[发明专利]一种多级浆态床反应器及其工作方法

说明书

本发明公开了一种多级浆态床反应器及其工作方法，涉及一种气体经催化剂生成液体产物的三相浆态床及其反应器化工等领域，该多级浆态床反应器包括下外壳体、上外壳体、气体分布器、多个换热器、多个过滤器、分离器、出口管、循环气入口器和锥形气体分布器；下外壳体依次向上套设于气体分布器、换热器和过滤器外，上外壳体依次向上套设于换热器、过滤器和分离器内构件外；顶盖在出口管和上外壳体之间；下外壳体和上外壳体之间设有锥形气体分布器；上外壳体下端布置了呈圆周布置的循环气入口器。该多级浆态床反应器通过增加多级反应段提高反应物转化率，通过增加管式分离器减少液体产物顶部排出和催化剂颗粒逃脱堵塞后续分离系统。

技术领域

本发明涉及浆态床反应器设备领域，具体而言，涉及一种多级浆态床反应器及其工作方法。

背景技术

浆态床反应器是将天然气或煤制合成气变为液体燃料的核心技术设备，浆态床反应器基本构造流程为：合成气从反应器底部进入气液固三相的浆态床层，在固体催化剂颗粒的作用下发生合成反应，生成的液体产物从反应器中部或下部抽出，未反应的合成气及反应条件下的气体产物等从反应器顶部流出，分离后一部分气体经循环系统返回到反应器继续进行反应，另一部分气体作为尾气排出工艺系统。专利CN1233451C中公开了可以连续操作的气液固三相浆态床工业反应器，该反应器包括入口气体分布器和一层或多层对床层进行加热/冷却的换热管部件，一层或多层可以自动清洗的液固分离器部件以及除沫器。专利CN100548459C公开了一种浆态床设备及应用方法，该设备包括上升反应器和扩大段沉降管，上升管底部设有进料口和气体分布器，在扩大段设有出浆液口和出气口，出去的浆液进入磁分离装置，分离下部连接一个锥形喷口和回流管，分离的颗粒通过回流管返回上升管中。相关反应器的专利采用底部进气方式、没有考虑循环气从底部进入占用了新鲜气的体积而降低新鲜气的转化率，也没有考虑失去活性或活性极低的细催化剂颗粒从顶部排除然后分离的影响以及细颗粒会堵塞过滤器等问题。上述专利和传统反应器虽已得到广泛应用，但反应形式单一、循环气体反应路线过长、单程反应转化率不高，顶部出去气体携带液滴和催化剂堵塞尾部设备。

发明内容

为了解决现有费托合成三相浆态床及其反应器中反应效率不高、催化剂易形成稀相区、催化剂从顶部排出堵塞外置过滤器等问题，本发明涉及一种气体经催化剂生成液体产物的三相浆态床及其反应器化工、环保等领域，通过增加扩大端和其内部构件设计了二级反应，提供一种多级浆态床反应器及其工作方法。该多级浆态床反应器设置了包含上外壳体和下外壳体的两端反应区间，1)循环气分别从锥形气体分布器和扩大段底部入口进入反应器，不再从底部进入而降低下部反应段新鲜气的转化率，新鲜气从反应器底部进入；2)扩大段由于减小气速和增加气液(固)分离器可以减少活性较高的粗催化剂从气体出口排除，防止堵塞后续工艺或降低其寿命；3)循环气扩大段降低了反应的剧烈程度不仅可以防止局部过热出现非温而且能减小了移除热量。4)整个反应器分多段取热，下部反应段一段和上部两至三段，液蜡过滤装置两个，上下各一个。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种多级浆态床反应器，包括下外壳体、上外壳体；所述下外壳体内设置有气体分布器、第一过滤器，所述气体分布器和第一过滤器之间设有第一换热器；

所述上外壳体内设置有第三换热器和第四换热器，第三换热器和第四换热器之间设有第二过滤器；

所述上外壳体一端与设有顶盖，顶盖上设有出口管。

优选地，所述上外壳体一端通过气体分布器与下外壳体连接。

优选地，所述气体分布器为锥形气体分布器，所述锥形气体分布器包括若干个气孔，气孔呈圆柱状和倒圆台状。

优选地，所述上外壳体靠近气体分布器的一端布置有循环气入口器。

优选地，所述循环气入口器包括风管，所述风管上设有若干个向上伸出的风帽或若干个向下伸出的下孔。

优选地，每个风帽包括芯管和位于芯管上的顶帽，所述顶帽上设有帽孔。