明方法能夠加快費(fèi)托合成產(chǎn)物中水蒸氣的擴(kuò)散速度，使其迅速離開反應(yīng)器，降低了水汽變化反應(yīng)，降低了二氧化碳的選擇性；
5、該反應(yīng)器還能夠改善氫氣和一氧化碳在反應(yīng)溶劑中的傳質(zhì)速度，提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，降低費(fèi)托合成液態(tài)產(chǎn)物中輕質(zhì)烴的含量，提高生產(chǎn)能力。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I中所用的費(fèi)托合成漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。I為反應(yīng)器出口，2為氣液擴(kuò)散段，3為反應(yīng)段，4為冷卻盤管，5為液蠟排放口，6為氣體分布器，7為反應(yīng)器入口。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明一種漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器的效果。圖I中氫氣和一氧化碳從衆(zhòng)態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器的入口 7進(jìn)入,通過氣體分布器6進(jìn)入反應(yīng)體系，在反應(yīng)段3內(nèi)氫氣和一氧化碳?xì)怏w進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，反應(yīng)后費(fèi)托合成產(chǎn)物中生成的輕質(zhì)烴和水蒸氣從反應(yīng)體系中擴(kuò)散到反應(yīng)器的氣液擴(kuò)散段2，從反應(yīng)器出口 I進(jìn)入輸氣管線，反應(yīng)器出口內(nèi)徑為輸氣管線內(nèi)徑的2/3，生成的重質(zhì)烴通過反應(yīng)段側(cè)壁上的液蠟排放口 5排出，冷卻盤管4用來移走費(fèi)托合成反應(yīng)熱，錐形收縮段的錐面能夠起到除沫的作用并能加熱液沫和反應(yīng)器上部的氣相空間。實(shí)施例I
采用圖I所示的漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，加熱介質(zhì)為反應(yīng)段冷卻盤管中流出的經(jīng)加熱后的蒸汽，所用的費(fèi)托合成催化劑為20%Co0. 8%Pt/Si02 (fft.)、反應(yīng)溶劑為石蠟、反應(yīng)溫度為220°C、反應(yīng)壓力為2. OMPa、空速為2. 5Nm3/h/kg cat.，合成氣中H2/C0=2(摩爾比)，液沫、輕質(zhì)烴和水蒸氣在氣液擴(kuò)散段被加熱到230°C。一氧化碳的轉(zhuǎn)化率，甲烷選擇性，二氧化碳選擇性及200h穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果列于表I中。表I試驗(yàn)結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種新型漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器出口、反應(yīng)器下部的反應(yīng)段和反應(yīng)器上部的氣液擴(kuò)散段，其特征在于所述反應(yīng)器上部的氣液擴(kuò)散段為錐形收縮段，錐形收縮段底部和反應(yīng)段相連接，頂部為反應(yīng)器的出口，所述錐形收縮段的外表面安裝有加熱及保溫部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應(yīng)器，其特征在于所述錐形收縮段的高度為漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器整體高度的1/5-2/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應(yīng)器，其特征在于所述錐形收縮段頂部的反應(yīng)器出口的內(nèi)徑為輸氣管線內(nèi)徑的1/3-4/5。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)器出口和輸氣管線通過螺栓相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的反應(yīng)器，其特征在于所述反應(yīng)器下部反應(yīng)段的下端設(shè)有氣體分布器、側(cè)壁上設(shè)有液蠟排放口，反應(yīng)段內(nèi)設(shè)有冷卻盤管。
6.如權(quán)利要求5所述的反應(yīng)器,其特征在于所述的氣體分布器為一組氣體分布管。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)器，其特征在于所述的氣體分布管上開孔并配置噴嘴，該噴嘴在反應(yīng)器截面上均勻分布，且為向下或側(cè)向開口，噴嘴內(nèi)徑的大小應(yīng)確保氣體通過每個(gè)噴嘴時(shí)所產(chǎn)生的壓降在O. OlMPa-O. IMPa之間。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器，包括反應(yīng)器入口、反應(yīng)器出口、反應(yīng)器下部的反應(yīng)段和反應(yīng)器上部的氣液擴(kuò)散段，所述反應(yīng)器上部的氣液擴(kuò)散段為錐形收縮段，錐形收縮段底部和反應(yīng)段相連接，頂部為反應(yīng)器的出口。該反應(yīng)器不僅器內(nèi)空間利用率高、除沫效果好，而且能夠提高一氧化碳的轉(zhuǎn)化率及費(fèi)托合成催化劑的穩(wěn)定性，降低甲烷選擇性。
文檔編號(hào)C07C1/04GK102861539SQ201110184008
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者李 杰, 袁長(zhǎng)富, 張舒冬, 宋喜軍, 張喜文, 倪向前 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院