CN2782685Y - 费托合成油径向反应器 - Google Patents

Abstract

一种合成气在催化剂作用下经费托合成反应制备合成油的费托合成油径向反应器，由反应器2、催化剂床层3、气体分布器4、尾气收集器5等组成，采用单层径向固定床结构，反应器2内沿轴向有一个上端封口、管壁上呈螺旋式均匀分布着广角开孔的气体分布器4和一个尾气收集器5，在气体分布器4和尾气收集器5之间是小颗粒催化剂床层3，进行费托合成放热反应时不仅传热效果好，催化剂床层温度均匀，无热点存在，减少了催化剂表面积碳和床层飞温现象的发生，满足大空速要求，使得费托合成油反应能在接近化学平衡的最佳动力学条件下进行，提高了原料转化率和催化剂利用率，达到增产节能效果。

Description

费托合成油径向反应器

技术领域

本实用新型涉及一种合成气(即CO和H₂的混合气体，且H₂和CO的体积比为1～3)在催化剂作用下经费托合成反应制备合成油的固定床径向反应器(向心Z型)，具体地说，是费托合成油径向反应器。

背景技术

U.S.P 4,579,986、U.S.P 4,594,468和CN 1047275A专利公开了英荷Shell公司由天然气经合成气合成中间馏份油(SMDS)工艺和列管式固定床反应器，合成气由反应器顶部进入，在催化剂床层上进行费托合成反应，未反应气体与产品从反应器底部离开，该反应器的优点是催化剂利用率高、反应器加工简单、不存在催化剂与液态产品的分离问题、适宜生产大分子直链烷烃；缺点是：①催化剂的上部有效气含量大，反应放热快，催化剂床层存在着轴向和径向温度梯度；②催化剂床层压力降高；③不能满足大空速要求，产能低。

U.S.P 4,833,170和CN 1036556A专利公开了美国Syntroleum公司由天然气生产重质烃类的方法和流化床反应器，合成气从反应器底部进入，与立管中经滑阀下降的热催化剂流汇合，将气体预热后进入反应区，催化剂在沉降漏斗中经旋风分离器与气体分离，由立管向下流动而继续使用，未反应的气体和产品蒸汽一起从反应器顶部离开，该反应器的优点是装置产能高、催化剂可及时再生；缺点是：①装置投资高、操作复杂，进一步放大困难；②旋风分离器容易被催化剂堵塞，同时有大量催化剂损失；③高温操作易导致催化剂积炭和破裂，使催化剂的耗量增加。

U.S.P 5,128,377和CN 1200140A专利公开了美国Exxon公司由天然气转化为液体燃料的AGC-21工艺及浆态床反应器，催化剂悬浮在惰性浆液(石蜡油)中，合成气经反应器底部的气体分布器进入浆态床反应器，以气泡形式扩散到悬浮的催化剂颗粒表面，进行费托合成反应。轻质气态产品和未反应合成气通过液相扩散到气流分离区，从反应器顶部离开。重质产品是浆液的一部分，通过特殊分离工艺予以分离。浆态床反应器主要缺点是：①催化剂和浆液易随气流夹带出反应器，催化剂耗量大；②浆液中CO的传递速率比H₂慢，存在明显的浓度梯度，使催化剂表面CO浓度较低，不利于碳链增长形成长链烃。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种阻力小，传热好，温度分布均匀，转化率高，结构合理且成本低的新型费托合成油径向反应器。

本实用新型是这样实现的：包括原料气入口1、反应器2、催化剂床层3、气体分布器4、尾气收集器5、尾气出口6和催化剂装填口7，该装置的顶部设有原料气入口1和催化剂装填口7，底部有尾气出口6，反应器2内分别装有气体分布器4、尾气收集器5，在气体分布器4与尾气收集器5之间是催化剂床层3。

本实用新型还采用如下技术方案：

气体分布器4上有孔道；

气体分布器4孔道的形状和直径相同；

气体分布器4孔道的开孔为广角开孔，数目是一个以上；

气体分布器4孔道呈螺旋式均匀分布。

本实用新型的优点在于：传热效果好，催化剂床温易于控制且温度均匀，无热点存在，因而使得合成反应能在接近化学平衡的最佳动力学条件下进行，得到高的原料转化率；同时，能够满足大空速要求，降低生产成本，实现增产节能的效果；该反应器结构简单，易于加工制造。

附图说明

附图为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图所示，该反应器采用单层径向固定床结构，在传统的固定床反应器内沿轴向有一个上端封口、管壁上呈螺旋式均匀分布着广角开孔的气体分布器4和尾气收集器5，在气体分布器4和尾气收集器5间是小颗粒催化剂床层3。在一定压力下，合成气净化后从原料气入口1进入由耐温和耐腐蚀材料制成的反应器2，沿反应器器壁向下流动，然后通过气体分布器4沿管壁上呈螺旋式均匀分布的广角孔道径向进入催化剂床层3，在气体分布器4和尾气收集器5环形空间内的小颗粒Co基催化剂上进行费托合成反应，原料气在催化剂上充分反应后，通过尾气收集器5汇合成一股气流，由尾气出口6流出反应器，热量传递通过反应器2外的换热介质(沸水)带走。

由于气体径向流道短，合成气在催化剂床层停留时间短，所以催化剂床层阻力降小，温度分布均匀，无热点存在，避免了费托合成反应强放热引起的催化剂床层局部飞温。同时，由于气相反应物在催化剂床层分布均匀，费托合成反应就能够选择活性高、比表面积大的小颗粒催化剂，由于小颗粒催化剂内扩散影响小，表面上活性中心多，所以大大提高了费托合成油催化剂的利用率。此外，由于该反应器传热效果好，可以通过增大原料气空速，提高催化剂利用率，降低生产成本，达到增产节能的效果。

本实用新型反应器可与承压外壳同时设计，也可按已有外壳配套设计。

Claims (7)

1、费托合成油径向反应器，包括原料气入口(1)、反应器(2)、催化剂床层(3)、气体分布器(4)、尾气收集器(5)、尾气出口(6)和催化剂装填口(7)，其特征在于：该装置的顶部设有原料气入口(1)和催化剂装填口(7)，底部有尾气出口(6)，反应器(2)内分别装有气体分布器(4)、尾气收集器(5)，在气体分布器(4)与尾气收集器(5)之间是催化剂床层(3)。

2、根据权利要求1所述的费托合成油径向反应器，其特征在于：反应器(2)内有气体分布器(4)，并贯穿整个催化剂床层(3)。

3、根据权利要求1所述的费托合成油径向反应器，其特征在于：反应器(2)内有尾气收集器(5)，并贯穿整个催化剂床层(3)。

4、根据权利要求2所述的费托合成油径向反应器，其特征在于：气体分布器(4)上有孔道。

5、根据权利要求4所述的费托合成油径向反应器，其特征在于：气体分布器(4)上的孔道形状和直径相同。

6、根据权利要求4所述的费托合成油径向反应器，其特征在于：气体分布器(4)上的孔道开孔为广角开孔，数目是至少是一个。

7、根据权利要求4所述的费托合成油径向反应器，其特征在于：气体分布器(4)上的孔道呈螺旋式均匀分布。

Images