本實用新型屬于一種反應(yīng)器，特別是涉及一種用于費托合成的多級固定床反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

以合成氣為原料，通過費托合成制備烴類的反應(yīng)屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)。如果不能將反應(yīng)熱及時從反應(yīng)器中移出，將導(dǎo)致催化劑床層溫度發(fā)生偏移，影響產(chǎn)物的選擇性，甚至導(dǎo)致催化劑的燒結(jié)失活。因此，在費托合成反應(yīng)器的設(shè)計過程中，反應(yīng)熱的移除就成為設(shè)計的關(guān)鍵。

處理高反應(yīng)熱的一個方法是采用列管式固定床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。U.S.P4,579,986和CN1047275A公開了英荷shel l公司由天然氣經(jīng)合成氣合成中間餾分油工藝和列管式固定床反應(yīng)器，催化劑顆粒位于固定床反應(yīng)器的列管內(nèi)，在管周圍供給冷卻介質(zhì)。反應(yīng)物合成氣經(jīng)過管，與催化劑接觸并發(fā)生費托反應(yīng)，反應(yīng)熱通過管壁傳遞至周圍的冷卻介質(zhì)。列管式固定床反應(yīng)器較好地解決了反應(yīng)過程中催化劑床層溫度控制的問題，但是，由于這種反應(yīng)器存在軸向的熱累積，為了使反應(yīng)熱易于從管中心擴(kuò)散到管壁，并通過管壁傳導(dǎo)給冷卻介質(zhì)，通常需要對管尺寸進(jìn)行限制，通常將管直徑限制在40mm以下，以確保熱傳遞達(dá)到所需水平，防止位于管中心的催化劑過熱。較小的管尺寸造成這種反應(yīng)器的成本較高，并且催化劑的裝填過程變得復(fù)雜。同時，由于這種反應(yīng)器的軸向壓降較大，必須對催化劑顆粒的大小及諸如反應(yīng)空速和循環(huán)比的條件進(jìn)行仔細(xì)選擇，從而在合理的總壓力下降下，保持所需的反應(yīng)物氣體轉(zhuǎn)化率及熱傳遞。對于接近尺寸上限的管，需要使用大的催化劑粒徑，并且引入氣體和/或液體再循環(huán)以增加管冷卻。這導(dǎo)致在費托催化劑顆粒中存在顯著的質(zhì)量傳遞阻力，使得不期望的輕質(zhì)產(chǎn)物的選擇性增加，并且在催化劑顆粒中心產(chǎn)生不期望的熱點。

專利CN1200140A和U.S.P.5,128,377公開了一種用于費托合成的漿態(tài)床反應(yīng)器。在該反應(yīng)器中，小顆粒的催化劑分散在惰性液體中(石蠟油)，反應(yīng)器底部注入合成氣對分散液進(jìn)行攪動。氣體在整個反應(yīng)器中高度分散，所以催化劑顆粒到分散液的熱傳遞阻力相對較低，顆粒溫度接近分散液溫度。同時分散液中布置有換熱器，能夠及時將反應(yīng)熱從反應(yīng)器中移除。但漿態(tài)床反應(yīng)器也存在一些問題，首先是催化劑消耗量大，催化劑和分散液易隨氣流夾帶出反應(yīng)器。其次是催化劑的與液相產(chǎn)物分離困難，導(dǎo)致產(chǎn)物中不可避免的含有催化劑微小顆粒，純度降低。這進(jìn)一步增加了催化劑的消耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種傳熱好、轉(zhuǎn)化率高、結(jié)構(gòu)合理且易于操作的用于費托合成的多級固定床反應(yīng)器。

本實用新型一種用于費托合成的多級固定床反應(yīng)器，它包括耐壓外殼和多級固定床，耐壓外殼由上封頭，下封頭和直筒組成，在直筒內(nèi)安裝有多級固定床，固定床為環(huán)形結(jié)構(gòu)，固定床的上下兩端為封閉的，固定床內(nèi)外環(huán)壁上有小孔，固定床之間有注氣口和一個氣液分離層，上封頭頂端有原料氣入口，下封頭底端有排液口，下封頭上部有排氣口，調(diào)節(jié)氣管位于固定床內(nèi)環(huán)內(nèi)，并與固定床的內(nèi)環(huán)壁形成通道，調(diào)節(jié)氣管的頂端為調(diào)節(jié)氣入口，并位于上封頭，底端位于最下級固定床底部，注氣口與調(diào)節(jié)氣管相通。

氣液分離層包含上導(dǎo)氣板和下導(dǎo)氣板，上導(dǎo)氣板由頂板、與頂板垂直相連的上導(dǎo)氣板裙板構(gòu)成，頂板與固定床底部相連，下導(dǎo)氣板由底板、與底板垂直相連的下導(dǎo)氣板裙板構(gòu)成，底板與固定床頂部相連，下導(dǎo)氣板裙板為L形，下導(dǎo)氣板裙板垂直段的中上部與底板相連，下導(dǎo)氣板裙板水平段有可調(diào)式排液孔，上導(dǎo)氣板裙板的底端伸入下導(dǎo)氣板內(nèi)，上導(dǎo)氣板、下導(dǎo)氣板和耐壓外殼之間形成環(huán)形通道。

如上所述的固定床為2-10級，優(yōu)選3-6級。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：各級反應(yīng)器可以根據(jù)反應(yīng)的實際情況，通過采用不同的催化劑裝填方案來控制反應(yīng)氣體在各級反應(yīng)器上的轉(zhuǎn)化率，從而達(dá)到控制反應(yīng)熱的目的，避免反應(yīng)過程中催化劑熱點的產(chǎn)生。通過在各級反應(yīng)器之間注入低溫原料氣，可以調(diào)整各級反應(yīng)器上反應(yīng)氣體的溫度以及組成，有利于各級反應(yīng)器的平穩(wěn)高效運行。通過氣液產(chǎn)物的分級分離，避免了液相產(chǎn)物在催化劑床層中的積累，改善了反應(yīng)氣體與催化劑顆粒之間的擴(kuò)散過程，提高了催化反應(yīng)效率以及反應(yīng)氣體與催化劑顆粒之間的熱交換效率。同時該反應(yīng)器能夠滿足大空速操作要求，具有節(jié)能降耗的特點。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例1所采用的三級固定床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，1是耐壓外殼，2是一組注氣口，3是一個催化劑床層，4是一個氣液分離層，5是原料氣入口，6是調(diào)節(jié)氣入口，7是排液口，8是排氣口，9是頂板，10是底板，11是可調(diào)式排液孔，12是上導(dǎo)氣板裙板，13是下導(dǎo)氣板裙板。

具體實施方式

通過對附圖所示的兩個非限制性的實施例的說明，進(jìn)一步對該發(fā)明進(jìn)行描述。

實施例1

如附圖1所示，一種用于費托合成的多級固定床反應(yīng)器，它包括耐壓外殼1和多級固定床3，耐壓外殼1由上封頭，下封頭和直筒組成，在直筒內(nèi)安裝有多級固定床3，固定床3為環(huán)形結(jié)構(gòu)，固定床3的上下兩端為封閉的，固定床3內(nèi)外環(huán)壁上有小孔，固定床之間有注氣口2和一個氣液分離層4，上封頭頂端有原料氣入口5，下封頭底端有排液口7，下封頭上部有排氣口8，調(diào)節(jié)氣管6位于固定床3內(nèi)環(huán)內(nèi)，并與固定床3的內(nèi)環(huán)壁形成通道，調(diào)節(jié)氣管6的頂端為調(diào)節(jié)氣入口，并位于上封頭，底端位于最下級固定床3底部，注氣口2與調(diào)節(jié)氣管6相通。

氣液分離層4包含上導(dǎo)氣板和下導(dǎo)氣板，上導(dǎo)氣板由頂板9、與頂板9垂直相連的上導(dǎo)氣板裙板12構(gòu)成，頂板9與固定床3底部相連，下導(dǎo)氣板由底板10、與底板10垂直相連的下導(dǎo)氣板裙板13構(gòu)成，底板10與固定床3頂部相連，下導(dǎo)氣板裙板13為L形，下導(dǎo)氣板裙板13垂直段的中上部與底板10相連，下導(dǎo)氣板裙板13水平段有可調(diào)式排液孔11，上導(dǎo)氣板裙板12的底端伸入下導(dǎo)氣板內(nèi)，上導(dǎo)氣板、下導(dǎo)氣板和耐壓外殼1之間形成環(huán)形通道。

用于費托合成時，合成氣經(jīng)原料氣入口5進(jìn)入反應(yīng)器，從調(diào)節(jié)氣管6與固定床3的內(nèi)環(huán)壁形成通道進(jìn)入第一級固定床3內(nèi)，合成氣在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)；未反應(yīng)的反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物離開催化劑床層向下流動，在上導(dǎo)氣板和下導(dǎo)氣板的引導(dǎo)下，在上導(dǎo)氣板、下導(dǎo)氣板和耐壓外殼1之間形成環(huán)形通道之間流動并冷卻。液相物料向下經(jīng)可調(diào)式排液孔11向下流動，氣相則經(jīng)過環(huán)形通道進(jìn)入第二級固定床3入口。第一級注氣口2注入合成氣，調(diào)整反應(yīng)氣溫度及氫碳比，以次類推；反應(yīng)后液體產(chǎn)物經(jīng)排液口7排出，未反應(yīng)氣體及氣相產(chǎn)物經(jīng)排氣口8排出。