一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器及應(yīng)用制造技術(shù)

一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器包括塔體（1），進(jìn)氣口（2），出料口（3），上磁球?qū)樱?）和下磁球?qū)樱?），上封頭（28）和下封頭（29），塔體（1）上下分別連接上封頭（28）和下封頭（29），上封頭（28）頂端有進(jìn)氣口（2），下封頭（29）底端有出料口（3），塔體（1）內(nèi)的上部有上磁球?qū)樱?），下部有下磁球?qū)樱?），在上磁球?qū)樱?）之上，且位于上封頭（28）內(nèi)有噴淋板，上磁球?qū)樱?）和下磁球?qū)樱?）之間是列管式、氣冷激式菱形或膨脹床。本發(fā)明專利技術(shù)具有床層壓降小、壓力均勻、傳質(zhì)傳熱均勻的優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器及應(yīng)用
本專利技術(shù)涉及一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器及應(yīng)用。技術(shù)背景費(fèi)托合成是將合成氣轉(zhuǎn)化成為高級(jí)烴的化學(xué)過(guò)程，是非石油含碳資源高效轉(zhuǎn)化利用最重要的途徑之一。費(fèi)托合成反應(yīng)催化劑在固定床列管式反應(yīng)器反應(yīng)時(shí)，產(chǎn)生的熱量無(wú)法及時(shí)有效移走，容易形成熱點(diǎn)，造成局部床層反應(yīng)過(guò)熱，甚至造成床層飛溫和催化劑高溫?zé)Y(jié)，影響了整床層的利用，進(jìn)而影響了費(fèi)托合成產(chǎn)能的提高。為解決這個(gè)問(wèn)題，黃希文[燃料處理技術(shù)，2003年，83卷，81-99頁(yè)]采用超臨界噴淋正己烷工藝進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)，對(duì)反應(yīng)器床層進(jìn)行了有效的控溫。NoritatsuTsubaki(ProductcontrolinFischer–Tropschsynthesis，F(xiàn)uelProcessingTechnology622000173–186)在固定床反應(yīng)器中循環(huán)超臨界流體和端烯烴，介質(zhì)循環(huán)使得傳質(zhì)傳熱增強(qiáng)，活性位及時(shí)暴露，并與端烯烴發(fā)生鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，增強(qiáng)了產(chǎn)物選擇性。H.E.Benson[費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)過(guò)程的發(fā)展，568號(hào)公告，美國(guó)政府印刷局，華盛頓，1957]將介質(zhì)循環(huán)費(fèi)托合成工藝用于產(chǎn)能大、溫控難度大的膨脹床上反應(yīng)器上，同樣取得了良好的床溫控制效果。CN101275080B、CN101928194A、CN103773415A等專利都公開(kāi)了費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)的工藝，其中各有其優(yōu)勢(shì)和側(cè)重點(diǎn)。介質(zhì)循環(huán)工藝用于費(fèi)托合成反應(yīng)能增強(qiáng)傳質(zhì)傳熱，能大大提高產(chǎn)能、提高端烯烴和重質(zhì)烴選擇性、降低甲烷選擇性，并能有效控制床層溫度，但是目前公開(kāi)的專利沒(méi)有介紹專門用于介質(zhì)循環(huán)工藝的費(fèi)托合成反應(yīng)器，都是針對(duì)膨脹床反應(yīng)器或者膨脹床反應(yīng)器的改造，或者直接在固定床反應(yīng)器中與氣體同時(shí)進(jìn)行介質(zhì)循環(huán)。現(xiàn)有反應(yīng)器用于介質(zhì)循環(huán)工藝存在床層壓降大、壓力不均、傳質(zhì)傳熱不均勻等缺點(diǎn)，進(jìn)行放大時(shí)這些缺點(diǎn)尤為明顯。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題，本專利技術(shù)目的是提供一種床層壓降小、壓力均勻、傳質(zhì)傳熱均勻的用于介質(zhì)循環(huán)工藝的費(fèi)托合成反應(yīng)器及其應(yīng)用。本專利技術(shù)的反應(yīng)器，它包括塔體，進(jìn)氣口，出料口，上磁球?qū)雍拖麓徘驅(qū)樱戏忸^和下封頭，其特征在于塔體上下分別連接上封頭和下封頭，上封頭頂端有進(jìn)氣口，下封頭底端有出料口，塔體內(nèi)的上部有上磁球?qū)樱虏坑邢麓徘驅(qū)樱谏洗徘驅(qū)又希椅挥谏戏忸^內(nèi)有噴淋板，上磁球?qū)雍拖麓徘驅(qū)又g是列管式床、氣冷激式菱形床或膨脹床。所述噴淋板由內(nèi)環(huán)噴淋板，中環(huán)噴淋板和外環(huán)噴淋板組成，內(nèi)環(huán)噴淋板，中環(huán)噴淋和外環(huán)噴淋板在上封頭內(nèi)呈階梯分布，內(nèi)環(huán)噴淋板的圓周處有第一外壁，中環(huán)噴淋板的圓周處有第二外壁，中環(huán)噴淋板上有第一內(nèi)壁，外環(huán)噴淋板上第二內(nèi)壁，第一外壁與第一內(nèi)壁直徑相等，并密封連接，第二外壁與第二內(nèi)壁直徑相等，并密封連接，外環(huán)噴淋板外徑與塔體內(nèi)徑相同，第一外壁連接內(nèi)環(huán)噴淋板進(jìn)液口，第二外壁連接中環(huán)噴淋板進(jìn)液口，外環(huán)噴淋板與中環(huán)噴淋板之間的上封頭連接外環(huán)噴淋板進(jìn)液口。所述內(nèi)環(huán)噴淋板、中環(huán)噴淋板、外環(huán)噴淋板均開(kāi)有噴淋孔，噴淋孔總噴淋面積與塔體內(nèi)部橫截面積相同，內(nèi)環(huán)噴淋板上噴淋孔的面積之和與內(nèi)環(huán)噴淋板面積的比為0.2-0.5：1，中環(huán)噴淋板上噴淋孔的面積之和與中環(huán)噴淋板面積的比為0.2-0.5：1，外環(huán)噴淋板上噴淋孔的面積之和與外環(huán)噴淋板面積的比為0.2-0.5：1，噴淋孔的孔徑為0.5-5.0mm。所述反應(yīng)器由頂端進(jìn)氣口進(jìn)氣，由噴淋板進(jìn)液；循環(huán)介質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的氣體由底端出料口排出、收集、分離。本專利技術(shù)反應(yīng)器的應(yīng)用包括如下步驟：(1)新鮮合成氣與循環(huán)氣匯合后從頂端進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑作用下，反應(yīng)于170-250℃，2.0-5.0MPa，500-3000h-1，H/C摩爾比＝0.5-3.0的工況下進(jìn)行，循環(huán)氣與新鮮合成氣之體積比為1.0-4.0：1，馳放氣與新鮮合成氣之體積比為0.1-0.2：1；(2)所有反應(yīng)產(chǎn)物，包括循環(huán)介質(zhì)和未反應(yīng)完的氣體，經(jīng)由反應(yīng)器的出料口排出，經(jīng)過(guò)油氣水分離器分離出去反應(yīng)產(chǎn)生的合成水，其余產(chǎn)物通過(guò)精餾塔精餾切割分離，分別得到輕質(zhì)組分、中間餾和重質(zhì)組分；剩余一部分不凝氣體作為馳放氣排出界外，另一部分不凝氣體作為循環(huán)氣重新進(jìn)入反應(yīng)器；(3)輕質(zhì)組分或中間餾分或重質(zhì)組分作為循環(huán)介質(zhì)，輕質(zhì)組分經(jīng)過(guò)液體泵，由外環(huán)噴淋板進(jìn)液口進(jìn)入外環(huán)噴淋板，中間餾分經(jīng)過(guò)換熱器換熱，由液體泵從中環(huán)噴淋板進(jìn)液口進(jìn)入中環(huán)噴淋板，重質(zhì)組分經(jīng)過(guò)換熱器換熱，由液體泵從內(nèi)環(huán)噴淋板進(jìn)液口進(jìn)入內(nèi)環(huán)噴淋板，然后噴淋進(jìn)入相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行反應(yīng)。如上所述，循環(huán)介質(zhì)按照各組分的餾程切割分離，輕質(zhì)組分主要為C5～C10，其餾程為70℃至180℃，中間餾分主要為C11～C20，其餾程為181℃至360℃，重質(zhì)組分主要為C21以上，其餾程為360℃以上。如上所述，循環(huán)介質(zhì)輕質(zhì)組分、中間餾分和重質(zhì)組分為單獨(dú)控制，可以選擇其中一種作為循環(huán)介質(zhì)進(jìn)入相應(yīng)噴淋區(qū)域，也可以選擇其中兩種的組合作為循環(huán)介質(zhì)分別進(jìn)入相應(yīng)噴淋區(qū)域，也可以同時(shí)選擇三種作為循環(huán)介質(zhì)分別進(jìn)入相應(yīng)噴淋區(qū)域。如上所述，循環(huán)介質(zhì)輕質(zhì)組分、中間餾分和重質(zhì)組分的進(jìn)液量可以有相應(yīng)的液體泵單獨(dú)控制，循環(huán)介質(zhì)之和與合成氣的重量比為1-10：1。如上所述，中間餾分和重質(zhì)組分經(jīng)過(guò)預(yù)熱進(jìn)入反應(yīng)器，預(yù)熱溫度分別單獨(dú)控制，預(yù)熱溫度范圍為100-200℃。如上所述，循環(huán)介質(zhì)輕質(zhì)組分、中間餾分和重質(zhì)組分還可以由界外油替換進(jìn)入反應(yīng)器。如上所述，適用于本專利技術(shù)工藝的催化劑是鈷基催化劑，包括Co-Mn/ZrO2催化劑，其催化劑原子比為Co：Zr：Si＝100：5-15：250-350(具體制備方法見(jiàn)CN101920202A)；或Co-Ru/Al2O3催化劑，其催化劑原子比為Co：Ru：Al＝100：1-2：400-600(具體制備方法見(jiàn)專利CN102962077A)；或Co-Pt-Al2O3催化劑，其催化劑原子比為為Co：Pt：Si＝100：0.1-1.0：300-600(具體制備方法見(jiàn)CN102909033A)；或Co-Ni-Re-ZrO2/SiO2催化劑，其催化劑原子比為Co：Ni：Re：Zr：Si＝100：20-50：0.5-2：50-100：50-100(具體制備方法見(jiàn)專利CN101524644A)。如上所述，適用于本專利技術(shù)工藝的催化劑是鐵基基催化劑，包括Fe/Mn/Ca/K催化劑，催化劑的原子比為100Fe：30-70Mn：5-15Ca：2-8K(具體制備方法見(jiàn)CN1463793)；或Fe/Ce/Cu/K/Si催化劑，催化劑的原子比為Fe：Ce：Cu：K：SiO2＝100：(0.3～5)：(1～10)：(1～8)：(5～40)(具體制備方法見(jiàn)CN1583259)；或Fe/Cu/K/Si催化劑，催化劑的原子比為100Fe：10-30Cu：1-3K：5-20Si(具體制備方法見(jiàn)CN101811047A)；或Fe/Cu/K/Li催化劑，催化劑的原子比為Fe：Cu：K：Li：SiO2＝100：0.1-15：0.1-10：0.05-10：2-50(具體制備方法見(jiàn)CN102380390A)。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下：1、本專利技術(shù)提供的配有若干噴淋單元的反應(yīng)器，使得費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝更加細(xì)化、單元可控，能有效控制床層溫度，防止飛溫，增加了操作的穩(wěn)定性；2、本專利技術(shù)能提高端烯烴和重質(zhì)烴選擇性、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器，它包括塔體（1），進(jìn)氣口（2），出料口（3），上磁球?qū)樱?）和下磁球?qū)樱?），上封頭（28）和下封頭（29），其特征在于塔體（1）上下分別連接上封頭（28）和下封頭（29），上封頭（28）頂端有進(jìn)氣口（2），下封頭（29）底端有出料口（3），塔體（1）內(nèi)的上部有上磁球?qū)樱?），下部有下磁球?qū)樱?），在上磁球?qū)樱?）之上，且位于上封頭（28）內(nèi)有噴淋板，上磁球?qū)樱?）和下磁球?qū)樱?）之間是列管式床、氣冷激式菱形床或膨脹床。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器，它包括塔體（1），進(jìn)氣口（2），出料口（3），上磁球?qū)樱?）和下磁球?qū)樱?），上封頭（28）和下封頭（29），其特征在于塔體（1）上下分別連接上封頭（28）和下封頭（29），上封頭（28）頂端有進(jìn)氣口（2），下封頭（29）底端有出料口（3），塔體（1）內(nèi)的上部有上磁球?qū)樱?），下部有下磁球?qū)樱?），在上磁球?qū)樱?）之上，且位于上封頭（28）內(nèi)有噴淋板，上磁球?qū)樱?）和下磁球?qū)樱?）之間是列管式床、氣冷激式菱形床或膨脹床；所述噴淋板由內(nèi)環(huán)噴淋板(6)，中環(huán)噴淋板(7)和外環(huán)噴淋板(8)組成，內(nèi)環(huán)噴淋板(6)，中環(huán)噴淋板(7)和外環(huán)噴淋板(8)在上封頭(28)內(nèi)呈階梯分布，內(nèi)環(huán)噴淋板(6)的圓周處有第一外壁(30)，中環(huán)噴淋板(7)的圓周處有第二外壁(31)，中環(huán)噴淋板(7)上有第一內(nèi)壁(32)，外環(huán)噴淋板(8)上有第二內(nèi)壁(33)，第一外壁(30)與第一內(nèi)壁(32)直徑相等，并密封連接，第二外壁(31)與第二內(nèi)壁(33)直徑相等，并密封連接，外環(huán)噴淋板(8)外徑與塔體(1)內(nèi)徑相同，第一外壁(30)連接內(nèi)環(huán)噴淋板進(jìn)液口(9)，第二外壁(31)連接中環(huán)噴淋板進(jìn)液口(10)，外環(huán)噴淋板(8)與中環(huán)噴淋板(7)之間的上封頭(28)連接外環(huán)噴淋板進(jìn)液口(11)。2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器，其特征在于所述內(nèi)環(huán)噴淋板（6）、中環(huán)噴淋板（7）、外環(huán)噴淋板（8）均開(kāi)有噴淋孔（12），噴淋孔（12）總面積與塔體（1）內(nèi)部橫截面積相同，內(nèi)環(huán)噴淋板（6）上噴淋孔（12）的面積之和與內(nèi)環(huán)噴淋板（6）面積的比為0.2-0.5：1，中環(huán)噴淋板（7）上噴淋孔（12）的面積之和與中環(huán)噴淋板（7）面積的比為0.2-0.5：1，外環(huán)噴淋板（8）上噴淋孔（12）的面積之和與外環(huán)噴淋板（8）面積的比為0.2-0.5：1，噴淋孔（12）的孔徑為0.5-5.0mm。3.如權(quán)利要求1－2任一項(xiàng)所述的一種適用于費(fèi)托合成介質(zhì)循環(huán)工藝的反應(yīng)器的應(yīng)用，其特征在于包括如下步驟：（1）新鮮合成氣（13）與循環(huán)氣（14）匯合后從頂端進(jìn)氣口（2）進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑作用下，反應(yīng)于170-250℃，2.0-5.0MPa，500-3000h-1，H/C摩爾比=1.5-3.0的工況下進(jìn)行，循環(huán)氣與新鮮合成氣之體積比為1.0-4.0：1，馳放氣與新鮮合成氣之體積比為0.1-0.2：1；（2）所有反應(yīng)產(chǎn)物，包括循環(huán)介質(zhì)和未反應(yīng)完的氣體，經(jīng)由反應(yīng)器的出料口（3）排出，經(jīng)過(guò)油氣水分離器（16）分離出去反應(yīng)產(chǎn)生的合成水（17），其余產(chǎn)物通過(guò)精餾塔（18）精餾切割分離，分別得到輕質(zhì)組分（19）、中間餾分（20）和重質(zhì)組分（21）；剩余一部分不凝氣體作為馳放氣（15）排出界外，另一部分不凝氣體作為循環(huán)氣（14）重新進(jìn)入反應(yīng)器；（3）輕質(zhì)組分（19）或中間餾分（2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李德寶，劉巖，侯博，賈麗濤，陳從標(biāo)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：山西;14