[发明专利]一种高温高压浆态床反应装置

说明书

本发明属于化工技术领域，是一种高温高压浆态床反应装置。该装置包括球形串联反应器、气液分离器、气体净化器、膜过滤器等。所述的球形串联反应器由2个以上球形反应器通过连接圆筒串联而成。球形串联反应器由内胆和外壳组成，球形反应器之间由圆筒连接，球形串联反应器内设有内部构件。本发明设计的高温高压反应装置具有承压能力强，气液分布均匀，气液固传质效率高，可有效促进反应和避免催化剂堆积等优点。

技术领域

本发明属于化工设备范围，具体涉及一种高温高压浆态床反应装置。

背景技术

化工生产和研究中常常涉及到高温高压反应过程，如费托合成（220℃，2.2MPa）、甲醇合成（300℃，5MPa）、重质油加氢裂化（450℃，15MPa）等，这类反应的苛刻条件对反应设备结构和材质提出了很高的要求，需要反应器能够在高温高压条件下工作，而此类反应的经济性与可行性决定于生产规模，反应装置大型化是发展趋势，但装置大型化将对反应器的承压承温能力提出更大的挑战。

高温高压反应器按照反应器型式可分为固定床、流化床及浆态床3种工艺。固定床操作稳定，便于控制，易实现大型化和连续化生产，主要应用于气固反应，但存在床层温度分布不均匀，导热性差等缺点，对于强放热反应，容易出现“飞温”现象，且换热面积的增大会减小有效反应体积。气固流化床具有传热面积大，传热效果好，进出料用气流输送，易实现自动化生产等优点，但也存在物料返混大，固相催化剂磨损严重，操作要求较高等问题，同时高压下流化床的操作也存在较大的困难。

浆态床作为一种重要的气-液-固三相反应器，因其结构简单，传热、传质性能好以及催化剂在线补加和更换等优点，在工业中具有广泛的应用，例如上述常见的费托合成、甲醇和甲醚合成、重质油加氢裂化等。近些年来，浆态床反应器在活性污泥和光催化处理废水过程中得到了应用，进一步扩展了浆态床的应用领域。

专利CN02117350.8公开了一种构件浆态床合成甲醇的方法与设备，通过在浆态床反应器内加装内构件和气体分布器，使反应器内的气泡分布均匀。专利CN105694959公开了一种用于重油加氢裂化的喷射型内环流反应器，该反应器在浆态床内部加装导流筒，通过导流筒内外之间的密度差形成稳定的内循环。目前应用工业化的高温高压浆态床反应器大都是釜式或圆筒形反应器，在高温高压条件下，随着装置的大型化，反应器的壁厚将迅速增加，使得制造难度增大，严重阻碍了反应器大型化的发展。

针对反应器的承压问题，美国专利5904835报道了一种耐高压的球形反应器用于加氢裂化过程，此反应器形式为单个球体，利用球形反应器能耐高压的特性。专利CN1586703A公开了一种球形高压多相反应器，该反应器由多个球形反应串联组成，反应器内固定有多层挡板内构件，对气相起导流及再分布作用，但内构件结构复杂，可能形成催化剂沉积，死区积炭迅速发展，造成大面积堵塞。球形反应器在承压能力上远优于圆筒形反应器，但高温反应温度基本在300℃以上，反应器在高温下承压能力大大减弱的问题成为制约反应器大型化的一大阻碍。

发明内容

为解决现有浆态床反应器在高温高压条件下反应存在的问题，本发明提出了一种高温高压浆态床反应装置，具体的技术方案为：

一种高温高压浆态床反应装置，其特征是，该反应装置包括球形串联反应器1、加热器2、加压器3、循环泵4、气体净化器5、气液分离器6、膜过滤器7、加液泵8、冷却器9、储液罐10；所述的球形串联反应器1的出料口16通过循环泵4与气液分离器6的中侧部连接，气液分离器6的顶部与气体净化器5的底部连接，气液分离器6的底部与膜过滤器7的顶部连接，膜过滤器7的底部通过管道与加液泵8进口管道连接，加液泵8的出口通过管道与固液相进口21相连；膜过滤器7的中部与冷却器9的顶部相连，冷却器9的底部与储液罐10连接；