一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器，特別是一種煤合成氣外置旋流式漿態(tài)床制含氧燃料的反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣液固三相漿態(tài)床反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分散效果均勻、傳遞性能優(yōu)良等特點(diǎn)，在煤制合成氣合成油以及煤制合成氣合成甲醇等工藝過(guò)程中，產(chǎn)業(yè)化的成功顯示了漿態(tài)床反應(yīng)器在煤化工等領(lǐng)域的巨大發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003]漿態(tài)床反應(yīng)器在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程還有許多問(wèn)題急待解決，主要原因在于漿態(tài)床反應(yīng)器的放大很困難。公開號(hào)為CN1593740A的名稱為一種“高效漿態(tài)床反應(yīng)器”的發(fā)明專利，在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置分布板、加熱盤、內(nèi)套筒構(gòu)件；ZL200910209536.3公開了一種漿態(tài)床反應(yīng)器，采用內(nèi)置過(guò)濾組件；ZL201010125941.X公開了一種漿態(tài)床反應(yīng)器，采用內(nèi)置旋分器、吸熱盤管；漿態(tài)床反應(yīng)器放大主要存在的問(wèn)題:分布器堵塞、逆流、催化劑及溫度分布不均勻等，直徑增加會(huì)改變反應(yīng)器內(nèi)部的流體流動(dòng)特性，從而影響質(zhì)量和熱量傳遞；而且直徑增加以后，反應(yīng)器內(nèi)部的熱量很難及時(shí)移走，反應(yīng)器內(nèi)溫度分布不均勻，不利于維持反應(yīng)速度和提高催化劑壽命，現(xiàn)有漿態(tài)床反應(yīng)器仍然存在偏流、溝流和床內(nèi)部件堵塞，未能考慮系統(tǒng)氣固、氣液分離因素，針對(duì)以上問(wèn)題，本專利提出一種煤合成氣外置旋流式漿態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器。
[0004]本發(fā)明通過(guò)對(duì)漿態(tài)床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)通過(guò)理論和實(shí)踐的積累探討，提出一種對(duì)現(xiàn)有漿態(tài)床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)的技術(shù)方案，期望得到更進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的具體技術(shù)問(wèn)題是在現(xiàn)有漿態(tài)床反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步提高漿態(tài)床反應(yīng)器的反應(yīng)空間及其反應(yīng)效率，并提供一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的措施如下。
[0007]—種煤合成氣楽態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器，包括換熱器、過(guò)濾器、氣液分器和環(huán)繞盤管；其特征在于:
[0008]所述反應(yīng)器上部的反應(yīng)器液位上方，內(nèi)設(shè)有多層篦式氣液分離器及高溫?zé)崴隹冢腋邷責(zé)崴隹谂c外設(shè)的氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器與液相產(chǎn)物液液表面式換熱器串聯(lián)連通換熱后排出；
[0009]所述反應(yīng)器上部的多層篦式氣液分離器的上方，設(shè)有氣固混合物出口連通有氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器及其氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器進(jìn)行換熱后，經(jīng)氣相產(chǎn)物出口排出；
[0010]所述反應(yīng)器上部的反應(yīng)器液位的下方，設(shè)有液固混合物出口連通有液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器及其液相產(chǎn)物液液表面式換熱器進(jìn)行換熱后，經(jīng)液相產(chǎn)物出口排出；
[0011]所述反應(yīng)器中部的內(nèi)壁面及其反應(yīng)器低溫冷卻水入口與反應(yīng)器高溫?zé)崴隹谥g設(shè)有反應(yīng)放熱吸熱盤管；
[0012]所述反應(yīng)器下部的殼體上切向設(shè)有至少兩個(gè)或兩個(gè)以上的上層反應(yīng)氣入口、中層反應(yīng)氣入口和下層反應(yīng)氣入口，并通過(guò)噴嘴向上切向旋流噴入；在反應(yīng)器下部還設(shè)有反應(yīng)器低溫冷卻水入口；
[0013]所述反應(yīng)器底端設(shè)有工質(zhì)排出管；且在工質(zhì)排出管上設(shè)有工質(zhì)排出管反沖氣入口和工質(zhì)排出管控制閥。
[0014]進(jìn)一步地，所附加的技術(shù)特征如下。
[0015]所述反應(yīng)器的高度與反應(yīng)器內(nèi)徑比為10?15:1。
[0016]所述氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器和液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器的出口管上設(shè)置有氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器反向沖洗進(jìn)氣管連通反應(yīng)器下部的反應(yīng)氣入口管。
[0017]所述多層篦式氣液分離器是3-5層篦式氣液分離器，篦式氣液分離器的上層開孔直徑是相鄰下層開孔直徑的0.3-0.5倍，并錯(cuò)孔設(shè)置。
[0018]所述上層反應(yīng)氣入口與反應(yīng)器法線方向沿順時(shí)針成60-75度；所述中層反應(yīng)氣入口與反應(yīng)器法線方向沿順時(shí)針成55-70度；所述下層反應(yīng)氣入口與反應(yīng)器法線方向沿順時(shí)針成45-60度。
[0019]所述噴嘴向上切向旋流噴入的噴嘴是內(nèi)凹多孔自開防堵式噴嘴，噴嘴的向上傾角是0-10°，每支噴嘴設(shè)有15-20個(gè)噴口。
[0020]所述氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器與液相產(chǎn)物液液表面式換熱器是管殼式換熱器，高溫水在管內(nèi)吸熱，氣相產(chǎn)物和液相產(chǎn)物在管外放熱，換熱器行程為4-6。
[0021]所述反應(yīng)器的反應(yīng)方法是在漿態(tài)床反應(yīng)器中由下到反應(yīng)器液位之間裝有固體催化劑與惰性液態(tài)溶融石蠟，合成氣由反應(yīng)器底部切向旋流進(jìn)入漿態(tài)床反應(yīng)器，以氣泡形式反應(yīng)形成氣、液、固的流態(tài)化形態(tài)，后經(jīng)氣液分離器及換熱器由出口排出；冷水由反應(yīng)器下部進(jìn)入，在膜式水冷壁內(nèi)表面形成自然對(duì)流回流區(qū)，被膜式水冷壁吸熱，后通過(guò)反應(yīng)器高溫?zé)崴隹诮?jīng)換熱器排出。
[0022]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述所提供的一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)與積極效果在于:
[0023]本反應(yīng)器移除了內(nèi)置裝置，反應(yīng)器內(nèi)部的空間增大了 15%-30%。
[0024]本反應(yīng)器采用多噴嘴使?jié){液旋流運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)攪拌功能，使?jié){液溫度均衡能力得以提尚，溫差控制在4_8 °C。
[0025]本反應(yīng)器氣泡沿螺旋上升，與漿液接觸時(shí)間增加了 1.2-1.8倍。
[0026]本反應(yīng)器多層旋流進(jìn)氣氣流的攪拌作用，減小了氣泡上升過(guò)程中形成的大氣泡幾率，增大了反應(yīng)接觸面積。
[0027]本反應(yīng)器外置換熱器帶走反應(yīng)放熱，使換熱器管壁溫度低于主流區(qū)溫度6-10°C，換熱器管壁附近形成了向下回流，加強(qiáng)了漿液混合作用。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1是本反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2是本反應(yīng)器的反應(yīng)氣進(jìn)氣布置圖。
[0030]圖3是本反應(yīng)器的篦式氣液分離器結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖4是本反應(yīng)器的過(guò)濾器反向沖洗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中:1:泄壓安全出口 ；2:反應(yīng)器高溫?zé)崴隹?；3:多層篦式氣液分離器；4:反應(yīng)器液位；5:自然對(duì)流回流區(qū)；6:上層反應(yīng)氣入口 ；7:反應(yīng)器低溫冷卻水入口 ；8:中層反應(yīng)氣入口 ；9:下層反應(yīng)氣入口 ；10:工質(zhì)排出管；11:氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器；12:氣相產(chǎn)物出口 ；13:氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器；14:液相產(chǎn)物出口 ；15:液相產(chǎn)物液液表面式換熱器；16:液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器；17:工質(zhì)排出管反沖氣入口 ；18:工質(zhì)排出管控制閥；19:氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器反向沖洗進(jìn)氣管；20:液相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器反向沖洗進(jìn)氣管；21:反應(yīng)放熱吸熱盤管；22:反應(yīng)氣入口管。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作出進(jìn)一步說(shuō)明。
[0034]實(shí)施本發(fā)明上述所提供的一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料反應(yīng)器，該反應(yīng)器包括泄壓安全出口 1、多層篦式氣液分離器3、工質(zhì)排出管10、氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器11、氣相產(chǎn)物出口、氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器13、液相產(chǎn)物液液表面式換熱器15、液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器16、工質(zhì)排出管反沖氣入口 17和工質(zhì)排出管控制閥18，其具體構(gòu)成關(guān)系如下。
[0035]在漿態(tài)床反應(yīng)器內(nèi)的頂部設(shè)置有泄壓安全出口 1，上部左側(cè)設(shè)有反應(yīng)器高溫?zé)崴隹?2，其出口高溫?zé)崴c上部右側(cè)的氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器13及液相產(chǎn)物液液表面式換熱器15串聯(lián)連接，上部右側(cè)安裝有氣相產(chǎn)物出口 12，反應(yīng)器的氣相產(chǎn)物經(jīng)氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器11過(guò)濾和氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器13放熱后經(jīng)氣相產(chǎn)物出口 12流出，在上部右側(cè)氣相產(chǎn)物出口 12下方安裝有液相產(chǎn)物出口 14，液相產(chǎn)物經(jīng)液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器16過(guò)濾和液相產(chǎn)物液液表面式換熱器15放熱后經(jīng)液相產(chǎn)物出口 14流出，反應(yīng)器內(nèi)液位控制在氣相產(chǎn)物出口 12和液相產(chǎn)物出口 14高度之間，在反應(yīng)器液位4的上方設(shè)有多層篦式氣液分離器3。
[0036]反應(yīng)器壁面內(nèi)側(cè)為膜式壁耐壓壁面，反應(yīng)器壁面外側(cè)設(shè)有保溫層，冷水工質(zhì)由反應(yīng)器下部的反應(yīng)器低溫冷卻水入口 7進(jìn)入，沿壁面吸熱