[实用新型]一种原料气分布器、包含其的反应器

说明书

本申请公开了一种原料气分布器、包含其的反应器和催化CO₂加氢制汽油的方法，所述原料气分布器包括壳体Ⅰ，所述壳体Ⅰ围合成柱状的空腔；所述壳体沿轴向设有多个气孔组；每个所述气孔组中均含有沿周向设置的多个排出气孔；相邻两个所述气孔组之间的间距沿轴向从上至下按照预设方式Ⅰ设置；相邻两个所述气孔组中的所述排出气孔的孔径，也沿轴向从上至下按照预设方式Ⅱ设置。使原料气更为合理地进入反应器，防止催化剂床层反应出现明显的热点温度。并公开了含有原料分布器、导热装置以及原料分布器的反应器，用于催化CO₂加氢制汽油，保证了反应热不仅在催化剂床层的均匀分布，而且可均匀移除，保证了反应的稳定进行，安全高效。

技术领域

本申请涉及一种原料气分布器、包含其的反应器，属于催化合成装置领域。

背景技术

二氧化碳转化制汽油作为二氧化碳转化利用的一个重要过程，不仅有利于二氧化碳减排，同时有利于二氧化碳的资源化有效利用，而且还将在未来的能源体系中扮演重要角色。但由于CO₂的化学惰性，与二氧化碳加氢转化为甲烷、甲醇等低碳化合物不同，CO₂加氢转化为汽油等高碳化合物则极具挑战性，开发高效催化剂体系和设计合理反应器及工艺流程是该过程目前比较关注的目标性任务。

CO₂加氢高选择性合成汽油烃类化合物的研究可分为两类：一种是经过甲醇等含氧中间物种的反应；另一种是经过类似费托合成(FTS)的反应。目前，大部分研究工作主要采用类FTS反应路径，即CO₂先通过逆水煤气变换(RWGS)反应生成CO，然后CO加氢再发生FTS反应。无论哪种路径，二氧化碳的单程收率均有待进一步提高；此外，关于二氧化碳加氢制汽油过程反应装置及反应器的研究较少，由于该过程是一个快速放热反应，如何保持催化剂床层反应热的均匀分布和反应热的及时移除也是该过程走向应用亟待解决的重要问题。

现有技术涉及到一种二氧化碳加氢直接制汽油的装置及方法。该装置及方法中采用了氧化铟/分子筛(In₂O₃/HZSM-5)双功能复合催化剂，反应器选用了外带循环换热机构的列管式合成反应器，反应器出口经多级冷却，分子筛吸附器脱水，并经气液分离后，其中的气相组分部分循环回用，部分作为驰放气外排火炬系统。该装置的特点适合In₂O₃/HZSM-5催化二氧化碳制汽油反应的特点，即低转化率、高汽油产品选择性、产物中水含量低。但对于催化二氧化碳加氢制汽油高转化率、高汽油产品选择性和产物高水含量的铁基/分子筛(Na-Fe₃O₄/HZSM-5)多功能复合催化剂不太合适，因此有必要开发适合铁基/分子筛多功能复合催化剂特点的反应系统。

现有技术公开了一种适用于二氧化碳加氢反应的加氢反应器装置，包括塔器壳体，所述塔器壳体的筒身呈中空圆柱体结构设置，所述塔器壳体的底部设有出料管。该发明可根据生产条件的不同，利于对塔器壳体内的反应温度、压力进行实时监测，便于对塔器壳体内反应温度及压力进行调节，对加氢反应进行调控，通过设置气吹装置一，气吹装置二和上层冷却装置，有效降低反应温度，通过设置入口扩散器、分配器、瓷球层一、瓷球层二、瓷球层三、瓷球层四、瓷球层五、瓷球层六、瓷球层七、瓷球层八和再分配器实现了均匀供液，通过设置灯照光源，实现了光照催化反应，进而增大了催化转化效率。该专利设计反应器并不适合采用 Na-Fe₃O₄/HZSM-5催化剂的二氧化碳加氢制汽油系统，原因如下：CO₂加氢制汽油反应属于快速放热反应，且大部分反应热来自于铁基催化剂床层，铁基催化剂的床层温度分布极为不均，且极易飞温而破坏催化剂性能，也会带来安全性问题。如采用该反应器的激冷系统降温，则可能导致反应停止，从而造成反应的不连续进行。如何设计反应器使得反应连续稳定运行仍有待解决。

实用新型内容