[实用新型]一种用于粉末状催化剂活化的流化床反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于粉末状催化剂活化的流化床反应器，特别是涉及一种用于浆态床费托合成反应的粉末状钴基催化剂活化的流化床反应器。

背景技术

发展洁净煤技术是降低世界对石油资源依赖，减少环境污染的重要途径，将煤炭资源通过合成气经费托合成制液体燃料和化工产品，是洁净煤技术开发利用的重要方式之一。我国是“富煤、少油、贫气”的国家，开发费托合成方面的工艺技术并使之实现工业化生产，是保证我国能源安全和可持续发展、实现节能减排的重要战略部署，具有重大的经济和现实意义。

浆态床费托合成反应工艺具有以下优点：浆态床反应器结构简单，易于制造，价格便宜，且易于实现放大；传热效果好，床层温度均匀，反应易于控制；催化剂负荷高，操作弹性大，产品灵活性大；单程转化率高，C₅⁺烃选择性高。目前，浆态床反应工艺被认为是最有发展潜力的费托合成工艺。

用于费托合成反应的钴基催化剂具有催化反应活性高、生成C₅⁺液态烃选择性高、生成CO₂的选择性低、有利于CO₂减排、不易积碳和中毒的优点，是费托合成反应性能优越的催化剂体系。

浆态床费托合成反应所采用的粉末状钴基催化剂，需要在反应前进行还原活化。一般是在浆态床反应器中进行原位还原，也就是将粉末状催化剂和用作浆态液的液体石蜡进行充分混合并制成浆料加入到浆态床反应器中，然后通入氢气在一定条件下进行还原活化。钴的还原活化需要在400℃温度下进行才能比较完全充分。然而，液体石蜡的馏程一般高于300℃，受限于液体石蜡的馏程，催化剂还原温度不能太高，温度过高会造成部分液体石蜡被吹扫出反应器，而影响还原以及后续费托合成反应的正常进行。在氢气持续吹扫的情况下，在还原压力为1Mpa的条件下，还原温度不高于350℃。这样就造成实际还原温度低于所需还原温度，使得钴还原度低，导致费托合成反应活性和C₅⁺烃选择性偏低的问题。

鉴于此，需要考虑将粉末状钴基催化剂进行器外还原，即将其置于另外一个反应器（没有液体石蜡）中，实现在温度为400℃的条件下还原活化，然后将活化好的粉末状催化剂转移至装有液体石蜡的浆态床反应器中。由于钴基催化剂是粉末状的，在固定床反应中进行活化时床层气体压降比较大，不易进行操作，因此固定床反应器不适于粉末状催化剂还原活化。流化床反应器具有床层压降小的优点，物料处于“沸腾”流化状态，能够实现粉末状催化剂的还原活化。

常用流化床反应器主要部件为反应器壳体，其从下至上依次包括下段、反应段、上段，反应器壳体内从下至上依次为气体进口，气固分离过滤器和气体产品出口。这种常规的流化床反应器在用于粉末状钴基催化剂还原活化时存在两个问题。一是粉末状催化剂在过滤器上的堵塞问题。这主要是由于粉末状催化剂具有一定的粒度分布，存在一部分细粉的催化剂，在气流的作用下，其被夹带至金属烧结过滤器上，随着还原活化的进行，过滤器上集聚着越来越多的细粉的催化剂，使得气体阻力越来越大，还原活化的压力不断升高，影响还原活化的正常进行，从而影响催化剂的费托合成反应性能。二是活化好的催化剂的转移问题。由于活化好的催化剂活性高，必须在隔绝空气的条件下转移至浆态床反应器。而常用流化床反应器的催化剂卸料系统一般是在接触空气的情况下进行卸料操作，且卸料程序比较烦琐，因此无法满足上述要求。

发明内容

本实用新型将流化床反应器引入到浆态床费托合成反应的粉末状钴基催化剂活化的应用之中，并解决流化床反应器气固分离过滤器易堵的问题，以及通过对流化床进行设计，使得其满足催化剂转移的要求，从而提供一种适合于粉末状费托合成催化剂还原活化的流化床反应器。该流化床反应器也可应用于其它需要在器外还原活化的粉末状催化剂的还原活化。

为解决上述技术问题，提供一种适合于粉末状催化剂活化的流化床反应器，本实用新型采用的技术方案如下：一种用于粉末状催化剂活化的流化床反应器，包括反应器壳体和反应器盖，反应器盖上设有进气管线，测温管，出料管线，加料管线，以及由气固分离过滤器、气体出口管和反吹系统组成的排气单元。

所述的反应器壳体和反应器盖通过法兰连接，反应器盖也是反应器的上法兰，反应器壳体开口端设置与作为反应器盖的上法兰相匹配的下法兰。上下法兰之间加石墨缠绕垫片，通过紧固螺栓来密封。