CN105939781B - 运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法 - Google Patents

Abstract

提供一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器(10)的关闭方法。该三相浆态鼓泡塔反应器(10)具有向下引导的气体分配喷嘴(30)，气体分配喷嘴(30)浸没在固体颗粒材料的浆体(19)中，固体颗粒材料(19)悬浮在反应器容器(12)内的悬浮液中，其中气体分配喷嘴(30)与供气管线(26)流体连通，气体通过该供气管线(26)被供给到气体分配喷嘴(30)中，并通过气体分配喷嘴(30)向下注入到浆体(19)中，该方法包括突然停止供气管线(26)到气体分配喷嘴(30)间的气流，以留住气体分配喷嘴(30)内的气体，从而抑制淤浆向上进入到气体分配喷嘴(30)内。

Description

运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法

本发明涉及一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法。

GLT(天然气液化)技术是烃类合成方法之一，用于生产液态燃料和化合物。在本方法中，天然气被重整以生产合成气，其主要包括氢气和一氧化碳。此外，也可以通过煤炭气化以工业规模生产合成气。通过费托烃类合成反应，合成气与费托催化剂在升温加压反应条件下接触生成烃。费托反应通常在三相浆态鼓泡塔反应器中进行。

在这种反应器中，当被用于费托合成时，固体颗粒催化剂悬浮在液态烃相中，从而形成浆态床，以及，合成原料气体在低处(通常在反应器底部或靠近其底部处)被引入到该反应器中。当烃类合成反应发生时，气体鼓泡通过液相，并使催化剂保持悬浮。由于费托烃类合成反应的放热特性，因此为避免热点及催化剂活性后续降低，保持催化剂悬浮极其重要。

合成原料气体通常由气体分配器引入到三相浆态鼓泡塔反应器中。例如，如WO2012/08933所示，气体分配器可具有朝下的喷嘴或沿着导管或管道长度间隔排列的扩散器。设计这种气体分配器的目的之一在于将流体沿导管或管道长度均匀分配，其中喷嘴从导管或管道处向下突出，从而确保各个喷嘴都以几乎同等的速率排放气体。因此，气体分配器的重要要求之一是在整个反应器横截面提供均等的气体分配。这种操作方式通常能防止催化剂在一处浓度过高，或在反应器内形成停滞区。这种停滞区传热和传质特性差，可能会引起热点、开槽和不可控反应发生。

淤浆不得进入气体分配器，尤其是在其含有催化剂时，更不可行。淤浆可能会阻碍气体流过气体分配器，并且催化剂的存在可能导致气体分配器内的温度失控升高。

为确保气体均匀分配的气体分配器的设计的首选和原则是本领域所熟知的。因此，应当以这种方式设计气体分配器，即所有喷嘴均与反应器底部等距。例如，正如GB2410906所教导，这可以通过在气体分配器下方安装平板、或者假底或地板创建二维水平面实现。然后，选用等长的喷嘴来构造该气体分配器就很容易，从而实现向下引导的喷嘴出口与平板之间等距，这进一步限定了淤浆容量的下限。

可选地，正如WO 2005/094979所教导，喷嘴可安置于不同高度，或设定为不同长度，从而保证每个喷嘴出口与半球状反应器底部等距。

针对气体分配器的设计，著名佩里化学工程师手册(第五版)提出建议：为了提供恰当分配，必须从分配器处限制气流以保持每个喷嘴间适当大的压降。因此，根据该教材，分配器间的压降应至少是床层压降的30％。尽管，在三相浆态鼓泡塔反应器正常运行期间，将气体稳定且高速地注入到反应器时，可以实现以上要求，但气体注入速率下降并最终完全停止时，反应器有计划地或紧急关闭期间，情况就并非如此。简言之，在分配器内低气流量条件下，每个喷嘴的压降自然降低时，很难保持以上条件。如果不能保持最小压降，由于分配器内气体分配不均，淤浆可能会浸入喷嘴。

至此，已提议了各种用于浆态鼓泡塔反应器的气体分配器设计方案，其中，靠近反应器底部设置气体分配器是最受欢迎的。通常，随着气体被注入到浆态床，喷嘴设有同等大小的孔口以保持某一最小压降。这种压降确保了经过各种喷嘴的气体均匀分配。这些喷嘴通常还具有直径远大于孔口直径、且沿气流方向(例如向下并远离孔口)延伸的管道。这样，在气体进入浆态床前，气体流速得以降低，进而减少气体喷流的动量和动能以防止或减少催化剂的机械损伤。

在有计划地或无计划地关闭三相浆态鼓泡塔反应器期间，气体分配器内的气流量随时间不断减少直至停止。在气流量减少期间，会发生低气流量情况，气体分配器内压降降至所要求的最低点以下，导致各个喷嘴内气体分配不均。于是，淤浆特别容易进入那些气体接收量最小的喷嘴，这会阻塞喷嘴，引起热耗散或催化剂分解。

GB 2410906公开了一种气体分配器，该气体分配器下面设有一块平的且有孔的板以支撑沉淀的固体颗粒。至少部分气体分配器喷嘴朝下，这有助于清除带孔板上的一些催化剂颗粒。该对比文件确认了与干扰浆态反应器内正常气流量相关的问题，即淤浆进入喷洒器和催化剂的沉淀可能引起热点。该对比文件提出一种技术方案，其包括一种具有进口和出口的气体分配器，其中，进口与清洁液管线连接，出口与集气容器连接。进口管线、清洁液管线及出口管线上均安装有阀门。当气体注入中断导致淤浆回流到气体分配器时，从气体分配器到集气容器之间，淤浆可由清洁液冲洗。因此，该对比文件教导了一种在淤浆进入后的气体分配器淤浆清洁方法，其需要一套复杂的管道系统、一系列以特定顺序开关的阀门以及若干附加容器。该对比文件还提到液体激冷喷洒器的可能性，其通常设置在气体分配器上方，并且可引入激冷流体到浆态床以防止温度剧增。

US 2012/0177539公开了用于费托烃类合成的浆态鼓泡塔反应器，其中，备用气体供应管线与合成气体供应管线连接。当停止合成气体供应时，操作第一个开/关阀门关闭合成气体供应。随后，打开第二个开/关阀门使得惰性气体经由备用气体供应管线进入气体分配器。惰性气体可以在反应器外的容器中受压储存，并能通过备用气体供应管线排出到气体分配器内。该对比文件教导在保持向反应器的惰性气体气流的同时，可避免淤浆浸入到气体分配器。加热反应器内所容之物以避免其凝固，并辅助惰性气体流引起的催化剂悬浮。根据该比文件，有必要保持惰性气体气流以防止淤浆进入气体分配器。

WO 2007/086612公开了一种气体分配器，其具有朝下的喷嘴，且其下方安装有水平隔板构件，使得从喷嘴中喷出的气体辅助可能已经沉淀在水平隔板构件上的催化剂颗粒进行再分散。在气体注入中断的情况下，还未提出解决淤浆进入气体分配器问题的方案。

WO 2005/094979公开了一种气体分配器，其具有位于反应器内的朝下的喷嘴，该反应器具有一弯曲或半球形底部，其特征在于所有喷嘴均与反应器底部等距。然而，还未提出当气体注入中断时，防止淤浆浸入喷嘴的解决方案。

WO 2005/084790也意识到费托浆态床反应器内淤浆进入气体分配器的问题，并提议使用朝下的排气口，其恰好位于气体分配系统的主体下方(优选在1-3米之间)，从而防止淤浆进入到气体分配系统内。此外，还公开了注入合适液流到气流中，该气流流经气体分配系统以去除催化剂颗粒。由于气体分配系统内的气体流动模式大体向下，因此注入的液体会冲掉一些可能出现在气体分配系统中的催化剂颗粒或沉淀物。尽管，排气口与气体分配器主体的高度差可以阻止淤浆直接向上进入到气体分配器的主体中，但在低注入气流量期间，仍不可避免淤浆渗入排气口或喷嘴。当恢复正常运行后，抛开其他问题，需要冲洗出喷嘴内的淤浆，因为淤浆可能会给催化剂带来机械压力或引起喷嘴堵塞。此外，为设置气体分配系统主体与排气口或喷嘴之间的必要高度差而设定的气体分配系统的大小，也消耗了反应器相当大的容积。

简言之，过去已提出一些通过保持气体分配器喷嘴内气流量防止淤浆进入的方法。也已提议了一些在淤浆进入后，去除气体分配器内淤浆的方法。然而，仍然还需要一种反应器的关闭方法，即防止淤浆进入气体分配器，但不需要保持喷嘴内的气流量。

根据本发明，提供了一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法，该三相浆态鼓泡塔反应器具有向下引导的气体分配喷嘴，该向下引导的气体分配喷嘴浸在含有固体颗粒材料的浆体中，该固体颗粒材料悬浮在反应器容器内的悬浮液中，其中所述气体分配喷嘴与供气管线流体连通，气体通过该供气管线被供给到该气体分配喷嘴中，并通过该气体分配喷嘴向下注入到浆体中，该方法包括：突然停止从供气管线到气体分配喷嘴间的气流，以留住气体分配喷嘴内的气体，进而抑制淤浆向上进入到气体分配喷嘴内。

突然停止从供气管线到向下引导的气体分配喷嘴间的气流包含：激活供气管线的快速响应阀，以使该供气管线与该气体分配喷嘴断开。

优选地，将快速响应阀置于尽可能靠近气体分配喷嘴位置，例如，尽可能地靠近包含气体分配喷嘴的气体分配器的位置。通常地，将其置于邻近反应容器的外壁或外壳处。

优选地，气体分配器安装有向下引导的气体分配喷嘴，该喷嘴具有多个位于同一高度(即同一水平面上)的排气口。这种布置具有独特优势。倘若不是这种情况，即气体分配喷嘴排气口不在同一高度，液体静压差会导致淤浆在较低位置处进入喷嘴。而当喷嘴出口位于同一水平面时，就不会发生这种情况或者最少会抑制其发生。

通常，循环压缩机或鼓风机用来在反应容器的顶部空间与快速响应阀的供气管线上游之间进行气体循环。该方法可包括打开循环压缩机的排气端到其吸气端的压缩机反冲或循环管线，使得循环压缩机继续运转。

该方法还可包括排放过剩气体，例如，将其排到废气处理系统。

固体颗粒材料可以是催化剂。

正如将被了解到的一样，当注入到向下引导的气体分配喷嘴内的气体在淤浆内呈活性时，例如，当气体是合成气且淤浆包括烃类合成催化剂时，留存在向下引导的气体分配喷嘴内的活性气体仅提供短暂保护，阻止淤浆向上进入到向下引导的气体分配喷嘴，因为活性气体会被催化进而在活性气体或淤浆界面或边界发生反应，这就导致留存在向下引导的气体分配喷嘴内的活性气体体积缩小，最终淤浆随着时间慢慢进入到向下引导的气体分配喷嘴内。

因此，该方法可包括先用惰性气体气流替代流向向下引导的气体分配喷嘴的活性气体，至少是用惰性气体部分地将所述活性气体冲出向下引导的该气体分配喷嘴，从而至少部分地替代向下引导的气体分配喷嘴内的活性气体，然后，突然停止从供气管线到向下引导的气体分配喷嘴间的惰性气体气流，以留住向下引导的气体分配喷嘴内的惰性气体，从而抑制淤浆向上进入到向下引导的气体分配喷嘴内。有利地，相比活性气体，在再次注入活性气体，且三相浆态鼓泡塔反应器再次运行之前，留存在向下引导的气体分配喷嘴内的惰性气体能更好地抵御淤浆进入。可选地或附加地，还可冷却反应器内所容之物以停止反应。

用惰性气体气流替代流向向下引导的气体分配喷嘴的活性气体气流可包括封锁流向向下引导的气体分配喷嘴的活性气体，同时将惰性气体引至向下引导的气体分配喷嘴。这可以通过以下方式同时实现：关闭供气管线的进气阀以停止活性气体沿供气管线流动，并打开惰性气体供给管线阀门将惰性气体注入到进气阀的进气管线下游和向下引导的气体分配喷嘴上游。

可将快速响应阀设置于供气管线内，且惰性气体供给管线从供气管线下游将气体注入到供气管线。

用惰性气体气流替代流向向下引导的气体分配喷嘴的活性气体可包括在保持有惰性气体的加压容器和连接向下依靠的气体分配喷嘴的供气管线之间建立流体连通。惰性气体应为在所述反应器容器的正常运行条件下，不参与所述反应器容器中发生的一种或多种反应，不发生化学变化，且不影响催化剂及其混合物。因此，应当理解的是，当引入惰性气体时，反应器所在条件下惰性气体应当是惰性的。如果充分冷却反应器内所容之物以停止进一步反应时，可使用氢气、尾气甚或是合成气作为惰性气体，而不是常规的惰性气体，如非放射性稀有气体或氮气。

因此，惰性气体可选自由一种或多种稀有气体、氮气以及其它气体组成的组，这些气体不参与所述反应或正常运行条件下反应器容器中发生的反应，且不发生化学变化，也不影响催化剂及其混合物。

在本发明的一种实施例中，惰性气体选自由一种或多种稀有气体、氮气及其混合物组成的组。

该三相浆态鼓泡塔反应器可以是一种沿着所述供气管线被供给气体的烃类合成反应器。在本发明的一种实施例中，该三相浆态鼓泡塔反应器是一种费托烃类合成反应器。

若三相浆态鼓泡塔反应器是一种烃类合成反应器，惰性气体优选为氮气。

如上文所示，向下引导的气体分配喷嘴通常形成气体分配器的一部分。气体分配器通常设置在反应器容器的下部，优选在反应器容器底部或底部附近。

快速响应阀的响应时间约为1-10秒之间，优选地，从启动到完全关闭阀门，大约1-5秒之间。因此，在本说明书中，突然停止从供气管线到向下引导的气体分配喷嘴的气流表示在不超过10秒的时间内停止供气管线到向下引导的气体分配喷嘴的气流，优选为不超过8秒，更优选为不超过6秒，如在不超过5秒的时间内。

该方法可包括向该三相浆态鼓泡塔反应器的反应器容器内的淤浆供给激冷流体。众多熟知的布置，包括反应器外壳上的喷嘴，可用来引入激冷流体。通常，激冷流体通过邻近气体分布器的激冷喷洒器进行供给，如位于气体分配器正上方的激冷喷洒器。因此，激冷喷洒器可以是专用激冷喷洒器，即仅用于有计划地或紧急关闭反应器容器期间，利用激冷流体对淤浆进行激冷。激冷流体应在保证其充分混合时引入，以降低反应器物质的温度，尤其是在供气分配器附近，从而中止进一步反应。

激冷流体在周围环境条件下可以是液体。

激冷流体可以是或可以衍生于三相浆态鼓泡塔反应器的产物。当三相浆态鼓泡塔反应器为费托烃类合成反应器时，激冷流体可为高石蜡烃，其通常在柴油馏程内。

激冷流体和惰性气体均可容纳在相同的或共用的加压容器内。例如，当激冷流体是液体时，激冷流体可充满共用加压容器的底部，而惰性气体可充满共用加压容器的上部或顶部空间，其中，惰性气体受压，从而为共用加压容器内替换激冷流体和/或惰性气体提供动力。

该方法可包括在向反应器容器内的淤浆供给激冷流体之前，先将惰性气体注入到向下引导的气体分配喷嘴内。但是，如果理想的话，该方法可包括同时给向下引导的气体分配喷嘴注入惰性气体以及给反应器容器内的淤浆供给激冷流体。通常，初始操作为从所述加压容器的所述顶部空间，使用氮气净化气体分配器。通常，尤其是在紧急关闭情况下，大约5秒后终止氮喷射，这段时间可使得供气管线的所述快速反应阀完全关闭。紧接着氮喷射终止之后，通过所述专用激冷喷洒器将所述加压容器的柴油注入到反应器容器底部，其中，激冷喷洒器处在略高于气体分配器的位置。

该三相浆态鼓泡塔反应器可在如下工艺中操作，该工艺选自由煤液化、甲醇合成、高醇合成、加氢工艺、以及一氧化碳和氢气的烃类合成组成的组。然而，可以预期，本发明所述方法将在烃类合成工艺(即利用铁或钴催化剂从一氧化碳和氢气中合成烃，即费托烃类合成工艺)中关闭三相浆态鼓泡塔反应器具有具体应用。

该三相浆态鼓泡塔反应器可包括横跨反应器容器的隔断或隔板构件，其位于向下引导的气体分配喷嘴下方。如WO 2012/080933所述，在正常运行条件下，这种隔断的优势在于向下引导的气体分配喷嘴将气体注入到朝向隔断的浆体内，有助于清除沉淀在隔断上的催化剂，进而防止或抑制催化剂沉积。

隔断或隔板构件可以是不渗水的。当隔断不渗水时，三相浆态鼓泡塔反应器可包括压力传输通道，或穿过或围绕隔断或隔板构件的导管，从而允许将压力输入到隔断或隔板构件下方的底部容积或从该底部容积输出，其中，所用的压力传输通道在浆体上方建立反应器容器的底部容积与顶部空间之间的压力连通，从而通过操纵或容许底部容积压力变化，在预定的或预选的限制范围内保持隔断压差。WO 2012/080933也对这种布置进行过描述。

代替不渗水，隔断还可呈有孔支架的形状以支撑沉淀的固体颗粒。通常，在使用时，有孔支架的孔足够小以阻止浆体内至少90％(按质量计)，优选地，至少96％(按质量计)，如约98％(按质量计)的固体颗粒穿过。可在有孔支架下方设置流体进口以使流体引入到有孔支架下方的反应器容器内，进而使穿过孔的催化剂颗粒保持悬浮，并阻止催化剂在反应器容器底部聚集。US7,575,730对这种布置进行过描述。

隔断或隔板构件可以是二维的，也可以布置在一个水平面上。

现通过举例和参考单个示意图对本发明进行描述。该示意图显示了一种三相浆态鼓泡塔反应器，该三相浆态鼓泡塔反应器利用本发明所述方法进行改装以实现关闭。

参考附图，参考数字10通常表示一种利用本发明所述方法改装过的三相浆态鼓泡塔反应器，无论通过有计划方式还是无计划或紧急方式都可以关闭该三相浆态鼓泡塔反应器。

三相浆态鼓泡塔反应器10包括竖直的圆柱形费托烃类合成三相浆态床反应器容器12，其直径通常至少为1米，优选为最少7.5米，更优选为最少9米，还包括气体分配器14，其位于反应器容器12的底部分，且接近反应器容器12的底。气相产物抽出管线16从反应器容器12顶部延伸。固液不渗漏的平面隔断或隔板构件18水平布置在反应器容器12的底部分，并位于气体分配器14的下方。隔断18将反应器容器12隔成淤浆容积19和底部容积36，其中，淤浆容积19在隔断18上方，底部容积36在隔断18下方。液相抽出管线20设置在通向气相产物抽出管线16的出口下方，隔断18上方。一排冷却管22位于气体分配器14上方，并位于通向气相组分抽出管线16的出口下方。

气体分配器14与供气管线26流体连通。若气体分配器14包括向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30，便可对气体分配器14进行任何适当设计以为浆态床供给气体。例如，气体分配器14可包括或由径向延伸的分支管道组成，分支管道连接同心环或管式螺旋管，或者包括或由一套水平分布的管道系统组成，该水平分布的管道分支成更小的水平管道，或者包括或由在水平面上螺旋状布置的管道组成。在附图所示的实施例中，气体分配器14包括顶部构件27，该顶部构件27与多个横向管道28以及供气管线26流体连通。多个气体分配喷嘴或扩散器30从每个横向管道28向下延伸，其中，每个喷嘴或扩散器30限定朝下的排气口32，并且所有排气口32均与隔断18等距间隔。因此，所有排气口32处于一共用水平面上。每个喷嘴或扩散器30均与其依靠的管道28的孔口相联，每个孔口和其相联的喷嘴或扩散器设定为气体喷射器，进而若干气体喷射器分布在反应器容器12的横断面上。然而，需要了解的是，气体分配器14的具体设计将因应用不同而变化，且可能采用相当复杂的设计。但用于三相浆态鼓泡塔反应器的气体分配器的各种其他设计可能性不在本发明范围之内，且不作进一步讨论。

隔断18以常规方式通过焊接膨胀圈焊接到反应器容器12，以及可包括支撑体，如也焊接到反应器容器12内的I形梁。虽然，设计和制造具有假地板或隔断18的反应器容器12属于本领域技术人员的常识，但不在本发明范围之内，因此对这些方面不作进一步讨论。通常，隔断18包括至少一个带盖检修孔(未显示)以实现向隔断18下方的底部容积36的流入。

在使用中，淤浆容积19内装有浆态床37。该浆态床37具有一膨胀高度，其上表面38位于一排冷却管22上方，且位于通向气相产物抽出管线16的出口下方，从而形成顶部空间40使得气相组分脱离浆态床37。

设置压力传输通道34以操纵或容许底部容积36内的运行压力变化，从而限制隔断18间的压差。压力传输通道34在气相产物抽出管线16和底部容积36间延伸，使得所用的底部容积36内的压力与气相产物抽出管线16内的压力相等，即本质上与顶部空间40的压力平衡。WO 2012/080933公开了这种布置。

三相浆态鼓泡塔反应器10还包括分凝器35，其带有液相产物抽出管线50和气体回收管线52。气体回收管线52内设置有循环气压缩机54。反冲管线56从循环气压缩机54的排气端延伸到循环气压缩机54的吸气端，放气管线58从反冲管线56分岔出来。

三相浆态鼓泡塔反应器10还包括激冷容器60，其包括氮气补充管线62和柴油补充管线64。在使用中，激冷容器60的底部装有柴油66，其上部或顶部空间68由加压的气态氮占据。通常，激冷容器60在反应器容器12底部装有氮气，其压力在高于正常运行压力大约10-12巴的范围，且还装有充足的柴油来填充反应器容器到至少0.15米的高度。

柴油激冷管线70从激冷容器60底部通向柴油激冷分配器72，柴油激冷分配器72位于一排冷却管22与气体分配器14之间。

氮气供给管线74从激冷容器60的顶部空间68引出，然后汇入供气管线26。

常开型快速响应阀76安装在供气管线26上，即安装在氮气供给管线74汇入供气管线26的下游区。常开型合成气快速截止阀78安装在供气管线26中，即安装在氮气供给管线74汇入供气管线26的上游区。

氮气供给管线74装有常闭型氮气控制阀80，柴油激冷管线70装有常闭型柴油控制阀82。反冲管线56也安装有常闭型反冲阀84，而放气管线58安装有放气阀86。

三相浆态鼓泡塔反应器10可包括许多附加特征，这些特征常见于浆态鼓泡塔反应器或其他类似浆相装置中，如催化剂添加和抽取装置、空间排干装置、液相催化剂过滤装置和混合装置，如下水管或尾水管等的混合装置。然而，这些常规特征通常为本领域技术人员所熟知，因此无需进一步描述。

附图所示的三相浆态鼓泡塔反应器10用于费托工艺，即利用适当催化剂，如铁或负载型钴催化剂，从包含一氧化碳和氢气的合成气中合成烃。合成气主要包括一氧化碳和氢气，其从供气管线26进入浸没式气体分配器14，并通过向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30的朝下的排气口32注入到浆态床37内，从而使浆态床37保持湍急搅拌状态。因此，气体通过气体分配喷嘴或扩散器30向下注入，然后通过排气口32朝向隔断18。

浆态床37包括悬浮在液体产物中的催化剂颗粒，即气相反应物在反应器容器12内发生反应所生成的液态费托蜡。浆态床37借助其内部的湍流使催化剂颗粒保持悬浮状态，其中，湍流由气体分配器14到顶部空间40之间的气体通过流动或向上鼓泡穿过浆态床37形成。

对于具有放热特性的费托烃类合成反应，反应器容器12的运行压力通常保持在大约10-40巴之间，较为通常地是在大约20-30巴之间，运行温度大约在180-280℃之间，通常大约在220-280℃之间。所选取的运行压力和运行温度可取决于所要求的气体和液体产物的性质和扩散，以及所用催化剂的类型。自然，三相浆态鼓泡塔反应器10装有适温控制装置，如一排用于控制反应温度的冷却管22，还装有适压控制装置，如一个或多个压力控制阀。

在反应器容器12内，随着合成气体通过流动或向上鼓泡穿过浆态床37，根据已知的费托烃类合成反应，一氧化碳和氢气发生反应生成一系列产物。在反应器容器12运行的情况下，部分此类产物呈气相形式，并与未反应的合成气一并通过气相产物抽出管线16抽出。在反应器容器12运行的情况下，所生成的部分产物，如上文提到的蜡，呈液相形式，且充当催化剂颗粒的悬浮介质。随着液相产物的形成，浆态床37的水平面38自然上升，液体产物便通过液相抽出管线20抽出，从而将浆态床水平面38保持在期望的水平面上，同时确保充足的顶部空间40。催化剂颗粒可利用恰当的过滤器(未显示)在内部或外部与反应器容器12的液相分离。自然，如果是外部分离，催化剂优选地返回浆态床37。

由于压力通过压力传输通道34来进行调整、操纵或平衡，所以隔断18不必构成三相浆态鼓泡塔反应器10的部分压力腔，这是因为隔断18的压差可保持在预设的限制值内，该限制值小于反应器容器12运行压力的多个数量级。对于上方和下方的各种操作(如，下沉的浆态床)的模式，隔断18的压强设计分别由其正上方和正下方的最大压差决定。因此，例如，当浆态床向下方下沉时，仍需设计隔断18以承载浆态床重量。然而，在正常运行条件下，可通过压力传输通道34限制隔断18的压差，如不高于50-150千帕。

在三相浆态鼓泡塔反应器10正常运行期间，有足够高流量的合成气防止淤浆从浆态床37进入气体分配器14和其气体分配喷嘴或扩散器30，气体分配喷嘴或扩散器30、顶部构件27以及水平管道28。如果因为任何原因，流经气体分配喷嘴或扩散器30的合成气流速显著降低，气体分配器14将不再保持最小压降，以及淤浆就有可能从浆态床37通过向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30进入气体分配器14。通常，当有计划地关闭三相浆态鼓泡塔反应器10，或紧急关闭三相浆态鼓泡塔反应器10期间，这种合成气流量低的情况就会发生。

为了防止或抑制淤浆进入气体分配器14，根据本发明优选实施例中三相浆态鼓泡塔反应器10的关闭方法包括：首先，用激冷容器60内的气态氮替代通过供气管线26流入气体分配器14的合成气。因此，无论通过有计划的方式还是在紧急情况的基础上关闭三相浆态鼓泡塔反应器10时，打开氮气控制阀80以引入气态氮到供气管线26，并关闭合成气截止阀78以防止合成气进一步流入气体分配器14。因此，受压顶部空间68内的气态氮冲洗出供气管线26和气体分配器14内的合成气，然后通过向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30进入浆态床37，其中，氮气从气体分配喷嘴或扩散器30向上鼓泡，并由气相产物抽出管线16抽出。

为了冷却或激冷浆态床37，打开柴油激冷管线70内的柴油控制阀82，将激冷容器60中用作激冷流体的柴油注入柴油激冷分配器72。柴油激冷可能在氮气吹扫后立即发生，或者甚至与氮气吹扫同时发生。激冷容器60内的压力保持在高于反应器容器12的运行压力值上，且当激冷容器60内压力下降2巴时，停止氮气吹扫以确保为柴油激冷提供充足压力，柴油随之从激冷容器60被压出到浆态床37并迅速冷却浆态床37。对于如反应器10这样的大型商业三相浆态鼓泡塔反应器，相当于反应器高度0.15米的柴油量就足以防止由剩余合成气反应引起的沉淀催化剂床温度上升。然后，为确保反应器10迅速冷却，不到一分钟(如大约50秒)，柴油被传输到反应器10。

为了避免反应器容器12内的超压，打开放气管线58内的排气阀86(如果为了从反应器10内排出气体以保持反应器10内的期望压力，还未被打开)，且合成气和氮气通常被排出到废气处理系统(未显示)，同时，循环气压缩机54减速，并最终停止。为了保护循环气压缩机54免受冲击，也将反冲管线56的反冲阀84打开。反应器10净化气体程度可以取决于具体情况。如果反应器10压力减小(比如，由于持续关闭)，显然，反应器10将通过放气管线58完全排气，还可能用到更多氮气吹扫。这可以包括在突然关闭快速响应阀76前的很长一段时间段内，经由激冷容器60，通过氮气补充管线62和氮气供给管线74将氮气注入反应器容器12。如果意在尽可能快地重启反应器10，那么仅允许有限的排气以保持反应器10处于高压状态。然后，立即关闭快速响应阀76以减少氮气吹扫，从而仅将氮气用来替代气体分配器14内的合成气，而非过度稀释反应器10内的合成气。

一旦三相浆态鼓泡塔反应器10内的合成气大体被吹扫掉(如，在反应器10长时间的关闭情况下)，或一旦至少气体分配器14内的合成气大体被吹扫掉后(如，紧急关闭情况)，迅速关闭快速响应阀76，进而突然停止从供气管线26进入向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30的氮气流。通常，在短暂或紧急关闭时，仅将氮气注入气体分配器14至注入量足以关闭快速响应阀76时，即，通常不超过5秒或直到激冷容器60内的压力下降2巴左右时。因此，在本实施例中，氮气控制阀80被快速打开，同时快速响应阀76被激活以关闭快速响应阀76。实质上，对于用氮气替代气体分配器14内的合成气来清除气体分配器14内的合成气，时间上是基本上充足的。因此，无反应或惰性氮气被留存在向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30内，并抑制淤浆从浆态床37向上进入向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30，那时，淤浆便会下沉到隔断18上。

当关闭快速响应阀76时，也将氮气控制阀80关闭，并且在可用压力下，一旦浆态床37足够冷却或可用柴油已被传输到反应器10内，也将柴油激冷管线70内的柴油控制阀82关闭。如前文所述，这通常是在启动柴油激冷的分钟之内。然后，如果必要或理想的话(如，有计划的长时间关闭情况)，可通过反冲管线56和放气管线58对三相浆态鼓泡塔反应器12进行降压，始终保持在向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30内静止的氮气鼓泡。正如将被了解到的一样，如果反应器容器12压力降低，随着反应器容器12内压力下降，氮气气泡扩张，一部分氮气将从喷嘴或扩散器30逸出。然而，由于下沉的催化剂床施加的液体静压力，静止的氮气鼓泡将留存在向下引导的气体分配喷嘴或扩散器30内。

在重启三相浆态鼓泡塔反应器10之前，使用柴油补充管线64再次为激冷容器60注满柴油，并使用氮气补充管线62注入气态氮再次为激冷容器60加压。为了从三相浆态鼓泡塔反应器10中去除氮气以重启反应器10，通过气相产物抽出管线16、反冲管线56以及放气管线58使用合成气冲洗氮气。

使用本发明方法，在防止或至少大体降低淤浆进入向下引导的气体分配喷嘴或扩散器内的风险的同时，可有计划地或紧急关闭三相浆态鼓泡塔反应器，如三相浆态鼓泡塔反应器10。发明示出的所述方法避开了有计划或紧急关闭三相浆态鼓泡塔反应器的这一时间段，在此期间，气体分配器14内流动的气体减少。因此，向下引导的气体分配喷嘴或扩散器的气体分配不均的程度被降至最低，从而避免或抑制了淤浆进入向下引导的气体分配喷嘴或扩散器。

有利地，在突然停止流向气体分配器14的气流之前，使用惰性气体(如氮气)冲洗气体分配器14，如果活性合成气实质上未完全去除，其至少会稀释掉气体分配器14内的活性合成气，从而确保了留存在向下引导的气体分配喷嘴或扩散器内的大量惰性气体气泡的持续时间。

同样有利地，在本发明所述的方法中，一旦关闭了反应器，则允许彻底终止流入三相浆态鼓泡塔反应器的惰性气体。由于在反应器关闭期间，为防止淤浆进入气体分配器，惰性气体被持续供给到该气体分配器，因此，无需额外清洗反应器内的惰性气体，这就缩短了重启反应器所需的时间。

Claims (13)

1.一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法，所述三相浆态鼓泡塔反应器具有向下引导的气体分配喷嘴，所述气体分配喷嘴浸没在固体颗粒材料的浆体中，所述固体颗粒材料悬浮在反应器容器内的悬浮液中，其中所述气体分配喷嘴与供气管线流体连通，气体通过所述供气管线被供给到所述气体分配喷嘴中，通过所述气体分配喷嘴所述气体被向下注入到所述浆体中，所述气体分配喷嘴具有位于同一高度的出口，所述方法包括：

通过激活所述供气管线中的快速响应阀以使所述供气管线与所述气体分配喷嘴断开的方式，突然停止从所述供气管线到所述气体分配喷嘴的气流，以留住所述气体分配喷嘴内的气体，进而抑制淤浆向上进入到所述气体分配喷嘴内，所述快速响应阀的响应时间为从所述阀的激活时间到所述阀完全关闭的1-5秒之间。

2.如权利要求1所述的方法，其中，活性气体被供给到所述气体分配喷嘴，所述方法包括：在突然停止从所述供气管线到向下引导的所述气体分配喷嘴间的惰性气体气流以留住向下引导的所述气体分配喷嘴内的惰性气体，从而抑制淤浆向上进入到所述向下引导的气体分配喷嘴内之前，先用惰性气体气流替代流向向下引导的所述气体分配喷嘴的所述活性气体的气流，至少用所述惰性气体部分地将活性气体冲出向下引导的所述气体分配喷嘴，从而至少部分地替代向下引导的所述气体分配喷嘴内的所述活性气体。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述惰性气体选自由一种或多种稀有气体、氮气以及其它气体组成的组，所述组中的气体在所述反应器容器的正常运行条件下，不参与所述反应器容器中发生的一种或多种反应，不发生化学变化，且不影响催化剂及其混合物。

4.如权利要求2所述的方法，其中，所述惰性气体为氮气，所述三相浆态鼓泡塔反应器是一种沿着所述供气管线被供给合成气体的烃类合成反应器。

5.如权利要求2所述的方法，包括：向所述三相浆态鼓泡塔反应器的所述反应器容器内的所述淤浆供给激冷流体。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述激冷流体在周围环境条件下是液体。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述激冷流体和所述惰性气体容纳在共用加压容器内。

8.如权利要求5所述的方法，包括：在向所述反应器容器内的所述淤浆供给所述激冷流体之前，先将所述惰性气体注入到向下引导的所述气体分配喷嘴内。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述三相浆态鼓泡塔反应器是一种沿着所述供气管线被供给气体的烃类合成反应器。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述三相浆态鼓泡塔反应器在如下工艺中操作：所述工艺选自由煤液化、甲醇合成、高醇合成、加氢工艺、以及一氧化碳和氢气的烃类合成组成的组。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述三相浆态鼓泡塔反应器在烃类合成工艺中操作或使用，其中，烃通过铁或钴催化剂从一氧化碳和氢气中合成。

12.如权利要求1所述的方法，其中，所述三相浆态鼓泡塔反应器包括位于向下引导的所述气体分配喷嘴下方的平面隔断或隔板构件，其中，各喷嘴等长且与所述隔断或隔板构件等距间隔。

13.如权利要求5所述的方法，其中所述激冷流体通过邻近气体分配器的激冷喷洒器进行供给，所述激冷喷洒器是专用激冷喷洒器，其仅用于有计划地或紧急关闭所述反应器容器期间，使用所述激冷流体对淤浆进行激冷。