漿態(tài)床反應(yīng)器及用該漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種漿態(tài)床反應(yīng)器，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括：反應(yīng)器筒體(1)，設(shè)置在所述反應(yīng)器筒體之內(nèi)的多個(gè)下降管(28)、多個(gè)噴射器(13)和氣體分布器(27)，中部外循環(huán)裝置和/或頂部外循環(huán)裝置，所述中部外循環(huán)裝置用來(lái)將反應(yīng)器筒體內(nèi)的至少一部分漿態(tài)物料引出并至少一部分外循環(huán)回反應(yīng)器筒體，所述頂部外循環(huán)裝置用來(lái)將反應(yīng)器筒體內(nèi)的至少一部分氣態(tài)物料引出并將至少一部分從氣態(tài)物料中分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體，其中，所述多個(gè)下降管沿所述反應(yīng)器筒體(1)的內(nèi)壁設(shè)置，所述噴射器(13)在所述筒體(1)中央?yún)^(qū)域設(shè)置在不同的垂直高度，所述噴射器(13)的開(kāi)口方向朝向正上方或斜上方。該反應(yīng)器通過(guò)漿液外循環(huán)來(lái)強(qiáng)化所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)的顆粒懸浮、液固混合、以及傳熱和傳質(zhì)。本發(fā)明還提供了用來(lái)進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法。
【專利說(shuō)明】漿態(tài)床反應(yīng)器及用該漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，尤其涉及用來(lái)通過(guò)物料外循環(huán)來(lái)強(qiáng)化反應(yīng)器內(nèi)顆粒懸浮、液固混合、及傳熱傳質(zhì)的新穎的漿態(tài)床反應(yīng)器，本發(fā)明還具體涉及使用該漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著世界范圍內(nèi)石油資源的日益減少，替代能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)逐漸受到重視。通過(guò)煤、天然氣、生物質(zhì)等含有碳、氫資源的原料生產(chǎn)合成氣，再通過(guò)水煤氣變換和凈化等工藝處理合成氣，以此合成氣為原料通過(guò)費(fèi)托合成技術(shù)生產(chǎn)烴類，同時(shí)副產(chǎn)含氧化合物，然后采用成熟的石油加工技術(shù)可生產(chǎn)出高清潔燃料、及高品質(zhì)蠟等產(chǎn)品。這一技術(shù)路線的核心是費(fèi)托合成技術(shù)。
[0003]以煤或天然氣為原料經(jīng)費(fèi)托合成生產(chǎn)液體燃料的催化劑包含兩類，一類為鐵基催化劑，另一類為鈷基催化劑。鐵基催化劑穩(wěn)定性較差，70-100天就需要進(jìn)行一次催化劑的更換工作，頻繁地更換催化劑導(dǎo)致該技術(shù)的發(fā)展受到限制。而鈷基催化劑穩(wěn)定性好，可以避免頻繁更換催化劑，因此鈷基催化劑可應(yīng)用于費(fèi)托合成固定床反應(yīng)器。但費(fèi)托合成反應(yīng)是一種放熱量很大的反應(yīng)，固定床反應(yīng)器易產(chǎn)生熱點(diǎn)和結(jié)焦問(wèn)題，這使得固定床費(fèi)托合成反應(yīng)器的放大比較困難。在 此之后，費(fèi)托合成反應(yīng)器又發(fā)展到循環(huán)流化床、固定流化床、和漿態(tài)床。循環(huán)流化床的流化過(guò)程難以控制，催化劑利用率低磨損嚴(yán)重，而且生產(chǎn)能力仍然偏低。固定流化床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了催化劑利用率低和磨損問(wèn)題，但只適用于高溫費(fèi)托合成，不適用于生產(chǎn)高附加值的清潔柴油和蠟等重質(zhì)餾分。
[0004]與傳統(tǒng)的氣固流化床相比，包含氣-液-固三相的鼓泡漿態(tài)床反應(yīng)器技術(shù)在以下方面具有優(yōu)勢(shì):(I)反應(yīng)熱可以有效移出，采用高活性催化劑(即高產(chǎn)率催化劑)仍可有效控制反應(yīng)溫度，這樣反應(yīng)器放大相對(duì)容易，有利于實(shí)現(xiàn)單系列的大型工業(yè)化生產(chǎn)；(2)反應(yīng)器近似等溫操作，通過(guò)選擇合適的催化劑和反應(yīng)溫度，可主產(chǎn)高附加值的清潔柴油和重質(zhì)蠟等液態(tài)烴產(chǎn)品；(3)催化劑的運(yùn)行環(huán)境得以改善，催化劑的磨損會(huì)有所降低。通過(guò)有規(guī)律地替換催化劑，平均催化劑壽命易于控制。因此，漿態(tài)床反應(yīng)器技術(shù)成為費(fèi)托合成生產(chǎn)以柴油和蠟為主要產(chǎn)品的主導(dǎo)技術(shù)。除了費(fèi)-托合成工藝以外，漿態(tài)床反應(yīng)器在別的包括氣-液-固三相的反應(yīng)工藝中也有很廣闊的應(yīng)用前景。
[0005]漿態(tài)床反應(yīng)涉及到氣-液-固三相之間的傳質(zhì)、傳熱及反應(yīng)，其微觀尺度上顆粒的均勻懸浮、及液固均勻混合是整體反應(yīng)的基礎(chǔ)。否則，漿態(tài)床反應(yīng)器將因?yàn)轭w粒團(tuán)聚產(chǎn)生與固定床反應(yīng)器相似的反應(yīng)熱點(diǎn)問(wèn)題，從而影響反應(yīng)器整體的操作熱穩(wěn)定性。鑒于此，漿態(tài)床反應(yīng)器的設(shè)計(jì)需滿足以下兩點(diǎn)基本要求:(I)為了保持漿態(tài)床特性，催化劑需經(jīng)特定的成型工藝制備成具有足夠機(jī)械強(qiáng)度的細(xì)小顆粒，以保證均勻懸浮于液體漿料中。(2)反應(yīng)器直徑選取需滿足原料氣體以一定的空塔氣速鼓泡通過(guò)漿態(tài)床床層。原料氣體通過(guò)漿態(tài)床床層的氣速過(guò)小將引起催化劑顆粒沉積和團(tuán)聚，而氣速過(guò)高則將造成嚴(yán)重的尾氣霧沫和顆粒夾帶。[0006]但相比于液體介質(zhì)，氣體介質(zhì)的密度有限，鼓泡漿態(tài)床的空塔氣速也僅限于有限的范圍，這樣一定氣速的氣泡所提供的動(dòng)能對(duì)顆粒的懸浮以及強(qiáng)化傳質(zhì)、傳熱作用也有限。對(duì)于漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器的設(shè)計(jì)，如何設(shè)計(jì)強(qiáng)化的湍流和合適的內(nèi)構(gòu)件來(lái)強(qiáng)化整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的顆粒懸浮、液固均勻混合、以及三相之間的傳質(zhì)、傳熱、和反應(yīng)仍是其核心技術(shù)之一。
[0007]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員仍然希望能夠開(kāi)發(fā)出一種漿態(tài)床反應(yīng)器，其具有更好的顆粒懸浮性及液-固混合效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種具有更好的顆粒懸浮性及液-固混合效果的漿態(tài)床反應(yīng)器及其使用方法。
[0009]具體來(lái)說(shuō)，在本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了 一種漿態(tài)床反應(yīng)器，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括:反應(yīng)器筒體，設(shè)置在所述反應(yīng)器筒體之內(nèi)的多個(gè)下降管、多個(gè)噴射器和氣體分布器，中部外循環(huán)裝置和/或頂部外循環(huán)裝置，所述中部外循環(huán)裝置用來(lái)將反應(yīng)器筒體內(nèi)的至少一部分漿態(tài)物料引出并至少一部分外循環(huán)回反應(yīng)器筒體內(nèi)，所述頂部外循環(huán)裝置用來(lái)將反應(yīng)器筒體內(nèi)的至少一部分氣態(tài)物料引出并至少一部分外循環(huán)回反應(yīng)器筒體內(nèi)，其中，所述多個(gè)下降管沿所述反應(yīng)器筒體的內(nèi)壁設(shè)置，所述噴射器在所述筒體中央設(shè)置在不同的垂直高度，所述噴射器的開(kāi)口方向朝向正上方或斜上方。
[0010]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述氣體分布器與最接近該氣體分布器的噴射器之間的高度差至少為反應(yīng)器筒體高度的1%，優(yōu)選至少為反應(yīng)器筒體高度的2.5%。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述氣體分布器與最接近該氣體分布器的噴射器之間的高度差不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的20%，優(yōu)選為不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的10%。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，最接近所述氣體分布器的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器的噴射器之間的高度差至少為反應(yīng)器筒體高度的40%，優(yōu)選至少為反應(yīng)器筒體高度的50%。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，最接近所述氣體分布器的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器的噴射器之間的高度差不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的90%，優(yōu)選為不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的 80%ο
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，最接近所述氣體分布器的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器的噴射器之間至少有一個(gè)噴射器，所述噴射器之間在垂直方向上以均勻或不均勻的聞度間隔設(shè)置。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述中部外循環(huán)裝置包括反應(yīng)器筒體內(nèi)液固分離器和循環(huán)泵，優(yōu)選還可包含位于所述反應(yīng)器筒體外的氣液分離器；所述頂部外循環(huán)裝置包括位于本發(fā)明所述反應(yīng)器筒體外的冷凝器、氣液分離器和循環(huán)泵。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述漿態(tài)床反應(yīng)器中包括2-10組設(shè)置在不同垂直高度的下降管，每組下降管在相同的垂直高度延伸、以水平對(duì)齊的方式沿反應(yīng)器筒體內(nèi)壁設(shè)置；屬于不同組的相應(yīng)的下降管各自沿垂直方向?qū)R。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供了一種用來(lái)進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法，所述方法使用本發(fā)明所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述方法包括以下步驟:i)將氣體反應(yīng)物料送至氣體分布器，經(jīng)過(guò)氣體分布器之后的氣體在反應(yīng)器筒體內(nèi)、下降管以外的空間內(nèi)上升并帶動(dòng)漿態(tài)物質(zhì)隨之上升，并且在漿態(tài)物質(zhì)內(nèi)催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)；ii)反應(yīng)之后的氣態(tài)物料夾帶著一些漿液上升至反應(yīng)器筒體的上部，使用頂部外循環(huán)裝置將所述反應(yīng)之后的氣態(tài)物料引出，將所述反應(yīng)之后的氣態(tài)物料中的氣體與夾帶的漿液分離，然后將至少一部分分離出的漿液中的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體之內(nèi)，優(yōu)選經(jīng)過(guò)所述噴射器送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射；iii)可選地，使用中部外循環(huán)裝置將反應(yīng)器筒體中的至少一部分漿態(tài)物料引出，將所述漿態(tài)物料中的液體物質(zhì)和固體物質(zhì)分離，并將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體之內(nèi)，優(yōu)選經(jīng)過(guò)所述噴射器送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射；iv) —部分所述漿態(tài)物料從所述下降管頂端開(kāi)口處流入所述下降管內(nèi)，在下降管內(nèi)向下流動(dòng)，并從下降管底部流出，然后在氣體反應(yīng)物料的帶動(dòng)之下在反應(yīng)器筒體內(nèi)、下降管之外的空間內(nèi)上升，并重復(fù)上述的步驟iriv)。
[0016]本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提過(guò)了一種用來(lái)進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法，所述方法使用帶有漿液的反應(yīng)器筒體的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述方法包括以下步驟:i)向所述反應(yīng)器筒體內(nèi)的氣體分布器輸送氣體反應(yīng)物料以帶動(dòng)所述漿液上升，并且所述氣體反應(yīng)物料在漿液中發(fā)生反應(yīng)；ii)從反應(yīng)器筒體上部區(qū)域?qū)⒅辽僖徊糠址磻?yīng)后的氣態(tài)物料引出反應(yīng)器筒體，將所述反應(yīng)后的氣態(tài)物料中的氣體與夾帶的漿液分離，將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體之內(nèi)，優(yōu)選通過(guò)噴射器送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射；iii)可選地，將至少一部分漿態(tài)物料從反應(yīng)器筒體引出至反應(yīng)器筒體之外，將所述漿態(tài)物料中的液體物質(zhì)和固體物質(zhì)分離，然后再將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體之內(nèi)，優(yōu)選通過(guò)噴射器送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射；iv)將一部分所述漿態(tài)物料從所述下降管上部開(kāi)口流入，并從所述下降管底部開(kāi)口流出，進(jìn)入反應(yīng)器筒體內(nèi)較低區(qū)域。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在上述進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法中，在從反應(yīng)器筒體引出反應(yīng)后的氣態(tài)物料之前，所述反應(yīng)后的氣態(tài)物料在反應(yīng)器筒體內(nèi)先進(jìn)行初步分離，使其中夾帶的漿液與氣體物質(zhì)分離。
[0018]通過(guò)本發(fā)明的設(shè)計(jì)，反應(yīng)器筒體內(nèi)的氣體分布器向上的作用使得含有反應(yīng)氣體以及液態(tài)-固態(tài)物質(zhì)隨之上升，在上升過(guò)程中反應(yīng)并形成漿態(tài)物料，漿態(tài)物料到氣液界面附近，氣體物質(zhì)自身繼續(xù)上升，進(jìn)入反應(yīng)器筒體頂部的區(qū)域，氣體物質(zhì)脫離之后，漿液的密度增大，然后從所述下降管頂端開(kāi)口處進(jìn)入所述下降管內(nèi)，在自身重力作用下向下流動(dòng)，在下降管底部開(kāi)口流出之后再次在氣體反應(yīng)物料的帶動(dòng)之下在反應(yīng)器筒體內(nèi)、下降管之外的空間內(nèi)上升，從而形成一個(gè)內(nèi)部的反應(yīng)循環(huán)。同時(shí)，中部外循環(huán)裝置和/或頂部外循環(huán)裝置又可將至少一部分漿態(tài)物料和/或氣態(tài)物料引出反應(yīng)器筒體，將上述漿態(tài)物料和/或氣態(tài)物料進(jìn)行氣-液、氣-固、液-固和/或氣-液-固分離，分離所得可利用的液體物質(zhì)通過(guò)噴射器外循環(huán)回到反應(yīng)器筒體內(nèi)，分離所得可利用的氣體物質(zhì)通過(guò)氣體分布器送回反應(yīng)器筒體內(nèi)。循環(huán)回的循環(huán)氣體繼續(xù)參加反應(yīng)，循環(huán)回的循環(huán)液體(例如含碳5-碳10的輕質(zhì)烴類)繼續(xù)回到反應(yīng)器筒體內(nèi)對(duì)漿液起到攪拌、懸浮作用。通過(guò)上述設(shè)置方式，強(qiáng)化了所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)的顆粒懸浮、液固混合、以及傳熱和傳質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行更詳細(xì)的描述:
[0020]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的漿態(tài)床反應(yīng)器的示意圖，其中所有的下降管設(shè)置在一層之內(nèi)。
[0021]圖2是顯示圖1中的下降管28設(shè)置方式的截面圖。
[0022]圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的漿態(tài)床反應(yīng)器的示意圖，其中包括三層下降管。
[0023]圖4是文丘里結(jié)構(gòu)的噴射器的示意圖。
[0024]圖5A和5B是出口面具有多個(gè)小孔狀開(kāi)口的管狀噴射器的示意圖。
[0025]圖6A是本發(fā)明管狀噴射器的一種優(yōu)選的噴射狀況示意圖。
[0026]圖6B是本發(fā)明管狀噴射器的另一種優(yōu)選的噴射狀況示意圖。
[0027]圖7是本發(fā)明反應(yīng)器筒體高度L及氣液界面高度H示意圖。
[0028]附圖標(biāo)記說(shuō)明
[0029]1.反應(yīng)器筒體2.氣液界面3.氣液分離空間
[0030]4.冷凝器5.氣液分離器6.某種液相產(chǎn)品
[0031]7.冷凝液體8.尾氣9.循環(huán)氣體
[0032]10.循環(huán)泵11.加熱器13、13A、13B、13C噴射器
[0033]28、28A、28B、28C下降管16.液固分離器
[0034]17.貧固體含量漿料 18.減壓閥19.氣液分離器
[0035]20.尾氣21.二級(jí)液固分離器22.液體產(chǎn)物
[0036]23.循環(huán)泵24.貧固含量的外循環(huán)漿料
[0037]25.氣體壓縮機(jī)26.新鮮的氣體反應(yīng)物料
[0038]27.氣體分布器110出口面112小孔狀開(kāi)口
[0039]101阻擋件
【具體實(shí)施方式】
[0040]本文 所公開(kāi)的“范圍”以下限和上限的形式?？梢苑謩e為一個(gè)或多個(gè)下限，和一個(gè)或多個(gè)上限。給定范圍是通過(guò)選定一個(gè)下限和一個(gè)上限進(jìn)行限定的。選定的下限和上限限定了特別范圍的邊界。所有可以這種方式進(jìn)行限定的范圍是包含和可組合的，即任何下限可以與任何上限組合形成一個(gè)范圍。例如，針對(duì)特定參數(shù)列出了 60-120和80-110的范圍，理解為60-110和80-120的范圍也是預(yù)料到的。此外，如果列出的最小范圍值I和2，和如果列出了最大范圍值3，4和5，則下面的范圍可全部預(yù)料到:1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2_5。在本發(fā)明中，如果沒(méi)有特別的說(shuō)明，本文所提到的所有實(shí)施方式以及優(yōu)選實(shí)施方式可以相互組合形成新的技術(shù)方案。
[0041 ] 在本發(fā)明中，如果沒(méi)有特別的說(shuō)明，本文所提到的所有技術(shù)特征以及優(yōu)選特征可以相互組合形成新的技術(shù)方案。
[0042]在本發(fā)明中，如果沒(méi)有特別的說(shuō)明，本文所提到的所有步驟可以順序進(jìn)行，也可以隨機(jī)進(jìn)行，但是優(yōu)選是順序進(jìn)行的。例如，所述方法包括步驟(a)和(b)，表示所述方法可包括順序進(jìn)行的步驟(a)和(b)，也可以包括順序進(jìn)行的步驟(b)和(a)。例如，所述提到所述方法還可包括步驟(C)，表示步驟(C)可以任意順序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步驟(a)、(b)和(C)，也可包括步驟(a)、(c)和(b)，也可以包括步驟(c)、(a)和(b)等。
[0043]圖1顯示了本發(fā)明的漿態(tài)床反應(yīng)器的一個(gè)【具體實(shí)施方式】。由圖中可見(jiàn)，該反應(yīng)器包括兩個(gè)部分，即反應(yīng)器筒體內(nèi)的部分以及反應(yīng)器筒體以外的部分。反應(yīng)器筒體I內(nèi)包括多個(gè)下降管28、多個(gè)噴射器13(例如13A、13B)和氣體分布器27。所述反應(yīng)器筒體I可含有漿液，所述漿液可以是任何由固態(tài)物質(zhì)分散在液態(tài)物質(zhì)中形成的漿料。所述反應(yīng)器筒體I之外包括可用來(lái)將氣液界面2下方的漿液中的至少一部分漿態(tài)物料從反應(yīng)器引出并外循環(huán)回到所述反應(yīng)器筒體1，具體來(lái)說(shuō)外循環(huán)回到所述噴射器13A，13B的中部外循環(huán)裝置，以及可用來(lái)將反應(yīng)后的氣態(tài)物料中的至少一部分外循環(huán)回到所述反應(yīng)器筒體1，具體來(lái)說(shuō)外循環(huán)回到所述噴射器13A，13B的頂部外循環(huán)裝置。所述反應(yīng)后的氣態(tài)物料可包括漿態(tài)床反應(yīng)后獲得的氣態(tài)產(chǎn)物和反應(yīng)中未完全反應(yīng)的氣體原料，所述氣體原料可包括參與反應(yīng)的反應(yīng)氣體和不參與反應(yīng)的惰性氣體。
[0044]氣體反應(yīng)物料26可通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的由自動(dòng)化控制或人工控制的管道、閥門(mén)、控制裝置等部件來(lái)送至氣體分布器27，根據(jù)具體的工藝需要，這些部件還可以包括任選的泵、加壓裝置、減壓裝置、加熱裝置、冷卻裝置、檢測(cè)裝置等。輸送的氣體反應(yīng)物料26可以包括反應(yīng)工藝所需的任何氣體物料，例如反應(yīng)物、惰性稀釋氣體、用來(lái)使得反應(yīng)體系失活而停止反應(yīng)的氣體等。這些氣體物料可以首先互相混合，然后再送入反應(yīng)器筒體I中，或者通過(guò)多根并行的管道按照所需的比例同時(shí)輸送多種氣體物質(zhì)。
[0045]所述氣體分布器27可以是本領(lǐng)域已知的任意氣體分布裝置，例如包括多孔的氣體分布板，包括噴射器結(jié)構(gòu)的氣體分布器等。
[0046]如圖3所示，在所述氣體分布器27上方，多個(gè)下降管28沿著所述反應(yīng)器筒體I的內(nèi)壁均勻設(shè)置。根據(jù)反應(yīng)器的尺寸以及具體的反應(yīng)工藝，可以使用任意數(shù)量的下降管28。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述反應(yīng)器包括3-20個(gè)下降管，優(yōu)選6-10個(gè)下降管，更優(yōu)選8個(gè)下降管。任選地，在下降管下方出口設(shè)置阻擋件101，所述阻擋件101沿水平方向面對(duì)氣體分布器27的面的橫截面的面積通常大于下降管下方出口處的橫截面面積，從而在縱向方向上防止來(lái)自氣體分布器27的上升氣流直接進(jìn)入所述中心下降管而影響其中漿液的均一性和流動(dòng)性能。
[0047]如圖1所示，多個(gè)噴射器13 (例如13A和13B)以居中的方式設(shè)置在所述反應(yīng)器筒體I內(nèi)不同的高度。如圖3所示，多個(gè)噴射器13 (例如13A、13B和13C)同樣以居中的方式設(shè)置在所述反應(yīng)器筒體I內(nèi)不同的高度。本發(fā)明的反應(yīng)器中可以包括2-10層設(shè)置在不同高度的噴射器13，每層包括1-10個(gè)噴射器，每層中的噴射器以對(duì)稱的方式設(shè)置。也即是說(shuō)當(dāng)每層僅包括I個(gè)噴射器的時(shí)候，該噴射器沿著反應(yīng)器的縱向中軸線以居中的方式設(shè)置。當(dāng)包括超過(guò)I個(gè)噴射器的時(shí)候，這些噴射器則圍繞反應(yīng)器的縱向中軸線以中心對(duì)稱的方式設(shè)定。所述噴射器的開(kāi)口方向使得液體物質(zhì)從所述噴射器向正上方或斜上方噴射出來(lái)。
[0048]在本發(fā)明中，還對(duì)這些噴射器的高度進(jìn)行了具體的限定。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述氣體分布器27與最接近該氣體分布器27的噴射器(例如圖1中的噴射器13B，圖3中的噴射器13C)之間的高度差至少為反應(yīng)器筒體高度L (反應(yīng)器筒體高度L如圖7中所示，為反應(yīng)器的頂部封頭切線到底部封頭切線的距離)的1%，例如1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、
4.5%或者5%，優(yōu)選至少為反應(yīng)器筒體高度L的2.5% ;所述氣體分布器27與最接近該氣體分布器27的噴射器之間的高度差不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度L的20%，例如8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%或者20%，優(yōu)選為不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度L的10%。
[0049]在一個(gè)實(shí)施方式中，最接近所述氣體分布器27的噴射器(例如圖1的噴射器13B，圖3中的噴射器13C)與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器27的噴射器(例如圖1中的噴射器13A，圖3中的噴射器13A)之間的高度差至少為反應(yīng)器筒體高度L的40%，例如40%、45%、50%、55%或者60%，優(yōu)選至少為反應(yīng)器筒體高度的50% ;最接近所述氣體分布器27的噴射器(例如圖1的噴射器13B，圖3中的噴射器13C)與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器27的噴射器(例如圖1中的噴射器13A，圖3中的噴射器13A)之間的高度差不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度L的90%，例如70%、75%、80%、85%或者90%，優(yōu)選為不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的80%。
[0050]在一個(gè)實(shí)施方式中，最接近所述氣體分布器27的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器27的噴射器之間至少有一個(gè)噴射器，所述噴射器之間在垂直方向上以均勻或者不均勻的高度間隔設(shè)置。
[0051]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)本發(fā)明的漿態(tài)床反應(yīng)器處于正常使用條件時(shí)，設(shè)定從所述氣體分布器27到所述漿液物料的氣液界面2的高度為H (氣液界面高度H如圖7中所示)，則所述氣體分布器27與最接近該氣體分布器的噴射器13之間的高度差為2%~20% H，優(yōu)選為59TlO%H，其余的噴射器設(shè)置在所述氣液界面和所述最接近氣體分布器的噴射器之間，優(yōu)選以均勻的高度間隔設(shè)置。
[0052]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，從所述噴射器射出的漿料的單位體積噴射動(dòng)能為0.001~0.05ff/m3,優(yōu)選為0.002、.005W/m3。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述噴射器射出的漿料的單位體積噴射動(dòng)能至少為 0.001W/m3、0.002W/m3、0.003ff/m\0.004W/m3、0.005ff/m3或者0.008W/m3。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述噴射器射出的漿料的單位體積噴射動(dòng)能不超過(guò)0.01W/m3、0.02ff/m\0.03ff/m3,0.04ff/m3或者0.05W/m3。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述噴射器在反應(yīng)器筒體內(nèi)的位置是可調(diào)節(jié)的。
[0053]所述噴射器15可以為任意種類的噴射器，圖4顯示了可以用作本發(fā)明的噴射器的文丘里噴射器 的示意圖。該文丘里噴射器開(kāi)口向上，其開(kāi)口附近的管內(nèi)徑先逐漸縮小然后再逐漸擴(kuò)大，此種管內(nèi)徑的變化會(huì)使通過(guò)該文丘里管的液體的壓力和流速均相應(yīng)地增大，從而為漿液物料的上升提供更強(qiáng)的推動(dòng)力。類似地，圖5A顯示了可以用作本發(fā)明噴射器的頂部具有多個(gè)小孔狀開(kāi)口的管狀噴射器，該噴射器的開(kāi)口面110向上，開(kāi)口面110如圖5B所示具有多個(gè)小孔狀開(kāi)口 112，其余的部分是封閉的，圖中所示的多個(gè)小孔狀開(kāi)口 112在所述開(kāi)口面110上以圓心對(duì)稱的方式設(shè)置，但是也可以根據(jù)需要采取其它的形式設(shè)置。從所述多個(gè)小孔狀開(kāi)口 112射出的液體的出射方向可以與所述開(kāi)口面110相垂直，也可以是傾斜的。在一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施方式中，從所述多個(gè)小孔狀開(kāi)口 112射出的液體的出射方向沿著位于所述管狀噴射器中軸線上、處于所述出射面下方的一點(diǎn)為頂點(diǎn)、以所述出射面為底面的圓錐體分布，如圖6A所示；更優(yōu)選地，所述液體的出射方向在所述圓錐體的側(cè)面上以相同的角度傾斜，使得每個(gè)小孔狀開(kāi)口射出的液體的方向都不經(jīng)過(guò)所述圓錐體的頂點(diǎn)，也就是說(shuō)，液體的出射方向?yàn)闇u旋向上，如圖6B所示。在一個(gè)最優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述小孔狀開(kāi)口 112各自的開(kāi)口方向以向內(nèi)會(huì)聚的方式朝向斜上方，與水平面的夾角為45-90°，與垂直方向的夾角為0-45°。此種特別的設(shè)置形式同樣可以為下降管內(nèi)漿液物料的下降提供更強(qiáng)的推動(dòng)力。
[0054]雖然圖1所示的反應(yīng)器僅包括一層下降管，但是根據(jù)具體反應(yīng)種類、反應(yīng)體系規(guī)模、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)等方面的具體特點(diǎn)，也可以選擇使用更多層的下降管。圖3具體顯示了一種包括三層下降管的反應(yīng)器。圖3所示的反應(yīng)器包括三組下降管，每組包括3-20個(gè)下降管，優(yōu)選6-10個(gè)下降管，更優(yōu)選8個(gè)下降管。每一組的下降管設(shè)置在同一層中，沿著反應(yīng)器筒體I的內(nèi)壁沿垂直方向延伸相同的長(zhǎng)度。也即是說(shuō)，每一層的下降管在水平方向上是相互對(duì)齊的，其水平設(shè)置位置如截面圖2所示。不同組的下降管在垂直方向上各自沿垂直方向?qū)R，使得漿液物料能夠順暢地通過(guò)各個(gè)下降管，從氣-液界面2附近下降到達(dá)氣體分布器27上方。在圖3的反應(yīng)器中還包括三個(gè)噴射器，其設(shè)置方式與以上圖1中的噴射器的設(shè)置方式基本相同，在此不再贅述。
[0055]在所述反應(yīng)器筒體I中容納著漿液，例如，對(duì)于費(fèi)-托反應(yīng)，所述漿液可以是相應(yīng)的催化劑等固體物質(zhì)懸浮在液態(tài)的溶劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等物質(zhì)中形成的。在漿態(tài)床反應(yīng)器使用狀態(tài)下，優(yōu)選地，所述漿液的氣液界面2的高度高于所述下降管和噴射器的高度，使得后者均位于所述氣液界面2之下。
[0056]在所述反應(yīng)器筒體I的外部還設(shè)置有中部外循環(huán)裝置和/或頂部外循環(huán)裝置?？梢灾挥兄胁客庋h(huán)裝置，可以只有頂部外循環(huán)裝置，優(yōu)選有頂部外循環(huán)裝置，最優(yōu)選中部外循環(huán)裝置和頂部外循環(huán)裝置兩者均有。所述中部外循環(huán)裝置包括位于反應(yīng)器筒體之內(nèi)的液固分離器16和循環(huán)泵23，若進(jìn)行中部外循環(huán)的漿液物料存在氣體時(shí)，還可在中部外循環(huán)裝置中包括氣液分離器19，另外可選的還可包括二次液固分離器21和任選的加熱器11。在漿態(tài)床反應(yīng)器正常使用狀態(tài)下，優(yōu)選地，所述液固分離器16位于氣液界面2之下，用來(lái)對(duì)一部分漿液進(jìn)行固-液分離并引出，該液固分離器16可以是一個(gè)或多個(gè)常規(guī)的過(guò)濾器，也可以為液固旋流分離器。優(yōu)選地，經(jīng)過(guò)過(guò)濾的貧固體含量漿液17通過(guò)減壓閥18輸送到氣液分離器19，從液體中分離出的氣體作為尾氣20直接排出或送去后處理工藝，除去氣體之后的液體在二次液固分尚器21進(jìn)行更進(jìn)一步的固-液分尚或液-液分尚，將有價(jià)值的液態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物22移出反應(yīng)體系，然后將剩余的液體、即貧固含量的外循環(huán)漿料24通過(guò)循環(huán)泵23，在任選的加熱器11加熱至反應(yīng)溫度，然后送回反應(yīng)器筒體1，具體而言送回噴射器13A、13B、13C，從而完成漿液的中部外循環(huán)過(guò)程。在此中部外循環(huán)裝置中，所述液-固分離器、氣-液分離器、循環(huán)泵和加熱器等裝置可以是本領(lǐng)域公知的任意合適裝置，但是在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述循環(huán)泵優(yōu)選是開(kāi)式葉輪循環(huán)泵，此種循環(huán)泵具有較強(qiáng)的耐顆粒磨損性能，同時(shí)也有利于減緩催化劑的顆粒磨損。
[0057]所述頂部外循環(huán)裝置包括冷凝器4、氣液分離器5、循環(huán)泵10和任選的加熱器11。氣態(tài)的產(chǎn)物或副產(chǎn)物夾帶著一些液體甚至固體物質(zhì)離開(kāi)所述氣液界面2上升到氣液分離空間3，在此空間內(nèi)發(fā)生一定程度的氣-液或氣-固分離，然后來(lái)到反應(yīng)器筒體I外部，在冷凝器4中發(fā)生冷凝，在氣液分離器5中進(jìn)行充分的氣液分離，氣相分離物中沒(méi)有價(jià)值的組分作為尾氣8排出或送至其它的后處理工藝，未反應(yīng)的氣體原料作為循環(huán)氣體9通過(guò)氣體壓縮機(jī)25壓縮后，與新鮮的氣體反應(yīng)物料26混合后重新送至氣體分布器27。分離得到的液體組分中的一部分作為某種液相產(chǎn)品6排出，而可循環(huán)的液體組分(一般為碳5-碳10的輕質(zhì)烴類)作為外循環(huán)漿液物料經(jīng)過(guò)循環(huán)泵10，在任選的加熱器11加熱至所需的反應(yīng)溫度，然后送回噴射器13A、13B、13C。在本發(fā)明中，所述中部外循環(huán)裝置所包含的加熱器與所述頂部外循環(huán)裝置所包含的加熱器可以為同一個(gè)(例如圖1和圖3所示)，也可以分別包含一個(gè)加熱器(圖未示)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，中部外循環(huán)裝置和頂部外循環(huán)裝置各包含一個(gè)加熱器，頂部外循環(huán)可保持圖1和圖3的排列不變，對(duì)于中部外循環(huán)，需要在貧固含量的外循環(huán)漿液24經(jīng)過(guò)循環(huán)泵23之后，回到噴射器13之前，接入一個(gè)加熱器。[0058]具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的外循環(huán)液體可以是將來(lái)自反應(yīng)器頂部的氣相產(chǎn)物經(jīng)除沫、冷凝、相分離、除水后的油相，也可以是來(lái)自漿液液面以下的漿液相，但是也可以僅采用其中的一種為所述噴射器提供外循環(huán)物料。例如，可以僅使用頂部外循環(huán)裝置提供外循環(huán)物料，也可以僅使用中部外循環(huán)裝置提供外循環(huán)物料，優(yōu)選僅使用頂部外循環(huán)裝置提供外循環(huán)物料。
[0059]通過(guò)使用本發(fā)明的漿態(tài)床反應(yīng)器，本發(fā)明提供了一種具有改進(jìn)的物料循環(huán)和穩(wěn)定性的漿態(tài)床反應(yīng)方法，具體來(lái)說(shuō)，所述方法可以按照以下步驟進(jìn)行:首先，將氣體反應(yīng)物料26例如合成氣送至氣體分布器27，經(jīng)過(guò)氣體分布器27使得該氣體反應(yīng)物料26均勻分布或者按照特定方式分布，通過(guò)所述氣體分布器27之后，氣體反應(yīng)物料在反應(yīng)器筒體I之內(nèi)、下降管28之外的空間內(nèi)上升，在上升的同時(shí)與容納在所述筒體I之內(nèi)的漿態(tài)物料接觸，在漿液中催化劑的作用之下發(fā)生反應(yīng)，另外，所述氣體的上升也給漿液帶來(lái)了上升動(dòng)力，帶動(dòng)所述漿液隨之上升；所述氣體反應(yīng)物料在反應(yīng)的同時(shí)上升至氣液界面2，夾帶著一些漿液上升離開(kāi)所述氣液界面2，從反應(yīng)器筒體I頂部的出口引出，送入頂部外循環(huán)裝置，該頂部外循環(huán)裝置如上文所述，通過(guò)冷凝器4冷凝，通過(guò)氣液分離器5將液體和氣體分離，將含有例如碳12到碳30的重質(zhì)烴類的液態(tài)物質(zhì)作為某種液相產(chǎn)品6排出，分離出的氣體中沒(méi)有價(jià)值的部分作為尾氣8排出，而其中包含的未反應(yīng)的原料氣體作為循環(huán)氣體9經(jīng)過(guò)氣體壓縮機(jī)25壓縮后，與新鮮的氣體反應(yīng)物料26進(jìn)行混合，重新輸送到氣體分布器27進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。在氣液分離器中分離出的可循環(huán)利用的含有例如碳5至碳10的輕質(zhì)烴類的液體物質(zhì)，例如溶劑或液態(tài)產(chǎn)物物質(zhì)，經(jīng)過(guò)循環(huán)泵10加壓和任選的加熱器11加熱之后，輸送到所述噴射器，噴射入反應(yīng)器筒體I之內(nèi)。
[0060]可選地，使用中部外循環(huán)裝置對(duì)反應(yīng)器筒體I中氣液界面2下方的漿液物料中的一部分液體物質(zhì)進(jìn)行外循環(huán)，優(yōu)選在通過(guò)頂部外循環(huán)裝置進(jìn)行外循環(huán)的同時(shí)進(jìn)行中部外循環(huán)。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)的液固分離器16除去漿液中的固體組分，將除去固體之后的貧固體含量漿液17通過(guò)減壓閥18輸送到氣液分離器19，分離出的氣體作為尾氣20排掉，漿液相部分在二級(jí)液固分離器21進(jìn)行進(jìn)一步的液固分離操作，其中分離出的一部分液體，例如費(fèi)托反應(yīng)合成得到的烴類產(chǎn)物作為液體產(chǎn)物22引出，進(jìn)行進(jìn)一步加工精煉的操作，剩余的有價(jià)值的液體物料(例如溶劑等)經(jīng)過(guò)循環(huán)泵23加壓和任選的加熱器11加熱，輸送到所述噴射器，向著正上方或者斜上方的方向噴射入反應(yīng)器筒體I之內(nèi)，所述噴射器的噴射作用進(jìn)一步促進(jìn)了所述反應(yīng)器筒體I之內(nèi)、下降管28以外的空間內(nèi)的漿液物料的上升。
[0061]另一方面，在上升的氣態(tài)反應(yīng)物料以及噴射器作用下，所述漿液物料在反應(yīng)器筒體I之內(nèi)、下降管28之外的空間內(nèi)上升到氣液界面2附近之后，當(dāng)所述反應(yīng)后的氣態(tài)物質(zhì)離開(kāi)氣液界面2之后，氣體物質(zhì)脫離漿液到達(dá)氣液分離空間3，漿液的密度增大，所述漿液物料從所述下降管28的頂端開(kāi)口處進(jìn)入所述下降管28，在漿液自身重力的作用之下向下流動(dòng)，在下降管28底部開(kāi)口流出，此時(shí)漿液到達(dá)氣體分布器27上方，再次在氣體反應(yīng)物料的帶動(dòng)之下在反應(yīng)器筒體之內(nèi)、下降管之外的空間內(nèi)上升。也即是說(shuō)，反應(yīng)器筒體I之內(nèi)的漿液在下降管28之外上升，在下降管28之內(nèi)下降，形成漿液在反應(yīng)器筒體I之內(nèi)的內(nèi)循環(huán)。同時(shí)，在反應(yīng)器筒體內(nèi)設(shè)置具有所述設(shè)置高度、間隔和角度的噴射器，通過(guò)向著正上方或者斜上方噴射液體物質(zhì)，促進(jìn)了反應(yīng)器筒體內(nèi)壁和下降管之間的空間內(nèi)漿液的上升，力口速了內(nèi)循環(huán)。另外，中部外循環(huán)裝置使得至少一部分漿態(tài)物料通過(guò)反應(yīng)器筒體外的外循環(huán)回到反應(yīng)器筒體內(nèi)，循環(huán)回的循環(huán)液體(例如含碳5-碳10的輕質(zhì)烴類)繼續(xù)回到反應(yīng)器筒體內(nèi)對(duì)漿液起到攪拌、懸浮作用；頂部外循環(huán)裝置使得至少一部分氣態(tài)物料通過(guò)反應(yīng)器筒體外的外循環(huán)回到反應(yīng)器筒體內(nèi)，循環(huán)回的循環(huán)氣體繼續(xù)參加反應(yīng)，循環(huán)回的循環(huán)液體(含碳5-碳10的輕質(zhì)烴類)繼續(xù)回到反應(yīng)器筒體對(duì)漿液起到攪拌、懸浮作用。通過(guò)上述設(shè)置方式，強(qiáng)化了所述漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)的顆粒懸浮、液固混合、以及傳熱和傳質(zhì)?？梢允褂迷摲椒ㄟM(jìn)行的漿態(tài)床反應(yīng)選自費(fèi)托反應(yīng)、煤直接液化反應(yīng)、合成氣合成二甲醚的反應(yīng)以及合成氣合成甲醇的反應(yīng)，優(yōu)選為費(fèi)托反應(yīng)。
[0062]當(dāng)使用本發(fā)明的反應(yīng)器進(jìn)行費(fèi)-托反應(yīng)的時(shí)候，所述漿料是催化劑固體懸浮在烴油內(nèi)形成的漿料，原料氣體CO和氫氣的混合氣體在所述漿料中進(jìn)行反應(yīng)，生成烴類產(chǎn)物和少量的水、二氧化碳等副產(chǎn)物。在此情況下，所述中部外循環(huán)裝置在外循環(huán)過(guò)程中除去漿料中的水分和氣體物質(zhì)，將烴類產(chǎn)物分離回收，然后將剩余的漿液送回噴射器。而頂部外循環(huán)裝置中的液體主要是低沸點(diǎn)揮發(fā)組分，如C5~ClO輕質(zhì)烴類。另外，由于反應(yīng)器頂部尾氣的霧沫夾帶作用，少量反應(yīng)溫度及壓力下為液體的重質(zhì)餾分也會(huì)進(jìn)入尾氣系統(tǒng)，經(jīng)除沫、冷凝、分相及除水后最終仍會(huì)有很少量重質(zhì)餾分進(jìn)入外循環(huán)液體流股(工程術(shù)語(yǔ)，物流)。
[0063]漿態(tài)床費(fèi)托合成反應(yīng)器是一個(gè)完整的反應(yīng)系統(tǒng)，通過(guò)液體外循環(huán)來(lái)強(qiáng)化湍流并改進(jìn)顆粒懸浮及液固混合效果是有效手段之一。在本發(fā)明的漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)，設(shè)置了有助于漿料內(nèi)循環(huán)的下降管。
[0064]本發(fā)明通過(guò)設(shè)置下降管和噴射器，漿液物料在噴射器的作用下在下降管外上升，在下降管內(nèi)下降，由此建立 起 下降管內(nèi)外即反應(yīng)器筒體內(nèi)的內(nèi)循環(huán)。本發(fā)明通過(guò)頂部外循環(huán)裝置和中部外循環(huán)裝置將物料外循環(huán)后通過(guò)噴射器噴射進(jìn)入反應(yīng)器筒體，通過(guò)優(yōu)選的噴射器的位置和角度，強(qiáng)化了湍流效果，加強(qiáng)了氣液、及液固之間的攪動(dòng)，改善了顆粒懸浮及液固循環(huán)。優(yōu)選地，單位漿料體積的噴射動(dòng)能只需維持在反應(yīng)所需的湍流即可，否則，過(guò)高的噴射動(dòng)能將導(dǎo)致能耗過(guò)大，同時(shí)也會(huì)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)等問(wèn)題。外循環(huán)液體從按照特定角度和位置設(shè)定的噴射器噴射進(jìn)入反應(yīng)器漿料，單位漿料體積的噴射動(dòng)能為
0.ΟΟΟ.05ff/m3,優(yōu)選為 0.002~0.005W/m3，例如可以至少為 0.001ff/m3,0.002ff/m3,0.003W/m3、0.004ff/m\0.005ff/m3 或者 0.008ff/m3,又例如可以不超過(guò) 0.01W/m3、0.02ff/m3,0.03W/m3、
0.04ff/m3 或者 0.05W/m3。
【權(quán)利要求】
1.一種漿態(tài)床反應(yīng)器，所述漿態(tài)床反應(yīng)器包括:反應(yīng)器筒體(1)，設(shè)置在所述反應(yīng)器筒體之內(nèi)的多個(gè)下降管(28)、多個(gè)噴射器(13)和氣體分布器(27)，中部外循環(huán)裝置和/或頂部外循環(huán)裝置，所述中部外循環(huán)裝置用來(lái)將反應(yīng)器筒體內(nèi)的至少一部分漿態(tài)物料引出并至少一部分外循環(huán)回反應(yīng)器筒體內(nèi)，所述頂部外循環(huán)裝置用來(lái)將反應(yīng)器筒體內(nèi)的至少一部分氣態(tài)物料引出并將至少一部分從所述氣態(tài)物料中分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體內(nèi)，其中，所述多個(gè)下降管沿所述反應(yīng)器筒體(1)的內(nèi)壁設(shè)置，所述噴射器(13)在所述筒體(I)中央?yún)^(qū)域設(shè)置在不同的垂直高度，所述噴射器(13)的開(kāi)口方向朝向正上方或斜上方。
2.如權(quán)利要求1所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布器(27)與最接近該氣體分布器(27)的噴射器之間的高度差至少為反應(yīng)器筒體高度的1%，優(yōu)選至少為反應(yīng)器筒體高度的2.5%。
3.如權(quán)利要求2所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述氣體分布器(27)與最接近該氣體分布器(27)的噴射器之間的高度差不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的20%，優(yōu)選為不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的10%。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，最接近所述氣體分布器(27)的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器(27)的噴射器之間的高度差至少為反應(yīng)器筒體高度的40%，優(yōu)選至少為反應(yīng)器筒體高度的50%。
5.如權(quán)利要求4所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，最接近所述氣體分布器(27)的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器(27)的噴射器之間的高度差不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的90%，優(yōu)選為不超過(guò)反應(yīng)器筒體高度的80%。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，最接近所述氣體分布器(27)的噴射器與最遠(yuǎn)離所述氣體分布器(27)的噴射器之間至少有一個(gè)噴射器，所述噴射器之間在垂直方向上以均勻或不均勻的高度間隔設(shè)置。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述中部外循環(huán)裝置包括液固分離器(16)和循環(huán)泵(23)。
8.如權(quán)利要求7所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述中部外循環(huán)裝置還包括氣液分離器(19)。
9.如權(quán)利要求8所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述中部外循環(huán)裝置還包括二級(jí)液固分尚器(21)。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述中部外循環(huán)裝置還包括加熱器。
11.如權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述液固分離器(16)位于所述反應(yīng)器筒體內(nèi)。
12.如權(quán)利要求7-11中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述頂部外循環(huán)裝置包括冷凝器(4)、氣液分離器(5)和循環(huán)泵(10)。
13.如權(quán)利要 求12所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述頂部外循環(huán)裝置還包括加熱器。
14.如權(quán)利要求7-13中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述循環(huán)泵(10，23)是開(kāi)式葉輪離心泵。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述噴射器(13)是文丘里噴射器。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，至少一個(gè)所述噴射器(13)是出口面具有多個(gè)小孔狀開(kāi)口的管狀噴射器，所述小孔狀開(kāi)口各自的開(kāi)口方向以向內(nèi)會(huì)聚的方式朝向斜上方，與水平面的夾角為45-90°。
17.如權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，所述漿態(tài)床反應(yīng)器中包括2-10組設(shè)置在不同垂直高度的下降管。
18.如權(quán)利要求17所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，每組下降管在基本上相同的垂直高度延伸。
19.如權(quán)利要求17-18中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，每組下降管以基本上水平對(duì)齊的方式沿反應(yīng)器筒體(1)內(nèi)壁設(shè)置。
20.如權(quán)利要求17-19中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，其特征在于，屬于不同組的相應(yīng)的下降管各自沿垂直方向基本上對(duì)齊。
21.一種用來(lái) 進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法，所述方法使用如權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)所述的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述方法包括以下步驟:i)將氣體反應(yīng)物料送至氣體分布器(27)，經(jīng)過(guò)氣體分布器之后的氣體在反應(yīng)器筒體(I)內(nèi)、下降管(28)以外的空間內(nèi)上升并帶動(dòng)漿態(tài)物質(zhì)隨之上升，并且在漿態(tài)物質(zhì)內(nèi)催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)； ?)反應(yīng)之后的氣態(tài)物料夾帶著一些漿液上升至反應(yīng)器筒體的上部，使用頂部外循環(huán)裝置將所述反應(yīng)之后的氣態(tài)物料引出，將所述反應(yīng)之后的氣態(tài)物料中的氣體與夾帶的漿液分離，然后將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體(1)之內(nèi)，優(yōu)選經(jīng)過(guò)所述噴射器送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射； iii)可選地，使用中部外循環(huán)裝置將反應(yīng)器筒體中的至少一部分漿態(tài)物料引出，將所述漿態(tài)物料中的液體物質(zhì)和固體物質(zhì)分離，并將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體(1)之內(nèi)，優(yōu)選經(jīng)過(guò)所述噴射器送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射； iv)一部分所述漿態(tài)物料從所述下降管(28)頂端開(kāi)口處流入所述下降管(28)內(nèi)，在下降管內(nèi)向下流動(dòng)，并從下降管(28)底部開(kāi)口流出，然后在氣體反應(yīng)物料的帶動(dòng)之下在反應(yīng)器筒體內(nèi)、下降管之外的空間內(nèi)上升，并重復(fù)上述的步驟(i)-(iv)。
22.—種用來(lái)進(jìn)行漿態(tài)床反應(yīng)的方法，所述方法使用帶有漿液的反應(yīng)器筒體的漿態(tài)床反應(yīng)器，所述方法包括以下步驟: i)向所述反應(yīng)器筒體內(nèi)的氣體分布器(27)輸送氣體反應(yīng)物料以帶動(dòng)所述漿液上升，并且所述氣體反應(yīng)物料在衆(zhòng)液中發(fā)生反應(yīng)； ?)從反應(yīng)器筒體上部區(qū)域?qū)⒅辽僖徊糠址磻?yīng)后的氣態(tài)物料引出反應(yīng)器筒體，將所述氣態(tài)物料中的氣體與夾帶的漿液物料分離，然后將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體之內(nèi)，優(yōu)選通過(guò)噴射器(13)送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射； iii)可選地，將至少一部分漿態(tài)物料從反應(yīng)器筒體引出至反應(yīng)器筒體之外，將所述漿態(tài)物料中的液體物質(zhì)和固體物質(zhì)分離，然后再將至少一部分分離出的液體物質(zhì)外循環(huán)回反應(yīng)器筒體之內(nèi)，優(yōu)選通過(guò)噴射器(13)送回，所述噴射器向著上方或者斜上方噴射； iv)將一部分所述漿態(tài)物料從所述下降管上部開(kāi)口流入，并從所述下降管底部流出，進(jìn)入反應(yīng)器筒體內(nèi)較低區(qū)域。
23.如權(quán)利要求21-22中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所述噴射器射出的漿料的單位體積噴射動(dòng)能為至少0.001ff/m3,優(yōu)選為至少0.002W/m3。
24.如權(quán)利要求21-23中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從所述噴射器射出的漿料的單位體積噴射動(dòng)能不超過(guò)0.05ff/m3,優(yōu)選為不超過(guò)0.005W/m3。
25.如權(quán)利要求21-24中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述漿態(tài)床反應(yīng)選自費(fèi)托反應(yīng)、煤直接液化反 應(yīng)、合成氣合成二甲醚的反應(yīng)以及合成氣合成甲醇的反應(yīng)，優(yōu)選為費(fèi)托反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】C07C41/01GK103977747SQ201310050846
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年2月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】張小莽, 羅艷寧, 蔣正興, 王江峰, 鮑清華, 陳延, 黃亮, 黃巍, 孫志強(qiáng), 劉俊義, 孫予罕, 劉小浩, 廖波, 安杰邏·阿莫里 申請(qǐng)人:上海碧科清潔能源技術(shù)有限公司, 山西潞安環(huán)保能源開(kāi)發(fā)股份有限公司, 中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院, 碧辟(中國(guó))投資有限公司