CN111286355B - 一种用于费托合成的流化床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于费托合成的流化床反应器，包括反应器筒体和设于反应器筒体内的内构件，内构件包括气体分布机构、换热机构、固体催化剂分离循环机构和催化剂在线进料出料机构；气体分布机构包括设置在入反应器筒体底部的一级气体分布器、二级气体分布器和设置在流化床反应器的主反应密相区的三级气体分布器，该三级气体分布器的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割。与现有技术相比，本发明的反应器设计结构及布局合理，反应器内气固接触良好，流体分布均匀，避免了流化床反应器内的空穴的产生，系统移热效率高，温度分布均匀，气固分离效果好，系统操作弹性大，该发明尤其适用于规模化费托合成流化床反应器的设计及运行。

Description

一种用于费托合成的流化床反应器

技术领域

本发明涉及一种用于高温费托合成反应的流化床反应器及其配套系统，属于化工设备装置领域。尤其涉及反应器的结构及内构件的设计、布局，包括气体分布器系统、换热器系统、气固分离及循环系统、固体在线进料及排料部件等，以及所述的反应器在工业化费托合成生产工艺中的应用。

背景技术

由煤炭制液体燃料的煤间接液化(CTL)技术是当前C1化工的重要发展方向。煤炭间接液化合成油具有清洁、环保、燃烧性能优异等优点，是化石液体燃料的直接替代品。煤炭间接液化技术在生产油品的同时还可副产大量化工产品，可延长产品产业链，增强市场适应性，成为当前洁净煤技术的发展热点。

煤炭间接液化制取汽油、柴油等油品的实质是合成气(H₂+CO)经费托合成催化反应转化为油品。费托合成技术合成油品的历史可追溯到20世纪20年代，1923 年德国科学家F.Fischer和H.Tropsch发明了利用合成气(H₂+CO)和铁催化剂，在15MPa、400℃的反应条件下制取液态烃的技术，被称为费托合成法。根据目标产物、催化剂和反应条件的不同，现有的费托合成技术可分为高温费托合成和低温费托合成技术。低温费托合成主要产品为柴油、石脑油和高品质蜡，高温费托合成主要产品为汽油、柴油、含氧有机化学品和烯烃，高温费托合成过程在获得大量油品的同时，还可以获得较多的烯烃产品和含氧有机化学品，具有产品附加值高、可以兼顾油品和化工等优势，与现有的煤直接液化、低温费托合成、焦化、石油炼化等技术可以实现良好的整合，是未来煤制油行业的发展方向之一。

费托合成反应为强放热反应，流化床反应器由于具有良好的传热和传质效果在工业反应过程中应用广泛，也是费托合成反应技术最主要的反应器类型之一，尤其适用于高温费托合成反应，其产物较轻，且烯烃含量较高。在流化床反应器内，催化剂和反应气体做剧烈运动，强化了传热过程，有利于解决反应器的移热问题。

流化床反应器的结构形式，内构件的设计及布局对反应器的传热、传质及反应过程均有较大的影响。现有的流化床反应器主要存在以下几个方面的问题:(1)反应器的结构不合理，流体分布不均匀；(2)换热元件换热效率不高，结构复杂，布置困难，容易形成局部空间阻塞的问题；(3)有效气转换率较低；(4)催化剂结碳、磨损、破碎率高，使用寿命较短，吨产品催化剂消耗量大；(5)气固分离效率低，反应器操作不稳定等。由于以上问题的存在，限制了反应器操作稳定性和工业放大。

系统的解决这些问题对于实现流化床费托合成反应器连续稳定运行以及反应器放大非常重要。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于费托合成的流化床反应器，解决反应器内流体分布不均、换热效率低、固体夹带及催化剂磨损大、使用寿命短等问题，尤其适合于规模化反应器的设计和运行。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于费托合成的流化床反应器，包括反应器筒体和设于所述反应器筒体内的内构件，所述内构件包括气体分布机构、换热机构、固体催化剂分离循环机构和催化剂在线进料出料机构；

所述气体分布机构包括设置在入所述反应器筒体底部的一级气体分布器、二级气体分布器和设置在所述流化床反应器的主反应密相区的三级气体分布器，该三级气体分布器的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割。

所述三级气体分布器设于所述流化床反应器的主反应区的下部或者中部；所述三级气体分布器包括主气体进料管、呈鱼刺状分布的分布支管和设于所述分布支管上的气体喷嘴；该气体喷嘴包括垂直于所述分布支管并且朝上的喷嘴短管和若干个开设于所述喷嘴短管的管壁上的喷射孔，所述喷嘴短管的顶部设有封闭的尖顶结构。

所述三级气体分布器中通入的气体为新鲜的原料气、来自反应器出口的循环气体或者惰性气体，所述喷射孔处气体的气速为10～90m/s；所述三级气体分布器的进气量是一级气体分布器的进气量的5～40％，优选20～30％。

所述一级气体分布器包括设于所述反应器筒体底部的气体进料管线、呈鱼刺状分布的气体分布支管和设于上述气体分布支管上的气体喷嘴，该气体喷嘴垂直于所述气体分布支管向下或错列的倾斜向下，所述气体喷嘴处气体的气速为10～90 m/s。

所述二级气体分布器为板式分布器，该板式分布器包括与反应器同心并且呈下凹弧形状的气体分布板和均匀布置于所述气体分布板上的气体分布元件，该气体分布元件包括开设于气体分布板上的喷射孔、与所述喷射孔连通并且设于气体分布板下方的喷嘴以及设于所述喷射孔上方的圆锥形结构的顶帽，该顶帽通过支撑腿固定于所述的气体分布板上，并且所述顶帽的底面为与所述气体分布板平行的圆弧状或者与所述反应器筒体截面平行的平板状；气体在所述喷射孔的流速为10～90m/s。通过设置顶帽，气体喷射方向进行轻微的调整，从顶帽的侧面斜向上喷出。

所述换热机构包括设于所述反应器筒体的外壁上的外换热器和设于所述反应器筒体内部的内换热器。

所述的外换热器包括设于所述反应器筒体底部的下段换热器和设于反应器的主反应区外侧的上段换热器。

所述的下段换热器用于反应器开车时升温以及反应器正常运行时为反应器提供热量从而保持反应器底部的温度；所述的上段换热器用于反应器开车时升温及反应器正常运行时为反应器移热。

反应器正常运行时，所述的上段换热器和下段换热器通过循环管道联通，上段换热器的冷却介质对反应器移热后为下段换热器和/或所述的内换热器提供热量。

所述内换热器包括一层或多层换热管单元，每层换热管单元包括一组或者多组换热管束组件，每组换热管束组件包括多根垂直换热管通过上下连接弯头组合在一起；每层换热管单元中全部或者部分垂直换热管的外侧设置扰流针翅。

所述内换热器包括多层换热管单元，从下向上每层换热管单元的垂直换热管的数量逐渐减少，并且上下相邻两层的换热管单元中的垂直换热管在轴向上呈错列排布。

所述固体催化剂分离循环机构包括一层或多层固体催化剂分离单元和固体催化剂循环管线，多层固体催化剂分离单元依次串联；每层固体催化剂分离单元包括一个或多个并联的旋风分离器、以及设于所述旋风分离器出口上方的集气室；位于最上层的固体催化剂分离单元的集气室设置在反应器筒体的顶部，并且与反应器顶部出口连接。

所述固体催化剂循环管线的上端与所述旋风分离器的下部固体出口连接，下端设有重力控制阀门；所述固体催化剂循环管线的下端将旋风分离器分离下来的固体输送至反应器底部、反应器的主反应区、反应器的主反应区上方的稀相区或者排出反应器；所述固体催化剂循环管线的主体位于反应器内部或者反应器外部，设于所述反应器外部的固体催化剂循环管线上设有保温元件。

本发明还包括催化剂在线进料出料机构，该催化剂在线进料出料机构包括催化剂进料管线和催化剂出料管线；所述催化剂进料管线设置在二级气体分布器之上，并且在三级气体分布器和换热机构之下；所述催化剂出料管线包括设于反应器筒体底部的底部催化剂排料管线、设于所述反应器筒体中下部的下部催化剂排料管线和设于反应器筒体中上部的上部催化剂排料管线。

所述催化剂进料管线、下部催化剂排料管线和上部催化剂排料管线均倾斜固定于所述反应器筒体上，并且位于反应器筒体外部的管线倾斜向上；所述催化剂进料管线、下部催化剂排料管线和上部催化剂排料管线与气体吹扫管线连接。

该反应器内的催化剂为铁基催化剂，催化剂的粒度为10～200μm；反应器内的费托合成的反应条件：反应温度260～450℃，压力1.8～5.5MPa，气体线速度 0.1～0.95m/s，H₂和CO的摩尔比为1.5～4.5:1。

本发明的流化床反应器内通过控制气体的流速，使固体催化剂呈乳化流化状态，稳定在反应器的一定高度区域，反应气体在催化剂颗粒表面反应并释放出大量反应热，反应热经换热机构移出并引入反应器外部的汽包副产蒸汽。

本发明设置了三级气体分布器，在三级气体分布器中气体以10～90m/s的气速从喷嘴横向射出，与纵向上升的气流发生碰撞，对流体进行横向切割，击碎上升气流中的气泡、空穴及沟流，使反应器内整个床层的气体分布更加均匀；同时由于三级分布支管内的气体温度低于反应器内的温度，对反应器的床层又可起到激冷的作用，防止反应器温度升高过快。当反应器内温度较高时，也可采用温度较低的惰性气体对反应器进行激冷降温处理，防止反应器出现飞温。本发明还在内换热器的垂直换热管上设置了不规则的扰流针翅，增加反应器内气流的扰动，避免短流或偏流，同时可以提高传热效率。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)反应器设计结构及布局合理，有效的避免了反应器局部阻塞，有利于反应器内的流体力学分布，阻力分布均匀，气固接触良好，有效的避免了流化床反应器内的空穴的产生，提高了原料气转化率；

(2)系统移热效率高，温度分布均匀，气固分离效果好，系统操作弹性大。

该发明尤其适用于大型化、规模化费托合成流化床反应器的设计及运行。

附图说明

图1为实施例1中的用于费托合成的流化床反应器的结构示意图；

图2为实施例2中的用于费托合成的流化床反应器的结构示意图；

图3为实施例3中的用于费托合成的流化床反应器的结构示意图；

图4为本发明中三级气体分布器侧视结构示意图；

图5为本发明中三级气体分布器进气管线图；

图6为本发明中一级分布器的俯视结构示意图；

图7为本发明中一级分布器喷嘴的结构示意图；

图8为本发明中二级气体分布器的侧视结构示意图；

图9为本发明中二级气体分布器的俯视结构示意图；

图10为本发明中二级气体分布器的喷嘴的结构示意图；

图11为本发明中三级气体分布器的俯视结构示意图；

图12为本发明中三级气体分布器的喷嘴的结构示意图；

图13为本发明中反应器内两段换热管单元的结构示意图；

图14为本发明中带针翅的垂直换热管的结构示意图；

图15为本发明中旋风分离器的结构示意图；

图16为本发明中并联旋风分离器的俯视结构示意图；

图17为本发明中固体输送管线在反应器外部循环的结构示意图；

图18为本发明中固体输送管线在反应器外部排入废料罐的结构示意图；

图中，1为反应器筒体；2为一级分布器气体进气管；3为一级气体分布器；4 为二级气体分布器；5为三级气体分布器进气管；6为三级气体分布器；7为催化剂进料管线；8为下部催化剂排料管线；9为底部催化剂排料管线；10为下段换热器；11为内换热器；12为反应器内换热器换热介质进口；13为反应器内换热器换热介质出口；14为上段换热器；15为反应器顶部出口；16为旋风分离器；17为催化剂循环管线；18为集气室；19为反应器外催化剂循环管线；20为一级气体分布器的支管；21为一级气体分布器的气体喷嘴；22为二级分布器的气体分布板；23 为二级气体分布器的气体分布元件；24为三级气体分布器的分布支管；25为三级气体分布器的喷嘴短管；26为三级气体分布器的顶帽；27为一级气体分布器的支撑件；28为翼阀；29为气体吹扫管线；30为外部循环管线的换热器；31为废旧催化剂收集槽；32为上部催化剂排料管线；33为垂直换热管；34为扰流针翅；35 为稳压管线；36为储气室；37为二级分布器的气体喷嘴；38为二级分布器的喷射孔；39为二级分布器的顶帽；40为三级分布器的支撑件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

费托合成反应是在催化剂作用下的强放热反应，费托合成反应器是费托合成反应过程中的关键设备。流化床反应器由于具有良好的传热、传质性能，尤其适用于高温费托合成系统生产低碳烯烃。本发明一种用于费托合成的流化床反应器系统可以在煤液化制取低碳烯烃的费托合成反应系统中实施，也可以在以天然气为原料生产低碳烯烃的费托合成工艺系统中实施。该反应器系统即可对费托合成主反应器进行设计实施，也可以对费托合成催化剂预处理反应器进行设计实施。

一种用于费托合成的流化床反应器，解决反应器内流体分布不均、换热效率低、固体夹带及催化剂磨损大、使用寿命短等问题，尤其适合于规模化反应器的设计和运行。

如图1～3所示，本实施例的流化床反应器包括反应器筒体和设于所述反应器筒体内的内构件，所述内构件至少包括以下几个部分：(1)气体分布机构；(2)换热机构；(3)固体催化剂分离循环机构；(4)催化剂在线进料出料机构。该反应器的固体催化剂采用铁基催化剂，催化剂的粒度为10～200μm之间。在反应器内通过控制气体的流速，使固体催化剂呈乳化流化状态，稳定在反应器的一定高度区域，反应气体在催化剂颗粒表面反应并释放出大量反应热，反应热经换热系统移出并引入反应器外部的汽包副产蒸汽。

(1)气体分布机构

如图4所示，气体分布机构包括在反应器的底部设置的一级气体分布器3和二级气体分布器4和设置在主反应密相区的三级气体分布器；其中，一级气体分布器3和二级气体分布器4对进入流化床反应器的气体原料进行分布，该三级气体分布器6的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割；整个气体分布机构的压降为0.2～1.5bar。

一级气体分布器3为反应器底部的一级分布器气体进气管2、鱼刺结构的气体分布支管和焊接在支管上的气体喷嘴21；气体喷嘴21的方向可以垂直向下，也可以是错列的倾斜向下的结构。一级气体分布器3的喷嘴孔可使气体以10～90m/s 的气速流出，撞击底部封头后折流向上，并迅速充满反应器的底部区域，在反应器的底部封头至二级气体分布器4之间形成压力稳定的储气室36，保证在反应器的任一截面上向二级气体分布器4均匀的供气；同时在反应器底部的进气管线和反应器出口管线设置了压力平衡管线，即稳压管线35。

二级气体分布器4：(1)采用的是板式分布器，其气体分布板22是与反应器同心的呈弧状的圆形板；(2)气体分布板22上设有多个圆形的气体分布元件23，该气体分布元件23包括开设于气体分布板上的喷射孔38、与喷射孔38连通并且设于气体分布板下方的喷嘴37以及设于喷射孔38上方的圆锥形结构的顶帽39，喷射孔38为圆形，圆形的喷射孔38均匀的分布在气体分布板22上，喷射孔38 的直径为

优选

(3)气体分布元件23的排布方式可以是呈正四边形的，也可以是三角形的；(4)在喷射孔38的下方设置气体喷嘴37，防止气体倒流，气体喷嘴37通过短管连接在气体分布板上；(5)喷射孔38的上方设置顶帽39，气体穿过分布孔从顶帽39的四周射出，顶帽39的设置可以对气体的流向进行微调，增加气体的扰动，有利于气流均匀分布；(6)气体分布元件23中的顶帽39通过两个或两个以上的支腿焊接在分布板上进行支撑，顶帽的上方采用圆锥结构，一方面可以防止顶帽上方产生空穴，另一方面可以很好的避免催化剂沉积；(7)顶帽39的底边可以设计为与分布板同心的圆弧状，也可以是与反应器截面平行的水平状；(8)气体在二级分布板的气体分布元件23中以10～90m/s的气速斜向上喷出，托起反应器内的固体催化剂，使固体催化剂在反应器内呈乳相流化状态，并在反应器一定高度区域均匀分布。

三级气体分布器4：包括三级气体分布器进气管5、鱼刺结构的分布支管24 和焊接在支管上的气体喷嘴，气体喷嘴2设计为一段垂直向上的短管，在短管管壁上向周边开设多个小孔，即喷射孔。喷嘴短管的顶部采用尖顶结构，防止催化剂堵管或沉积。三级气体分布器6可以设置在二级气体分布器上方(主反应区的下部)，如图2中二级气体分布器4和内换热器11之间，也可以设置在两级换热器的中间 (主反应区的中部)，即图3中内换热器11的多层换热管单元之间。

三级气体分布器4中通入的气体可以是新鲜的原料气，也可以是循环气体或惰性气体。几种气体输送管线可以在反应器前汇集成一条管线，采用阀门进行控制。在三级气体分布器中气体以10～90m/s的气速从喷嘴横向射出，与纵向上升的气流发生碰撞，对流体进行横向切割，击碎上升气流中的气泡、空穴及沟流，使反应器内整个床层的气体分布更加均匀。同时由于三级气体分布气内的气体温度低于反应器内的温度，对反应器的床层又可起到激冷的作用，防止反应器温度升高过快。当反应器内温度较高时，也可采用温度较低的惰性气体对反应器进行激冷降温处理，防止反应器出现飞温。

进一步的，三级气体分布器4的进气量是一、二级气体分布器进气量的5～40％，优的方案采用20～30％的气量。

(2)换热机构

换热机构包括设置在反应器外筒体上的外换热器和设置在反应器内部的内换热器11。外换热器14是设置在反应器筒体外侧的换热器，从下向上分为两段，下段换热器10主要设置在反应器的底部，上段换热器14设置在反应器主反应区的外侧，两段换热器的形式均可采用盘管、夹套及电加热器等形式，均可设置一层或多层的结构。其中，反应器筒体外侧的下段换热器10，主要用于反应器开车升温及正常运行时为反应器提供热量，保持反应器底部的温度，加热介质可以是电、热油、热水或蒸汽等；反应器筒体外侧的上段换热器14，主要用于系统开车阶段为反应器升温及正常运行时为反应器移热；升温介质可以但不限于采用电、热水与蒸汽，冷却介质可以但不限于采用导热油、冷却水；进一步的，正常运行时反应器外上段换热器采用的冷却介质对反应器移热后可以供下段换热器和/或反应器内部换热器使用，提高热能利用效率。

反应器的内换热器11：(1)可以是一层或多层的换热管单元构成；(2)每层换热管单元包括一组或者多组换热管束组件，每组换热管束组件包括多根垂直换热管(33)通过上下连接弯头组合在一起；(3)从下向上每层换热器单元的垂直换热管33数量逐渐减少，以适应反应器不同反应区域的移热强度；(4)上下相邻两层的换热管在轴向上呈错列排布；(5)在每层冷管全部或部分管束的外侧设置不规则的针翅，增加反应器内气流的扰动，避免短流或偏流，同时可以提高传热效率；(6) 内部换热器的冷却介质采用冷却水，冷却水在垂直管束中被加热产生蒸汽，通过设置在反应器外部的汽包副产蒸汽。

(3)固体催化剂分离循环机构；

固体催化剂分离循环机构包括一层或多层固体催化剂分离单元和固体催化剂循环管线17，多层固体催化剂分离单元依次串联；每层固体催化剂分离单元包括一个或多个并联的旋风分离器16、以及设于所述旋风分离器16出口上方的集气室 18；位于最上层的固体催化剂分离单元的集气室18设置在反应器筒体1的顶部，并且与反应器顶部出口管线15连接。

旋风分离器16，又名气固旋风分离器，用于将气固分离；当每层固体催化剂分离单元设置多个并联的旋风分离器16时，将多个旋风分离器16设置在反应器的同一个水平面上，并且多个并联组合时每个分离器到反应器中心的距离相等，且均匀分布在反应器的横截面上。每一级的旋风分离器的出口上方设有集气室18，多个并联的旋风分离器出口气体在集气室18汇集后送下一级的旋风分离器16。最后一级旋风分离器16出口的集气室18设置在反应器顶部，与反应器顶部出口管线 15连接。

固体催化剂循环管线17的上端连接旋风分离器16的下部，下端设有重力控制阀门28，将旋风分离器16分离下来的固体催化剂通过重力的作用输送返回反应器的床层。固体催化剂输送管线可以将旋风分离器16分离下来的固体重新输送到反应器底部，也可以输送到反应器的主反应区或主反应区上方的稀相区。进一步的，固体催化剂循环管线17的主体可以设置在反应器内部，也可以设置在反应器的外部。并在反应器外部输送管线上设置盘管、电加热器或热介质伴管的方式，保持催化剂在输送过程中的温度。更进一步的，设置在反应器外部的催化剂输送管线还可以直接连接废旧催化剂储槽，将分离器分离下来的固体作为废旧催化剂直接排出反应器。

(4)催化剂在线进料出料机构

催化剂在线进料出料机构是指催化剂进料管线7和催化剂出料管线，满足固体催化剂的在线添加和排出。其中催化剂进料管线7设置在反应器的中下部的位置，实现反应器正常运行过程中的在线加料。进一步的，催化剂进料管线7是设置在二级气体分布器4的气体分布板的上方和三级气体分布器6的鱼翅气体分布板或者内换热器11的垂直换热管33管的下方。催化剂出料管线，包括设置在反应器的底部、反应器中下部、反应器中上部的催化剂的出料管线。反应器底部的底部催化剂排料管线用于反应器停车时排卸底部催化剂，设置在反应器中下部排料口和中上部的排料口是在线排料口，实现反应器正常运行过程中的在线排料。

所述催化剂进料管线7、下部催化剂排料管线8和上部催化剂排料管线32均倾斜固定于所述反应器筒体1上，并且位于反应器筒体1外部的管线倾斜向上。在催化剂进料管线7、下部催化剂排料管线8和上部催化剂排料管线32上还设置了一个或多个气体吹扫管线29，用于对催化剂进料或排料后对管线进行吹扫，吹扫气体采用惰性气体。进一步的，催化剂进料、排料管线上的吹扫气体还可以用于对反应器进行激冷降温，用于控制反应器的温度。

本发明的用于费托合成的流化床反应器中，固体催化剂采用铁基催化剂，催化剂的粒度为10～200μm之间。费托合成的反应条件为，温度260～420℃,压力 1.8～5.5MPa，气体线速度0.1～0.95m/s，H₂和CO的摩尔比为1.5～4.5:1。

采用上述结构的反应器，其特点是反应器设计结构及布局合理，有效的避免了反应器局部阻塞，有利于反应器内的流体力学分布，阻力分布均匀，气固接触良好，有效的避免了流化床反应器内的空穴的产生，提高了原料气转化率。系统移热效率高，温度分布均匀，气固分离效果好，系统操作弹性大。该发明尤其适用于大型化、规模化费托合成流化床反应器的设计及运行。

以下为本发明的具体实施例：

实施例1

一种用于费托合成的流化床反应器，结构如图1所示，包括：一级分布器气体进气管2、三级气体分布器进气管5，一级气体分布器3、二级气体分布器4、三级气体分布器6，反应器内部的内换热器11，设置在反应器筒体1外侧的外换热器，具体为下段换热器10、上段换热器14，设置在反应器上部气相中的旋风分离器16 和反应器内部的催化剂循环管线17，在线固体催化剂的催化剂进料管线7和设置在反应器筒体上的固体催化剂的在线下部催化剂排料管线8、上部催化剂排料管线 32，以及设置在反应器底部的底部催化剂排料管线9，设置在反应器的反应器顶部出口15和设置在反应器气相进出口管线之间的稳压管线35。

如图1所示的用于费托合成的流化床反应器的一种组装结构。在实施费托合成反应时，按照工艺设计组成的合成气体经加压后通过一级分布器气体进气管2从反应器下部进入。本发明采用三级气体分布器(图4)，原料气经一级气体分布器3 向下进入反应器的底部的储气室36，再折流向上在储气室恒压稳压后经二级气体分布器的板式分布器的气体分布元件23以10～90m/s的速度进入反应器的床层，将固体催化剂托起并呈乳相状均匀的分布在反应器床层。原料气均匀的包裹在催化剂表面，在催化剂的作用下发生费托合成反应生成气态的低碳烯烃并释放出反应热。流化气体在上升的过程中会形成气泡，气泡的大小和数量会影响到反应器的传质和传热，反应器设计实施中采用流体的纵向切割和横向切割来控制上升气流中的气泡大小和数量。

本实施例的反应器的内部换热器11采用两段换热器，即包括上下布置的两个换热单元，在反应器的同平面上，换热单元的垂直换热管33均匀的分布，对上升的气流作纵向切割。设置在垂直换热管上的不规则的扰流针翅34对流体进行横向切割。其中，三级气体分布器6设置在两段换热单元之间，少部分原料气进入三级气体分布器6，在三级气体分布器的喷嘴横向流出，对上升的气流进行横向切割，不断打碎上升气流中的气泡，增强传质和传热。内部换热器11的换热管内采用强制循环的带压沸腾水进行换热，费托合成反应器内的反应热以副产蒸汽的方式移出，具体为沸腾水从反应器内换热器换热介质进口12进入垂直换热管33内，取走反应热，从反应器内换热器换热介质出口13出反应器。气态产物及未反应的气体离开反应器床层后经过反应器上部的旋风分离器16分离夹带的固体催化剂，然后从设置在反应器顶部的出气口15送出。图1所示的流化床反应器结构采用的是多个旋风分离器并联的结构形式，在旋风分离器上部设置集气室18，连接旋风分离器的出口和反应器顶部的出气口15。旋风分离器16分离下来的固体催化剂经过设置在反应器内部的催化剂循环管线17送入反应器床层。反应器正常运行过程中，新鲜催化剂通过催化剂进料管线7加入反应器，废旧催化剂通过下部催化剂排料管线8或上部催化剂排料管线32排出反应器，实现催化剂的在线添加和排放。

本实施例的气体分布机构如图4所示，分为三级，即一级气体分布器3、二级气体分布器4和三级气体分布器6，三个气体分布器沿反应器轴向从下向上依次布置。一级气体分布器3设置在反应器底部椭圆封头的上方，分布器的气体进气管2 从反应器侧面进入。二级气体分布器4设置在一级气体分布器3上方0.8～3.0米，二级气体分布器4下方为储气室36。三级气体分布器6可以设置在反应器内部两段换热器之间的位置(如图1所示)，三级气体分布器6的进气管线5从反应器侧面进入。图5是进气管线的示意图，进入三级气体分布器6内的气体可以是新鲜原料气，也可以是循环气体或惰性气体，多种气体的管线在进入反应器之前汇集成一条管线，并设置阀门进行控制。该种实施方式可以满足根据反应器运行的需要，在三级气体分布器中任意通入一种或两种及以上的混合气体。三级气体分布器的进气量控制在一级气体分布器进气量的30％。

图6所示的是一级气体分布器的结构示意图，根据反应器直径的大小，一级气体分布器的一级分布器气体进气管2、可以设置一组或多组，图6中所示的为2组。一级气体分布管包括主进气管，即一级分布器气体进气管2、鱼翅状的支管20、气体喷嘴21和支撑件27。一级分布器气体进气管2和鱼翅状的支管20水平布置，鱼翅状的支管20水是在主进气管线上左右对称开出的多组分支管线，一级分布器气体进气管2与主进气管线的中心线在同一水平面上。气体喷嘴21是焊接在鱼翅状的支管20上的多个垂直向下或斜向下的短管，垂直向下的喷嘴中心线与鱼翅状的支管20中心线垂直相交，斜向下的喷嘴在鱼翅状的支管20中心线的两侧则采用错列排布的(如图7)，气体通过喷嘴进入反应器。一级气体分布器的支撑件27焊接固定在反应器壳体上，主要对一级分布器气体进气管2和鱼翅状的支管20起到支撑和固定的作用，支撑件27可选的材料包括但不限于工字钢、槽钢或其它型钢。

图8所示的是二级气体分布器4的示意图，二级气体分布器4包括气体分布板 22和气体分布元件23。气体分布板22采用与反应器同心的圆弧状，在气体分布板 22上均匀的开设多个喷射孔38，喷射孔38的排列方式可以采用三角形和四边形两种形式，保证在分布板上分布均匀，图9所示的分布板结构中喷射孔38采用四变形排列的形式。图10是单个气体分布元件23的结构示意图，气体分布元件23处设有气体喷嘴37、喷射孔38和顶帽39，其中气体喷嘴37连接在气体喷射孔38 下方，焊接在喷射孔38下方的分布板上，气体喷嘴的结构设计可以很好的防止气体倒流。顶帽39连接在喷射孔38上方，采用两个或以上的支腿焊接在分布板上，顶帽的顶部采用圆锥形的尖顶结构。气体通过气体分布板22下方的喷嘴37垂直向上流动进入喷射孔38，从喷射孔中喷出的气体在通过顶帽39时，气体喷射方向进行轻微的调整，从顶帽39的侧面斜向上喷出。在本实施例中，气体分布板22上开孔数量及大小由气体通过的速率和阻力降来确定，气体分布板的设计既要满足流化气体均匀地分布在整个床层截面上，又要支撑流化颗粒防止下沉，并要将分布器的阻力降控制在合理的范围之内节省能耗。在本发明的设计中，同时也考虑了反应器在低负荷下操作时，分布器的压力降仍能使催化剂床层处于良好的流化状态。一般的，气体速率越大，传递给固体颗粒的动能也越大，使床层底部呈激烈的运动状态，有利于消除局部死区和部分漏料现象，防止分布板堵塞和烧结。但速度过高不仅增加阻力降，增加能耗，还容易造成分布板及固体催化剂的磨损。在本发明中，二级气体分布板的喷射孔38的直径为

优化为

气体通过喷射孔38的速率设计为10～90m/s，对应的阻力降为0.2～1.5bar。作为本发明的优化设计，二级气体分布器中气体通过喷射孔38的速率相对于三级气体分布器要高一些，以有效的托起和支撑固体颗粒。

图11所示的是三级气体分布器6的示意图，三级气体分布器6包括三级气体分布器进气管5、鱼翅状的分布支管24、气体喷嘴和支撑件40；根据反应器直径的大小，三级气体分布器进气管5(主进气管)可以设置一组或多组，图11中所示的为2组。三级气体分布器进气管5和鱼翅状的分布支管24水平布置，鱼翅状的分布支管24是在主进气管线上左右对称开出的多组分支管线，鱼翅状的分布支管24与三级气体分布器进气管5的中心线在同一水平面上。气体喷嘴包括垂直于分布支管24并且朝上的喷嘴短管，喷嘴短管是焊接在鱼翅状的分布支管24上的多个垂直向上的圆形短管，喷嘴短管25的中心线与鱼翅分布管24中心线垂直相交。在喷嘴短管25上均匀的开设多个小孔，气体通过小孔喷射进入反应器。喷嘴短管25的顶部设计了圆锥形的顶帽26(如图12所示)，防止固体积聚。支撑件40焊接固定在反应器壁上，主要对三级气体分布器进气管5和鱼翅状的分布支管24起到支撑和固定的作用，支撑件40可选的材料包括但不限于工字钢、槽钢或其它型钢。在第三级气体分布器中，其主要作用是对床层的流化气体进行扰动和再分布，本发明中对三级气体分布器的喷射速率进行优化，在三级气体分布器中设计为较低的气量和气体喷射速率，既要对上升流化气流中的气泡、空穴和沟流进行充分的扰动，使其气流重新分布得更加均匀，又要防止气速过高，对整个床层产生扰动，破坏流化床的稳定性。

如图1所示，该反应器的换热器机构包括反应器内部的内换热器11和外部饿外换热器两部分。本发明中内部换热器11可以设置一段，也可以设置多段换热单元，图13所示的是反应器内部换热器的示意图，图中所示为上下2段。根据反应器直径大小和反应器的操作需要，每段换热器又可以分成多组换热管束组件，每个换热管束组可以包括一个或多个由多跟垂直换热管33串联而成的换热管线，每个换热单元单独设立进水、出水管线，并设立阀门进行控制，可根据反应器操作的需要，调整运行的换热单元数。在本发明中，上下两段的换热器设计不同的换热面积，采用不同的换热管规格，下段换热单元的换热面积较大，换热管布置较为密集，上段换热单元的面积较小，换热管布置较为稀松，这主要是为了适应反应器不同区域的反应放热强度的要求。作为一种优化的设计方案，上下两端换热单元中的垂直换热管进行错列布置。作为另一种优化的设计方案，可以在垂直换热管33的外侧设置不规则的扰流针翅34(如图14所示)，这些针翅焊接在垂直管壁上，对流化床层起到进一步的扰动作用，并有效的限制大尺寸空穴的产生，防止气体的不良分布，使气固分布更加均匀。本发明中的针翅可选的材料包括但不限于圆钢、扁钢等，针翅表面可以喷涂耐磨涂料，防止磨损。本发明的反应器内部的垂直换热管33中通入冷却水通过副产蒸汽将热量移出，保证反应器内部整个床层的温度恒定，内部换热器的结构设计易于操作控制。

反应器壳体1外侧采用两段换热器，下段换热器10和上段换热器14，上段换热器14设置在反应器主反应区处的反应器筒体外侧，下段换热器10设置在反应器底部储气室36的外侧，两段换热器均可设计为一层或多层。上段换热器14可以根据反应器运行的需要对反应器外壁进行冷却或加热。冷却介质及冷却方式包括但不限于对原料气或内部换热器的冷却水进行预热，采用导热油进行冷却，对蒸汽进行加热等形式。加热介质及加热方式包括但不限于电加热、蒸汽加热。上段换热器 14可以采用夹套换热器，也可以采用螺旋盘管换热器。当流化床反应器用于对催化剂进行预处理时，反应器外的上段换热器也可设计为电加热器，或在上段换热器中采用蒸汽、热水、导热油等为反应器提供热量。下段换热器10主要为反应器底部储气室36提供热量，根据反应器底部的结构特点，换热器的形式可以采用螺旋盘管加热器，主要通入热水或蒸汽等加热介质，也可采用电加热器。作为本发明的一种优化实施，反应器外的上段换热器中的冷却水被加热后，也可以供给下段换热器，为反应器的底部提供热量。

在流化床反应器内部，气体穿过乳相床层表面时，流化气体会从床层中夹带走部分固体颗粒(固体夹带)，因此在流化床反应器设计时需要考虑在床层的上方留出一个特定的固体沉降分离高度(transport disengagement height，TDH)，固体沉降分离高度就是气固分离空间，也就是反应器床层上方的稀相区。在稀相区，固体颗粒浓度在靠近床层表面处最大，随高度上升逐渐减小，直至TDH后达到恒定值。本发明采用旋风分离器对出口气体进行气固分离，图15是流化床反应器内置的旋风分离器的结构示意图，其结构由旋风分离器16、催化剂循环管线(料腿)17、翼阀28组成，在固体循环管线上还设计了一个或多个气体吹扫管线29，用作气体吹扫、疏松管线，以防止固体输送管线(料腿)17中物料架桥或翼阀28在开关过程中被颗粒卡住造成气体短路所造成的旋风分离器16效率下降。在本发明设计中，为了提高气固分离效率，旋风分离器可以采用多个，采用多个旋风分离器时，可以有但不限于两级串联、两级或多级并联、并联后串联、串联后再并联的组合方式。本实施例采用如图16所示的旋风分离器并联的组合形式，采用的是4个，图中每个分离器到反应器中心的距离相等，且均匀分布在反应器的横截面上。旋风分离器的入口设置在TDH区的上方，每一级分离器的出口上方均设有集气箱，多个并联的分离器出口气体在集气箱汇集后送下一级的分离器。最后一级分离器出口的集气箱设置在反应器顶部，与反应器的出口管线连接。

用于输送固体催化剂的催化剂循环管线17的上端连接的旋风分离器体16的下部，下端设有重力的控制翼阀28，将旋风分离器16分离下来的固体催化剂通过重力的作用向下输送，使气体夹带的固体催化剂颗粒重新返回到流化床床层，以充分发挥反应活性，提高催化剂的利用效率。依据旋风分离器分离固体的粒度、密度，结合流化床层稳定性的要求，本发明催化剂循环管线17的布置可以有多个优化方案：(1)催化剂循环管线17布置在反应器内部，将气固分离器分离下来的固体重新输送到反应器底部；(2)催化剂循环管线17布置在反应器内部，将气固分离器分离下来的固体输送到反应器的主反应区或主反应区上方的稀相区；(3)固体催化剂循环管线可以设置在反应器外部(如图17)，将气固分离器分离下来的固体重新输送到反应器底部，并在反应器外催化剂循环管线19上设置换热器30采用盘管、电加热器或热介质伴管的方式，保持催化剂在输送过程中的温度；(4)作为本发明的一种优化，设置在反应器外部的反应器外催化剂循环管线19还可以直接连接废旧催化剂收集槽31(如图18)，将分离器分离下来的固体作为废旧催化剂直接排出反应器。进一步的，气固分离系统如果采用两级串联的组合形式，在固体催化剂循环管线设计时根据分离固体的粒度和密度不同，一般将一级分离器的翼阀设置在稀相区，一级分离器的固体循环管线设置在反应器内部，将二级分离器的翼阀设置在密相区(反应器下部，靠近加料口处)，二级分离器的固体循环管线设置在反应器外部。当催化剂积碳变得较轻时，可将分离器分离下来的固体直接排到储槽内。本实施例采用催化剂循环管线17布置在反应器内部，将气固分离器分离下来的固体输送到反应器的主反应区的方案。

本发明催化剂在线进料出料机构，是指催化剂进料管线7和催化剂的料，即下部催化剂排料管线8、底部催化剂排料管线9和上部催化剂排料管线32，满足固体催化剂的在线添加和排出，实现反应器的连续操作。其中催化剂进料管线7设置在二级气体分布器的上方，以保证加入的固体催化剂能够快速的被上升的气流托起并均匀流化。底部催化剂排料管线9用于反应器停车时排除底部催化剂，反应器正常运行时固体催化剂是在中下部排料口和中上部的排料口的排出。

本发明催化剂进料管线7、反应器中下部的下部催化剂排料管线8、反应器中上部的上部催化剂排料管线32均设置在反应器的筒体上，并且与反应器筒体的接口是倾斜向上的，防止管线堵塞。在催化剂进料管线7、下部催化剂排料管线8、上部催化剂排料管线32上还设置了一个或多个气体吹扫管线，用于对催化剂进料或排料后对管线进行吹扫，吹扫气体采用惰性气体。作为本发明设计的一个优化方案，紧急情况下，催化剂进料、排料管线上的吹扫气体还可以送入反应器，用于对反应器进行激冷降温，控制反应器的温度，防止反应器飞温。

实施例2

一种用于费托合成的流化床反应器，为高温费托合成实验装置，采用合成气生产液体燃料；如图2所示，本实施例主体结构与实施例1相同，不同之处在于本发明的三级气体分布器6设在在线添加催化剂的催化剂进料管线7和在线排出催化剂的下部催化剂排料管线8的上方，但在内换热器11的下方。

实施例3

一种用于费托合成的流化床反应器，为高温费托合成实验装置，采用合成气生产液体燃料；如图3所示，本实施例主体结构与实施例1相同，不同之处在于。该流化床反应器采用一、二两级固体催化剂分离单元(反应器由下向上为一级、二级)，两级固体催化剂分离单元又有多个旋风分离器进行并联的组合形式，每一级旋风分离器上部均设置集气室，一级固体催化剂分离单元的催化剂循环管线17设置在反应器内部并且将气固分离器分离下来的固体输送到反应器的主反应区，二级固体催化剂分离单元的反应器外催化剂循环管线19设置在反应器的外侧将气固分离器分离下来的固体重新输送到反应器底部。

实施例4

为高温费托合成实验装置，采用合成气生产液体燃料，反应器为

米的流化床反应器，操作温度300～390℃，操作压力1.6～2.8MPa，采用铁剂催化剂。该流化床反应器采用一、二两级气体分布器，反应器内换热器11采用一段换热单元，内换热器11采用上部支撑梁悬挂的方式固定。在垂直换热管33(又叫垂直冷管) 的外侧焊接了不规则的针翅进行强化传热，改善床层的流化状态，反应器内部换热器冷管内通入冷却水通过副产3.6MPa的蒸汽移走热量。反应器外部上段设置夹套换热器，对原料气进行预热，提高热能利用效率。反应器外部下段设置两层螺旋盘管换热器，采用1.0MPa的蒸汽对反应器底部进行加热。反应器上部设置旋风分离器，采用两个并联的组合方式，催化剂循环管线设置在反应器内部，将旋风分离器分离下来的固体催化剂输送到反应器的下部(加料口及排料口的上方)，反应后的气体产物经过旋风分离器分离固体后汇集到集气室经反应器顶部的出口排出。在二级气体分布器的上方反应器的筒体上设置了固体催化剂的进料口和排料口，实现在线添加和排出固体催化剂。在反应器的底部设置了备用的催化剂排料口，用于系统停车时对反应器内部进行固体清理排放。

实施例5

为高温费托合成催化剂预处理的工业运行装置，采用合成气对铁基催化剂进行还原及预反应处理，反应器为直径

米的流化床反应器，操作温度360～450℃，操作压力2.65MPa。该流化床反应器采用一、二两级气体分布器，反应器内部换热器采用一段，内部换热器采用上部支撑梁悬挂的方式固定。在还原阶段反应器内换热器冷管内通入蒸汽对床层进行加热，在预反应阶段反应器内换热器冷管内通入冷却水换热移走热量。反应器外部上段设置电加热器，下段设置三层螺旋盘管换热器，采用1.0MPa的蒸汽对反应器底部进行加热。反应器上部设置一个旋风分离器，催化剂循环管线设置在反应器外部，将旋风分离器分离下来的固体催化剂输送到反应器的下部(加料口及排料口的上方)，反应后的气体产物经过旋风分离器分离固体后汇集到集气室经反应器顶部的出口排出。在二级气体分布器的上方反应器的筒体上设置了固体催化剂的进料口和排料口，实现在线添加和排出固体催化剂。在反应器的底部设置了备用的催化剂排料口，用于系统停车时对反应器内部进行固体清理排放。

实施例6

为高温费托合成工业化运行装置，采用煤制合成气生产液体燃料，反应器为

米的流化床反应器，操作温度310～380℃，操作压力2.35MPa，采用铁剂催化剂。该流化床反应器采用三级气体分布器，反应器内部换热器采用两段，内部换热器采用上部支撑梁悬挂的方式固定。在垂直冷管的外侧焊接了不规则的针翅进行强化传热，改善床层的流化状态，反应器内部换热器冷管内通入冷却水通过副产 4.4MPa的蒸汽移走热量。反应器外部上段设置夹套换热器，对冷却水进行预热，提高热能利用效率。反应器外部下段设置六层螺旋盘管换热器，采用1.6MPa的蒸汽对反应器底部进行加热。反应器上部设置旋风分离器，采用四个并联的组合方式，催化剂循环管线设置在反应器内部，将旋风分离器分离下来的固体催化剂输送到反应器的下部(加料口及排料口的上方)，反应后的气体产物经过旋风分离器分离固体后汇集到集气室经反应器顶部的出口排出。在二级气体分布器的上方反应器的筒体上设置了固体催化剂的进料口和排料口，实现在线添加和排出固体催化剂。在反应器的底部设置了备用的催化剂排料口，用于系统停车时对反应器内部进行固体清理排放。在反应器床层的上部、稀相区的底部位置也设置了催化剂的排料口，用于催化剂积碳变轻时进行排卸。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (15)

1.一种用于费托合成的流化床反应器，包括反应器筒体（1）和设于所述反应器筒体（1）内的内构件，所述内构件包括气体分布机构、换热机构、固体催化剂分离循环机构和催化剂在线进料出料机构；

其特征在于，

所述气体分布机构包括设置在入所述反应器筒体（1）底部的一级气体分布器（3）、二级气体分布器（4）和设置在所述流化床反应器的主反应密相区的三级气体分布器（6）；该三级气体分布器（6）的气体喷嘴横向喷出气体，对纵向上升的气流进行横向切割；

所述三级气体分布器（6）设于所述流化床反应器的主反应区的下部或者中部；所述三级气体分布器（6）包括主气体进料管、呈鱼刺状分布的分布支管和设于所述分布支管上的气体喷嘴；该气体喷嘴包括垂直于所述分布支管并且朝上的喷嘴短管和若干个开设于所述喷嘴短管的管壁上的喷射孔，所述喷嘴短管的顶部设有封闭的尖顶结构；

所述三级气体分布器（6）中通入的气体为新鲜的原料气、来自反应器出口的循环气体或者惰性气体，所述喷射孔处气体的气速为10～90 m/s；所述三级气体分布器（6）的进气量是一级气体分布器（3）的进气量的5~40%。

2.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述三级气体分布器（6）的进气量是一级气体分布器（3）的进气量的20~30%。

3.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述一级气体分布器（3）包括设于所述反应器筒体（1）底部的气体进料管线、呈鱼刺状分布的气体分布支管和设于上述气体分布支管上的气体喷嘴，该气体喷嘴垂直于所述气体分布支管向下或错列的倾斜向下，所述气体喷嘴处气体的气速为10～90 m/s。

4.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述二级气体分布器（4）为板式分布器，该板式分布器包括与反应器同心并且呈下凹弧形状的气体分布板和均匀布置于所述气体分布板上的气体分布元件，该气体分布元件包括开设于气体分布板上的喷射孔、与所述喷射孔连通并且设于气体分布板下方的喷嘴以及设于所述喷射孔上方的圆锥形结构的顶帽，该顶帽通过支撑腿固定于所述的气体分布板上，并且所述顶帽的底面为与所述气体分布板平行的圆弧状或者与所述反应器筒体（1）截面平行的平板状；气体在所述喷射孔的流速为10～90 m/s。

5.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述换热机构包括设于所述反应器筒体（1）的外壁上的外换热器和设于所述反应器筒体（1）内部的内换热器（11）。

6.根据权利要求5所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述的外换热器包括设于所述反应器筒体（1）底部的下段换热器（10）和设于反应器的主反应区外侧的上段换热器（14）。

7.根据权利要求6所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述的下段换热器（10）用于反应器开车时升温以及反应器正常运行时为反应器提供热量从而保持反应器底部的温度；所述的上段换热器（14）用于反应器开车时升温及反应器正常运行时为反应器移热。

8.根据权利要求7所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，反应器正常运行时，所述的上段换热器（14）和下段换热器（10）通过循环管道联通，上段换热器（14）的冷却介质对反应器移热后为下段换热器（10）和/或所述的内换热器（11）提供热量。

9.根据权利要求5所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述内换热器（11）包括一层或多层换热管单元，每层换热管单元包括一组或者多组换热管束组件，每组换热管束组件包括多根垂直换热管（33）通过上下连接弯头组合在一起；每层换热管单元中全部或者部分垂直换热管（33）的外侧设置扰流针翅（34）。

10.根据权利要求9所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述内换热器（11）包括多层换热管单元，从下向上每层换热管单元的垂直换热管（33）的数量逐渐减少，并且上下相邻两层的换热管单元中的垂直换热管（33）在轴向上呈错列排布。

11.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述固体催化剂分离循环机构包括一层或多层固体催化剂分离单元和固体催化剂循环管线（17），多层固体催化剂分离单元依次串联；每层固体催化剂分离单元包括一个或多个并联的旋风分离器（16）、以及设于所述旋风分离器（16）出口上方的集气室（18）；位于最上层的固体催化剂分离单元的集气室（18）设置在反应器筒体（1）的顶部，并且与反应器顶部出口（15）连接。

12.根据权利要求11所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述固体催化剂循环管线（17）的上端与所述旋风分离器（16）的下部固体出口连接，下端设有重力控制阀门（28）；所述固体催化剂循环管线（17）的下端将旋风分离器（16）分离下来的固体输送至反应器底部、反应器的主反应区、反应器的主反应区上方的稀相区或者排出反应器；所述固体催化剂循环管线（17）的主体位于反应器内部或者反应器外部，设于所述反应器外部的固体催化剂循环管线（17）上设有保温元件。

13.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述的催化剂在线进料出料机构包括催化剂进料管线（7）和催化剂出料管线；所述催化剂进料管线（7）设置在二级气体分布器（4）之上，并且在三级气体分布器（6）和换热机构之下；所述催化剂出料管线包括设于反应器筒体（1）底部的底部催化剂排料管线（9）、设于所述反应器筒体（1）中下部的下部催化剂排料管线（8）和设于反应器筒体（1）中上部的上部催化剂排料管线（32）。

14.根据权利要求13所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，所述催化剂进料管线（7）、下部催化剂排料管线（8）和上部催化剂排料管线（32）均倾斜固定于所述反应器筒体（1）上，并且位于反应器筒体（1）外部的管线倾斜向上；所述催化剂进料管线（7）、下部催化剂排料管线（8）和上部催化剂排料管线（32）与气体吹扫管线（29）连接。

15.根据权利要求1所述的一种用于费托合成的流化床反应器，其特征在于，该反应器内的催化剂为铁基催化剂，催化剂的粒度为10~200μm；反应器内的费托合成的反应条件：反应温度260~450℃，压力1.8~5.5MPa，气体线速度0.1~0.95m/s，H₂和CO的摩尔比为1.5~4.5:1。

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