CN208098030U - 板框式固定床费托合成反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种板框式固定床费托合成反应器，它包括反应器壳体，反应器壳体的两端设有合成气入口和合成气出口，其侧壁上设有冷却介质出口和冷却介质入口，反应器壳体的内腔中设有数块垂直放置的两端敞口的换热板框，换热板框中填装有催化剂床层，换热板框的两端端部分别与开设有相应孔的上支撑板和下支撑板密封装配。有上支撑板和下支撑板。本实用新型在使用时，冷却介质在反应器截面分布均匀，传热面积大，移热效果好，催化剂床层空间利用率高，且多段冷却降低了反应器轴向温差，减少了反应热点，使催化剂整体活性得到充分发挥，提高了固定床费托合成C5+液体烃类的收率；能够满足大空速要求，有助于提高反应器产能，易实现装置大型化。

Description

板框式固定床费托合成反应器

技术领域

本实用新型涉及费托合成反应设备技术领域，具体的说是一种板框式固定床费托合成反应器。

背景技术

费托合成反应是指含H₂和CO的合成气在固体催化剂的作用下生成不同链长的烃类混合物以及含氧化合物的反应，是煤间接液化制取各种烃类以及含氧化合物的重要方法之一。费托合成液体燃料基本上由直链烷烃、烯烃组成，具有无硫、无氮、无金属、无芳烃等特点，特别是费托合成得到的柴油十六烷值高、含硫量少，可以减少排放气体后处理设备，降低环境污染，提高经济效益，而芳烃含量少可以有效减少排放气中造成大气污染的粒状物质含量，符合国民经济长期可持续发展的战略需求。

费托合成反应是强放热反应，易发生催化剂局部过热，导致理想产物选择性降低，并引起催化剂烧结甚至堵塞床层。为了有效控制反应过程中的温度，保持催化剂的活性、稳定性及产物的选择性，工业上开发了不同形式的反应器：固定床反应器、流化床反应器、浆态床反应器。固定床反应器具有操作简单，形式灵活多样的特点，不存在催化剂和液态产物分离的问题，对于中小型合成油装置具有很大的吸引力，但其传质速度较低、传热性能不好，反应管中存在着轴向和径向温度梯度，容易导致反应器超温，成为制约其发展的重要因素。

专利CN 101747127A公开了一种固定床费托合成方法：新鲜原料气H₂和CO进入反应器，在催化剂的作用下进行费托合成反应，反应产物经分离后，部分气体和部分轻馏分油循环回反应器，进一步参与费托合成反应。该方法解决了固定床费托合成催化剂床层温差过大，产品选择性差的问题，使催化剂整体活性得到充分发挥，C5+液体烃选择性高，并且提高了中间馏分油收率，但合成气循环比较大。

专利CN 101560406B公开了一种合成气费托反应制烃类的方法：加压下含有氢、一氧化碳等组分的合成气，先在至少有二个块区由各自可独立调节冷却介质汽化温度，且优选为前低后高温度的水冷换热管组的费托合成反应器，反应器中采用复合费托合成催化剂，在合成塔中同时进行费托合成烃类和分子筛催化烃类改质反应，增加汽油馏分。该方法解决了费托合成固定床反应器中循环比大、产物浓度低的问题，但反应复杂，床层温度难以控制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种板框式固定床费托合成反应器，以解决现有固定床费托合成过程中催化剂床层的温度控制困难，床层温差过大，易产生反应热点，C5+液体烃类的收率低等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案为：

一种板框式固定床费托合成反应器，它包括反应器壳体，反应器壳体的顶部设有合成气入口，底部设有合成气出口，其侧壁上分别设有冷却介质出口和冷却介质入口，冷却介质出口的位置高于冷却介质入口的位置，反应器壳体的内腔中设有数块垂直放置的两端敞口的换热板框，换热板框中填装有催化剂床层，换热板框的两端端部分别与开设有相应孔的上支撑板和下支撑板密封装配。

优选的，所述合成气入口的下方设有气体分布器，气体分布器位于换热板框的上方。

优选的，所述换热板框的外壁上及换热板框间隙中设有数块水平折流板。

优选的，所述换热板框的外壁上设有数块导流件。

优选的，所述反应器壳体的横截面形状为圆形、方形、椭圆形或者长圆形中的一种，换热板框的宽度根据反应器壳体的横截面形状进行调整。

优选的，所述冷却介质入口和冷却介质出口的数量总和不少于3个。

优选的，所述换热板框由平面板、翅片板或者波纹板组成。

优选的，所述导流件的形状为柱状、板状、球状或锥状中的一种或者两种以上的组合。

本实用新型在使用时，新鲜原料气、部分气体和部分轻馏分油由合成气入口进入反应器壳体中，在气体分布器的作用下均匀地通过上支撑板的开孔进入换热板框，在催化剂床层上进行费托合成反应，未反应的合成气和费托合成产物经下支撑板上的开孔由合成气出口流出反应器壳体。沸腾水由冷却介质入口进入反应器壳体，在折流板和导流件的作用下均匀地流过换热板框间隙，对催化剂床层进行冷却，然后由冷却介质出口流出反应器壳体。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型反应器壳体的内腔中设有数块垂直放置的两端敞口的换热板框，冷却介质在反应器截面分布均匀，传热面积大，移热效果好，催化剂床层空间利用率高，降低了反应器轴向温差，减少了反应热点，使催化剂整体活性得到充分发挥，提高了固定床费托合成C5+液体烃类的收率；能够满足大空速要求，有助于提高反应器产能，易实现装置大型化；

（2）本实用新型结构紧凑，操作简单，通过增加冷却介质进出口实现多段冷却，无需增加额外的冷却介质循环即可实现对催化剂床层反应温度的有效控制，可通过对现有设备的简单改造完成，投资较少。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中反应器壳体内部的结构示意图；

图3为图2中换热板框的结构示意图；

图中：1、合成气入口，2、气体分布器，3、冷却介质出口，4、反应器壳体，5、合成气出口，6、冷却介质入口，7、上支撑板，8、折流板，9、换热板框，10、下支撑板，11、换热板框间隙，12、催化剂床层，13、导流件。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图3所示的一种板框式固定床费托合成反应器，它包括反应器壳体4，反应器壳体4的顶部设有合成气入口1，底部设有合成气出口5，其侧壁上分别设有1个冷却介质出口3和2个冷却介质入口6，冷却介质出口3的位置高于冷却介质入口6的位置，反应器壳体4的内腔中设有数块垂直放置的两端敞口的换热板框9，换热板框9中填装有催化剂床层12，换热板框9的两端端部分别与开设有相应孔的上支撑板7和下支撑板10密封装配。

合成气入口1的下方设有气体分布器2，气体分布器2位于换热板框9的上方。

换热板框9的外壁上及换热板框间隙11中设有数块水平折流板8。

换热板框9的外壁上设有数块导流件13。导流件13的形状为柱状、板状、球状或锥状中的一种或者两种以上的组合。反应器壳体4的横截面形状为圆形、方形、椭圆形或者长圆形中的一种，换热板框9的宽度根据反应器壳体4的横截面形状进行调整。

冷却介质入口6和冷却介质出口3的数量总和不少于3个。

换热板框9由平面板、翅片板或者波纹板组成。

本实用新型在使用时，新鲜原料气、部分气体和部分轻馏分油由合成气入口1进入反应器壳体4中，在气体分布器2的作用下均匀地通过上支撑板7的开孔进入换热板框9，在催化剂床层12上进行费托合成反应，未反应的合成气和费托合成产物经下支撑板10上的开孔由合成气出口5流出反应器壳体4。沸腾水由冷却介质入口6进入反应器壳体4，在折流板8和导流件13的作用下均匀地流过换热板框间隙11，对催化剂床层12进行冷却，然后由冷却介质出口3流出反应器壳体4。

本实用新型反应器壳体的内腔中设有数块垂直放置的两端敞口的换热板框，冷却介质在反应器截面分布均匀，传热面积大，移热效果好，催化剂床层空间利用率高，且多段冷却降低了反应器轴向温差，减少了反应热点，使催化剂整体活性得到充分发挥，提高了固定床费托合成C5+液体烃类的收率；能够满足大空速要求，有助于提高反应器产能，易实现装置大型化。

Claims (8)

1.一种板框式固定床费托合成反应器，它包括反应器壳体（4），反应器壳体（4）的顶部设有合成气入口（1），底部设有合成气出口（5），其侧壁上分别设有冷却介质出口（3）和冷却介质入口（6），冷却介质出口（3）的位置高于冷却介质入口（6）的位置，其特征在于：所述反应器壳体（4）的内腔中设有数块垂直放置的两端敞口的换热板框（9），换热板框（9）中填装有催化剂床层（12），换热板框（9）的两端端部分别与开设有相应孔的上支撑板（7）和下支撑板（10）密封装配。

2.根据权利要求1所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述合成气入口（1）的下方设有气体分布器（2），气体分布器（2）位于换热板框（9）的上方。

3.根据权利要求1或2所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述换热板框（9）的外壁上及换热板框间隙（11）中设有数块水平折流板（8）。

4.根据权利要求3所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述换热板框（9）的外壁上设有数块导流件（13）。

5.根据权利要求4所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述反应器壳体（4）的横截面形状为圆形、方形、椭圆形或者长圆形中的一种，换热板框（9）的宽度根据反应器壳体（4）的横截面形状进行调整。

6.根据权利要求5所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述冷却介质入口（6）和冷却介质出口（3）的数量总和不少于3个。

7.根据权利要求6所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述换热板框（9）由平面板、翅片板或者波纹板组成。

8.根据权利要求7所述的板框式固定床费托合成反应器，其特征在于：所述导流件（13）的形状为柱状、板状、球状或锥状中的一种或者两种以上的组合。