懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用

1.一種懸浮床油品加氫裝置，其中，包括：存儲(chǔ)箱，其包括氫氣存儲(chǔ)箱、催化劑存儲(chǔ)箱和油品存儲(chǔ)箱，所述氫氣存儲(chǔ)箱、催化劑存儲(chǔ)箱和油品存儲(chǔ)箱之間相互獨(dú)立；懸浮床反應(yīng)器，其包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的圓筒，所述殼體外設(shè)置至少一個(gè)氫氣接入口；所述氫氣接入口處設(shè)置連接所述氫氣接入口與所述氫氣存儲(chǔ)箱的出口端的連接管；所述殼體上、下端分別設(shè)置出料口和進(jìn)料口；所述進(jìn)料口通過(guò)所述連接管與所述油品存儲(chǔ)箱的出口端相通；所述圓筒與所述進(jìn)料口相通，所述圓筒內(nèi)外壁間設(shè)置熱偶元件，所述圓筒外設(shè)置多個(gè)外開(kāi)孔，所述圓筒內(nèi)設(shè)置內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒上設(shè)置與所述外開(kāi)孔相通的內(nèi)開(kāi)孔，所述圓筒上端設(shè)置攪拌裝置，所述圓筒與所述攪拌裝置同軸連接；所述懸浮床反應(yīng)器進(jìn)料口處設(shè)置分流管，所述分流管由多個(gè)圓管豎直排列組成；所述懸浮床反應(yīng)器設(shè)置為至少一個(gè)；所述懸浮床反應(yīng)器間相互串聯(lián)；分離單元，其連接所述懸浮床反應(yīng)器的出口端，所述分離單元內(nèi)設(shè)置循環(huán)引流管，以使所述油品的分離循環(huán)進(jìn)行；回收單元，其連接所述分離單元，所述回收單元包括常壓箱和循環(huán)氫壓縮機(jī)；所述常壓箱的進(jìn)口端連接在所述分離單元的側(cè)端液體出口處；所述循環(huán)氫壓縮機(jī)連接在所述分離單元頂端的氣體出口處。

2.如權(quán)利要求1所述的懸浮床油品加氫裝置，其中，所述分離單元包括熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器和冷低壓分離器；所述懸浮床反應(yīng)器與所述熱高壓分離器連通，所述熱高壓分離器分別與所述熱低壓分離器和冷高壓分離器連通，所述熱低壓分離器與所述冷低壓分離器連通，所述冷高壓分離器與所述冷低壓分離器連通，以實(shí)現(xiàn)所述油品與氫氣的逐步分離。

3.如權(quán)利要求1所述的懸浮床油品加氫裝置，其中，所述循環(huán)引流管設(shè)置在所述分離器之間，所述循環(huán)引流管上設(shè)置電磁閥。

4.如權(quán)利要求1所述的懸浮床油品加氫裝置，其中，所述進(jìn)料口分為催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口，所述催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口處設(shè)置重量控制器，以檢測(cè)所述催化劑的用量及所述油品的進(jìn)量。

5.如權(quán)利要求1所述的懸浮床油品加氫裝置，其中，所述懸浮床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有振蕩板，所述振蕩板內(nèi)設(shè)置夾層，所述夾層與所述催化劑進(jìn)料口相通。

6.如權(quán)利要求1所述的懸浮床油品加氫裝置，其中，所述常壓箱內(nèi)設(shè)置油品檢測(cè)計(jì)，以檢測(cè)油品的合格度。

7.一種如權(quán)利要求1所述的懸浮床油品加氫裝置的應(yīng)用，其中，包括如下步驟：步驟1、使油品、氫氣和催化劑進(jìn)入第一懸浮床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行加氫反應(yīng)；反應(yīng)后的產(chǎn)物再進(jìn)入相連的第二懸浮床反應(yīng)器進(jìn)行二次加氫反應(yīng)；還可根據(jù)需要進(jìn)行多次加氫反應(yīng)；其中，所述催化劑為固體粉末催化劑、水溶性催化劑或油溶性催化劑；催化劑重量含量為0.3~6％；氫油比為400~1600；反應(yīng)壓力為5~35兆帕；反應(yīng)溫度為400~560攝氏度；步驟2、最后一次加氫反應(yīng)后，進(jìn)入分離單元，經(jīng)分離器實(shí)現(xiàn)氫氣與油品產(chǎn)物的分離；步驟3、檢測(cè)分離后的油品，是否合格，不合格的話進(jìn)行二次分離，合格即得輕質(zhì)油品。

石油煉制工業(yè)中，懸浮床反應(yīng)器能夠處理劣質(zhì)渣油和重質(zhì)原油，成為了研究熱點(diǎn)，未加工油品與催化劑、氫氣經(jīng)高壓進(jìn)料泵和預(yù)熱后進(jìn)入懸浮床反應(yīng)器加氫裂化，再由分離器分離氫氣及輕質(zhì)油品等，由于過(guò)程簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)點(diǎn)而成為研究的重要方向。但由于反應(yīng)溫度高、轉(zhuǎn)化率高，反應(yīng)過(guò)程易于結(jié)焦，難于長(zhǎng)周期穩(wěn)定操作，且催化劑無(wú)法充分與代加工油品接觸，造成催化劑浪費(fèi)，同時(shí)加氫功能相對(duì)較弱，產(chǎn)品質(zhì)量較差。且在實(shí)際運(yùn)行中，由于分離器分離能力不足，常常造成分離后所得循環(huán)氫氣中仍然夾帶膠質(zhì)、瀝青及固體顆粒，這些物質(zhì)會(huì)縮短催化劑壽命，而且影響反應(yīng)器的長(zhǎng)期高效運(yùn)行。

圖1為《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》所述懸浮床油品加氫裝置應(yīng)用的流程圖；圖2為該發(fā)明所述懸浮床反應(yīng)器的主視圖。

2021年6月24日，《一種屏蔽套拉伸制造工藝》獲得第二十二屆中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

下面結(jié)合附圖對(duì)《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令該領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。

應(yīng)當(dāng)理解，該文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。

如圖1和圖2所示，《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》提供一種懸浮床油品加氫裝置，包括：存儲(chǔ)箱100，其包括氫氣存儲(chǔ)箱、催化劑存儲(chǔ)箱和油品存儲(chǔ)箱，所述氫氣存儲(chǔ)箱、催化劑存儲(chǔ)箱和油品存儲(chǔ)箱之間相互獨(dú)立。懸浮床反應(yīng)器200，其包括殼體201和設(shè)置在所述殼體201內(nèi)的圓筒202，所述殼體201外設(shè)置至少一個(gè)氫氣接入口203；所述氫氣接入口203處設(shè)置連接所述氫氣接入口與所述氫氣存儲(chǔ)箱的出口端的連接管；所述殼體201上、下端分別設(shè)置出料口204和進(jìn)料口205；所述進(jìn)料口205通過(guò)所述連接管與所述油品存儲(chǔ)箱的出口端相通；所述圓筒202與所述進(jìn)料口205相通，所述圓筒202內(nèi)外壁間設(shè)置熱偶元件，所述圓筒202外設(shè)置多個(gè)外開(kāi)孔，所述圓筒202內(nèi)設(shè)置內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒上設(shè)置與所述外開(kāi)孔相通的內(nèi)開(kāi)孔，所述圓筒202上端設(shè)置攪拌裝置206，所述圓筒202與所述攪拌裝置206同軸連接；所述懸浮床反應(yīng)器進(jìn)料口205處設(shè)置分流管207，所述分流管207由多個(gè)圓管208豎直排列組成；所述懸浮床反應(yīng)器200設(shè)置為至少一個(gè)；所述懸浮床反應(yīng)器200間相互串聯(lián)。

分離單元300，其連接所述懸浮床反應(yīng)器200的出口端，所述分離單元300內(nèi)設(shè)置循環(huán)引流管，以使所述油品的分離循環(huán)進(jìn)行。

回收單元400，其連接所述分離單元300，所述回收單元400包括常壓箱和循環(huán)氫壓縮機(jī)；所述常壓箱的進(jìn)口端連接在所述分離單元的側(cè)端液體出口處；所述循環(huán)氫壓縮機(jī)連接在所述分離單元頂端的氣體出口處。

在上述方案中，所述催化劑及油品從所述進(jìn)料口進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器200，所述懸浮床反應(yīng)器200外設(shè)置的所述氫氣接入口203環(huán)繞所述殼體外圍，使所述氫氣從多方向進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器200，以使所述氫氣和所述催化劑及油品混合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率更高；所述圓筒202內(nèi)的熱偶元件可有效檢測(cè)所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度，便于有序調(diào)整反應(yīng)溫度；所述圓筒下的攪拌裝置工作帶動(dòng)所述圓筒202轉(zhuǎn)動(dòng)，所述圓筒202上的外開(kāi)孔與所述內(nèi)套筒上內(nèi)開(kāi)孔配合使用，使所述圓筒202在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，將所述油品內(nèi)的雜質(zhì)吸附進(jìn)所述圓筒202內(nèi)，有效降低沉焦對(duì)反應(yīng)器壽命的影響；同時(shí)所述圓筒202的轉(zhuǎn)動(dòng)可使所述催化劑、油品和氫氣混和反應(yīng)的接觸更為充分，所述油品經(jīng)所述油品進(jìn)料口進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器200內(nèi)，再經(jīng)所述分流管207分流進(jìn)入，使所述呈一股進(jìn)入的油品，分成多細(xì)股流，使所述催化劑、油品和氫氣混和反應(yīng)的接觸更為均勻，使得所述催化劑、油品和氫氣資源得到合理的利用；所述分離單元300分離所述氫氣、輕質(zhì)油品及雜質(zhì)，并利用所述循環(huán)引流管可使分離循環(huán)進(jìn)行，利于提高所述輕質(zhì)油品的品質(zhì)；所述回收單元400有效收集分離的氫氣，使其資源在利用；所述懸浮床油品加氫裝置有效最大化利用資源，節(jié)約成本的同時(shí)，保證了輕質(zhì)油品的轉(zhuǎn)化率及其品質(zhì)。

一個(gè)優(yōu)選方案中，所述分離單元300包括熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器和冷低壓分離器；所述懸浮床反應(yīng)器與所述熱高壓分離器連通，所述熱高壓分離器分別與所述熱低壓分離器和冷高壓分離器連通，所述熱低壓分離器與所述冷低壓分離器連通，所述冷高壓分離器與所述冷低壓分離器連通，以實(shí)現(xiàn)所述油品與氫氣的逐步分離。

一個(gè)優(yōu)選方案中，所述循環(huán)引流管設(shè)置在所述分離器之間，所述循環(huán)引流管上設(shè)置電磁閥。

在上述方案中，所述油品與氫氣混合反應(yīng)后進(jìn)入分離單元，所述分離單元300將所述氫氣與輕質(zhì)油品以及沉渣有效分離，氫氣進(jìn)入氣體通道向上流動(dòng)通過(guò)重力沉降分離出液滴，油質(zhì)進(jìn)入液體空間向下流動(dòng)，同時(shí)分離出氣泡，氫氣在離開(kāi)分離器之前經(jīng)捕霧器除去小油滴后從出氣口流出，油質(zhì)從出液口流出，經(jīng)所述熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器和冷低壓分離器實(shí)現(xiàn)氣、油、水的三相分離，為了達(dá)到更好的分離效果，在所述分離單元處設(shè)置循環(huán)引流管可實(shí)現(xiàn)循環(huán)分離，將所述分離后的輕質(zhì)油品進(jìn)行二次分離，以得到更好的輕質(zhì)油品，所述電磁閥控制所述循環(huán)引流管的開(kāi)閉。

一個(gè)優(yōu)選方案中，所述進(jìn)料口205分為催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口，所述催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口處設(shè)置重量控制器，以檢測(cè)所述催化劑的用量及所述油品的進(jìn)量。

在上述方案中，所述催化劑及油品分別通過(guò)所述催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器內(nèi)，而所述催化劑使用的量是與油品的用量呈一定的比例，通過(guò)所述重量控制器，控制所述催化劑及油品的用量，形成相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的比例值，以達(dá)到更佳的轉(zhuǎn)化率及催化劑的有效利用率。

一個(gè)優(yōu)選方案中，所述懸浮床反應(yīng)器200內(nèi)設(shè)置有振蕩板209，所述振蕩板209內(nèi)設(shè)置夾層，所述夾層與所述催化劑進(jìn)料口相通。

在上述方案中，所述催化劑通過(guò)所述催化劑進(jìn)料口進(jìn)入所述夾層，在通過(guò)所述振蕩板的振蕩作用使得所述夾層內(nèi)的催化劑在振蕩板的作用下，有序的散布，從而使有序分散的催化劑與所述油品充分融合參與反應(yīng)，使得所述催化劑得到有效的利用，避免了催化劑的浪費(fèi)，節(jié)省了成本。

一個(gè)優(yōu)選方案中，所述常壓塔內(nèi)設(shè)置油品檢測(cè)計(jì)，以檢測(cè)油品的合格度。

在上述方案中，所述油品檢測(cè)計(jì)可用于檢測(cè)輕質(zhì)油品的成分及各項(xiàng)指標(biāo)，以驗(yàn)證所述輕質(zhì)油品的合格度，從而得到有效的轉(zhuǎn)化率。

上述懸浮床油品加氫裝置的應(yīng)用，包括如下步驟：步驟1、使油品、氫氣和催化劑進(jìn)入第一懸浮床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行加氫反應(yīng)；反應(yīng)后的產(chǎn)物再進(jìn)入相連的第二懸浮床反應(yīng)器進(jìn)行二次加氫反應(yīng)；還可根據(jù)需要進(jìn)行多次加氫反應(yīng)；其中，所述催化劑為固體粉末催化劑、水溶性催化劑或油溶性催化劑；催化劑重量含量為0.3~6％；氫油比為400~1600；反應(yīng)壓力為5~35兆帕；反應(yīng)溫度為400~560攝氏度。步驟2、最后一次加氫反應(yīng)后，進(jìn)入分離單元，經(jīng)分離器實(shí)現(xiàn)氫氣與油品產(chǎn)物的分離。步驟3、檢測(cè)分離后的油品，是否合格，不合格的話進(jìn)行二次分離，合格即得輕質(zhì)油品。

盡管《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合該發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉該領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，該發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。

懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用專利目的

《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。

《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》還有一個(gè)目的是提供一種懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用，其有效最大化利用資源，節(jié)約成本的同時(shí)，保證了輕質(zhì)油品的轉(zhuǎn)化率及其品質(zhì)。

懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用實(shí)現(xiàn)裝置

《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》提供了一種懸浮床油品加氫裝置，包括：存儲(chǔ)箱，其包括氫氣存儲(chǔ)箱、催化劑存儲(chǔ)箱和油品存儲(chǔ)箱，所述氫氣存儲(chǔ)箱、催化劑存儲(chǔ)箱和油品存儲(chǔ)箱之間相互獨(dú)立。

懸浮床反應(yīng)器，其包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的圓筒，所述殼體外設(shè)置至少一個(gè)氫氣接入口；所述氫氣接入口處設(shè)置連接所述氫氣接入口與所述氫氣存儲(chǔ)箱的出口端的連接管；所述殼體上、下端分別設(shè)置出料口和進(jìn)料口；所述進(jìn)料口通過(guò)所述連接管與所述油品存儲(chǔ)箱的出口端相通；所述圓筒與所述進(jìn)料口相通，所述圓筒內(nèi)外壁間設(shè)置熱偶元件，所述圓筒外設(shè)置多個(gè)外開(kāi)孔，所述圓筒內(nèi)設(shè)置內(nèi)套筒，所述內(nèi)套筒上設(shè)置與所述外開(kāi)孔相通的內(nèi)開(kāi)孔，所述圓筒上端設(shè)置攪拌裝置，所述圓筒與所述攪拌裝置同軸連接；所述懸浮床反應(yīng)器進(jìn)料口處設(shè)置分流管，所述分流管由多個(gè)圓管豎直排列組成；所述懸浮床反應(yīng)器設(shè)置為至少一個(gè)；所述懸浮床反應(yīng)器間相互串聯(lián)。

分離單元，其連接所述懸浮床反應(yīng)器的出口端，所述分離單元內(nèi)設(shè)置循環(huán)引流管，以使所述油品的分離循環(huán)進(jìn)行。

回收單元，其連接所述分離單元，所述回收單元包括常壓箱和循環(huán)氫壓縮機(jī)；所述常壓箱的進(jìn)口端連接在所述分離單元的側(cè)端液體出口處；所述循環(huán)氫壓縮機(jī)連接在所述分離單元頂端的氣體出口處。

優(yōu)選的是，所述分離單元包括熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器和冷低壓分離器；所述懸浮床反應(yīng)器與所述熱高壓分離器連通，所述熱高壓分離器分別與所述熱低壓分離器和冷高壓分離器連通，所述熱低壓分離器與所述冷低壓分離器連通，所述冷高壓分離器與所述冷低壓分離器連通，以實(shí)現(xiàn)所述油品與氫氣的逐步分離。

優(yōu)選的是，所述循環(huán)引流管設(shè)置在所述分離器之間，所述循環(huán)引流管上設(shè)置電磁閥。

優(yōu)選的是，所述進(jìn)料口分為催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口，所述催化劑進(jìn)料口和油品進(jìn)料口處設(shè)置重量控制器，以檢測(cè)所述催化劑的用量及所述油品的進(jìn)量。

優(yōu)選的是，所述懸浮床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有振蕩板，所述振蕩板內(nèi)設(shè)置夾層，所述夾層與所述催化劑進(jìn)料口相通。

優(yōu)選的是，所述常壓塔內(nèi)設(shè)置油品檢測(cè)計(jì)，以檢測(cè)油品的合格度。

懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用方法步驟

上述懸浮床油品加氫裝置的應(yīng)用，包括如下步驟：

步驟1、使油品、氫氣和催化劑進(jìn)入第一懸浮床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行加氫反應(yīng)；反應(yīng)后的產(chǎn)物再進(jìn)入相連的第二懸浮床反應(yīng)器進(jìn)行二次加氫反應(yīng)；還可根據(jù)需要進(jìn)行多次加氫反應(yīng)；其中，所述催化劑為固體粉末催化劑、水溶性催化劑或油溶性催化劑；催化劑重量含量為0.3~6％；氫油比為400~1600；反應(yīng)壓力為5~35兆帕；反應(yīng)溫度為400~560攝氏度。

步驟2、最后一次加氫反應(yīng)后，進(jìn)入分離單元，經(jīng)分離器實(shí)現(xiàn)氫氣與油品產(chǎn)物的分離。

步驟3、檢測(cè)分離后的油品，是否合格，不合格的話進(jìn)行二次分離，合格即得輕質(zhì)油品。

懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用有益效果

《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》至少包括以下有益效果：該發(fā)明所述催化劑及油品從所述進(jìn)料口進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器，所述懸浮床反應(yīng)器外設(shè)置的所述氫氣接入口環(huán)繞所述殼體外圍，使所述氫氣從多方向進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器，以使所述氫氣和所述催化劑及油品混合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率更高；所述圓筒內(nèi)的熱偶元件可有效檢測(cè)所述反應(yīng)器內(nèi)的溫度，便于有序調(diào)整反應(yīng)溫度；所述圓筒下的攪拌裝置工作帶動(dòng)所述圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)，所述圓筒上的外開(kāi)孔與所述內(nèi)套筒上內(nèi)開(kāi)孔配合使用，使所述圓筒在高速轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，將所述油品內(nèi)的雜質(zhì)吸附進(jìn)所述圓筒內(nèi)，有效降低沉焦對(duì)反應(yīng)器壽命的影響；同時(shí)所述圓筒的轉(zhuǎn)動(dòng)可使所述催化劑、油品和氫氣混和反應(yīng)的接觸更為充分，所述油品經(jīng)所述油品進(jìn)料口進(jìn)入所述懸浮床反應(yīng)器內(nèi)，再經(jīng)所述分流管分流進(jìn)入，使所述呈一股進(jìn)入的油品，分成多細(xì)股流，使所述催化劑、油品和氫氣混和反應(yīng)的接觸更為均勻，使得所述催化劑、油品和氫氣資源得到合理的利用；所述分離單元分離所述氫氣、輕質(zhì)油品及雜質(zhì)，并利用所述循環(huán)引流管可使分離循環(huán)進(jìn)行，利于提高所述輕質(zhì)油品的品質(zhì)；所述回收單元有效收集分離的氫氣，使其資源在利用；所述懸浮床油品加氫裝置有效最大化利用資源，節(jié)約成本的同時(shí)，保證了輕質(zhì)油品的轉(zhuǎn)化率及其品質(zhì)。

《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)該發(fā)明的研究和實(shí)踐而為該領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

《懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用》涉及石油加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種懸浮床油品加氫裝置及其應(yīng)用。

均相懸浮床工藝以全餾分煤焦油為懸浮床加氫進(jìn)料，將水溶性催化劑分散在原料油中，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)分餾后得到的石腦油和柴油組分進(jìn)入到固定床反應(yīng)器繼續(xù)深度加氫精制及加氫改質(zhì)，分餾得到的重油餾分循環(huán)回懸浮床反應(yīng)器入口，進(jìn)一步輕質(zhì)化。

非均相懸浮床/漿態(tài)床煤焦油加氫工藝是將煤焦油采用蒸餾的方法分離為酚油、柴油和大于370℃重油3個(gè)餾分：大于370℃重油做為懸浮床加氫裂化的原料，得到的全部輕質(zhì)餾分油(懸浮床加氫反應(yīng)產(chǎn)物小于370℃輕餾分油和蒸餾得到的柴油、脫酚油)再進(jìn)行固定床加氫精制，生產(chǎn)車用發(fā)動(dòng)機(jī)燃料油和化工原料 。

用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用專利目的

《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》是提供一種適合于大型F-T合成過(guò)程的反應(yīng)器系統(tǒng)，以及使用所屬反應(yīng)器進(jìn)行F-T合成的方法。

用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用技術(shù)方案

《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)包括適用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其配套系統(tǒng)，是一種用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器，該反應(yīng)器用于合成氣（CO H2）的費(fèi)-托合成反應(yīng)，所述反應(yīng)是在費(fèi)-托合成催化劑存在下，采用低溫漿態(tài)床工藝或高溫漿態(tài)床工藝合成費(fèi)托合成油，該反應(yīng)器主要包括：

1、垂直方向的直桶體高度為25-45米的反應(yīng)器本體；

2、設(shè)置在反應(yīng)器底部的直接導(dǎo)入型或隔板分布型氣體分布器；

3、設(shè)置在反應(yīng)區(qū)下部的主換熱器和可以選擇配置的跨越三相反應(yīng)區(qū)與氣相區(qū)上部的主換熱器，以及在分離器區(qū)域上部設(shè)置的輔助換熱器；

4、多組固體催化劑-液體重質(zhì)產(chǎn)物分離器；

5、用于改善催化劑沿反應(yīng)器軸向分布的一組或多組導(dǎo)流管；

6、設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)頂部的霧沫分離裝置；

7、與上述設(shè)備配套的系統(tǒng)，包括設(shè)置于反應(yīng)器底部用于處理沉積漿液的輔助系統(tǒng)；和任選地設(shè)置于反應(yīng)器上部出口處的預(yù)冷凝-霧沫分離系統(tǒng)。

該發(fā)明反應(yīng)器的反應(yīng)器本體是根據(jù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)規(guī)模、所使用催化劑的特點(diǎn)以及操作工藝約束條件確定尺寸的一個(gè)圓柱筒體，該筒體的內(nèi)徑主要依據(jù)生產(chǎn)規(guī)模要求，在設(shè)計(jì)工藝條件下的氣體通量所確定，主要的約束條件為：

（1）反應(yīng)器內(nèi)氣體通過(guò)氣-液-固懸浮床形成氣-液-固鼓泡攪拌湍流狀態(tài)，造成充分的氣-液-固傳遞環(huán)境，強(qiáng)化反應(yīng)過(guò)程中氣-液-固傳質(zhì)和傳熱過(guò)程，一般要求氣體的表觀氣速大于0.20米/秒；

（2）大的氣速有利于增加反應(yīng)器的生產(chǎn)負(fù)荷；

（3）反應(yīng)器的生產(chǎn)負(fù)荷還應(yīng)滿足傳熱條件的限制，生產(chǎn)負(fù)荷越大，傳熱負(fù)荷越大，會(huì)造成反應(yīng)器內(nèi)傳熱面積設(shè)置增加從而增加反應(yīng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性或造成副產(chǎn)蒸汽壓力等級(jí)的降低；

（4）在有效的強(qiáng)化操作條件下，氣速的上限還會(huì)受到反應(yīng)器內(nèi)部上端出口處不形成過(guò)多的液固夾帶為宜，該發(fā)明要求入塔表觀氣速Uin小于0.50米/秒；

（5）過(guò)高的氣速和過(guò)大的傳熱面積也將造成催化劑的物理磨損加劇。在上述約束條件下，大型的F-T合成反應(yīng)器的表觀入塔氣速Uin一般為0.3-0.5米/秒。反應(yīng)器筒體內(nèi)徑可以由下式確定：

其中Din是反應(yīng)器筒體內(nèi)徑（米）；G°是在反應(yīng)溫度和壓力下，反應(yīng)器底部入口處的氣體表觀體積流量（立方米/秒），一般由單臺(tái)反應(yīng)器的生產(chǎn)規(guī)模確定；Uin是入塔表觀氣速（米/秒）；As是在反應(yīng)器中的換熱器等內(nèi)構(gòu)件在反應(yīng)器某一截面上所占的面積（平方米）；π＝3.1415926。

該發(fā)明用于F-T合成的三相懸浮床反應(yīng)器本體在垂直方向的直桶體高度為25-45米，優(yōu)先選擇在28-40米范圍，適合的最大表觀氣速（反應(yīng)溫度和壓力下，以反應(yīng)器底部截面為基礎(chǔ)）為0.50米/秒，優(yōu)選表觀氣速在0.35-0.45米/秒范圍內(nèi)，適用的反應(yīng)器內(nèi)徑在2-15米范圍，優(yōu)選的內(nèi)徑在4-12米范圍。

該發(fā)明三相懸浮床反應(yīng)器的反應(yīng)器高度、最大表觀氣速和反應(yīng)器內(nèi)徑可根據(jù)用于懸浮床的系列F-T合成催化劑的轉(zhuǎn)化能力和反應(yīng)器內(nèi)部的流體力學(xué)行為來(lái)確定的，三者之間有相互制約和適應(yīng)的關(guān)系，在優(yōu)先選擇的條件范圍內(nèi)，該反應(yīng)器產(chǎn)能以C3 烴產(chǎn)量計(jì)為，內(nèi)徑5米時(shí)產(chǎn)能為16-25噸/小時(shí)，內(nèi)徑8米時(shí)產(chǎn)能為45-70噸/小時(shí)，內(nèi)徑10米時(shí)產(chǎn)能為70-100噸/小時(shí)，內(nèi)徑為12米時(shí)產(chǎn)能為90-140噸/小時(shí)。

在該發(fā)明反應(yīng)器的下部設(shè)置有氣體分布器，該氣體分布器可選用兩種設(shè)計(jì)方案：直接導(dǎo)入型或隔板分布型。

所述的直接導(dǎo)入型氣體分布器設(shè)置于反應(yīng)器底部封頭的表面，由多組環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，其向下的側(cè)面與反應(yīng)器本體的底部封頭的內(nèi)表面上方保持10-200毫米的距離，優(yōu)選的，所述氣體分布器用于分布?xì)怏w的元件向下側(cè)面與反應(yīng)器本體所屬的底部封頭的內(nèi)表面上方保持10-200毫米，優(yōu)選30-150毫米的距離；該氣體分布器在每個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)上帶有向側(cè)下方開(kāi)設(shè)的氣體噴射孔的管件，氣體噴射孔徑在1.0-8.0毫米范圍，優(yōu)選所述氣體噴射孔的孔徑為1.5-5毫米；該噴射孔可使氣體以20-100米/秒的氣速?zèng)_刷反應(yīng)器底部封頭內(nèi)表面，優(yōu)選的，所述氣體分布器向側(cè)下方開(kāi)設(shè)的氣體噴射孔的孔徑為1.5-5毫米；所述氣體噴射孔可使氣體以30-90米/秒的氣速?zèng)_刷反應(yīng)器底部封頭的內(nèi)表面；同時(shí)在每個(gè)環(huán)形元件之間設(shè)置有與封頭內(nèi)表面連接有平行于反應(yīng)器軸向的環(huán)形導(dǎo)流擋板，高度為10-300毫米，以保證最終上升氣流垂直向上流動(dòng)；在一個(gè)圓或扇形區(qū)域的所有上述元件集總后，通過(guò)多根導(dǎo)管與該區(qū)域的導(dǎo)入反應(yīng)的進(jìn)氣管連通，形成一組氣體分布器。

進(jìn)一步地，所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器可包括1-8組所述的氣體分布器，并在反應(yīng)器整個(gè)底部形成均勻分布的氣體分布構(gòu)件。在一個(gè)圓或扇形區(qū)域的所有元件集總后，通過(guò)多根導(dǎo)管與該區(qū)域的導(dǎo)入反應(yīng)的進(jìn)氣管連通，形成一組氣體分布器。同樣的1-8組氣體分布器形成反應(yīng)器整個(gè)底部均勻分布的氣體分布構(gòu)件，為此，大型反應(yīng)器的氣體入口導(dǎo)管等分成1-8路實(shí)現(xiàn)對(duì)各組分布元件的氣體導(dǎo)入。氣體分布器的低端設(shè)置向下連出反應(yīng)器外部連通于設(shè)置在反應(yīng)外部的一個(gè)小型容器，用于清除進(jìn)入分布器的液體和催化劑顆粒，消除氣體分布器堵塞的問(wèn)題。

該發(fā)明所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，所述的氣體分布器可以是隔板分布型的氣體分布器，該分布器的特征在于：在底部封頭上部的反應(yīng)器截面設(shè)置隔板，將反應(yīng)器底部封頭隔出一個(gè)自由空間，在隔板上側(cè)的平面上布置分布管件，分布管件通過(guò)向下的過(guò)渡管與隔板緊密連接、并穿過(guò)隔板與該自由空間連通，反應(yīng)器的氣體入口位于隔板下部與該自由空間連通，進(jìn)入該自由空間的入口氣體導(dǎo)管向下對(duì)準(zhǔn)封頭中心內(nèi)表面。漏入隔板型分布器的液體和催化劑顆粒直接進(jìn)入下部自由空間，通過(guò)設(shè)在反應(yīng)器封頭最底部的連通管件導(dǎo)出反應(yīng)器外，從而保證在任何情況下氣體分布器不發(fā)生堵塞問(wèn)題。

如前所述，反應(yīng)器中經(jīng)常發(fā)生漿液返流并在分布器中積累的問(wèn)題，《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》采取了相應(yīng)的措施以清理該積累漿液，保證分布器在任何情況下不被堵塞。

為克服反應(yīng)器中可能發(fā)生的漿液返流并在分布器中積累，即漿液沉積的問(wèn)題，該發(fā)明采取了相應(yīng)的工藝措施，對(duì)該積累漿液進(jìn)行清理，以保證分布器在任何情況下不被堵塞。為此，在該發(fā)明反應(yīng)器底部的氣體分布器設(shè)置了處理沉積漿液的輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征是將氣體分布器的最低點(diǎn)與一個(gè)較大空間連通，該空間設(shè)置液位檢測(cè)設(shè)施，并能有效實(shí)施將沉積漿液導(dǎo)出反應(yīng)器。另外，也可以將所述較大空間設(shè)置于反應(yīng)器外。

具體的，為反應(yīng)器設(shè)置的用于處理沉積漿液的輔助系統(tǒng)包括：在分布管集總管的最低部設(shè)置連通管引出反應(yīng)器外后使之與受液容器連通，并由液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)和控制?；蛘?，將底部封頭空間作為受液容器，并配置一套積液液位指示和控制系統(tǒng)，以便在積液達(dá)到一定水平時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制放出積液。

對(duì)于不同類型的反應(yīng)器而言，例如不論是直接導(dǎo)入型，還是隔板式的氣體分布器，可以對(duì)上述消除漿液積累的裝置任意地進(jìn)行選擇。

在該發(fā)明在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的換熱內(nèi)件可以是一段或兩段主換熱器。換熱器的設(shè)置主要是根據(jù)反應(yīng)器中進(jìn)行F-T合成反應(yīng)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱效應(yīng)和反應(yīng)器的操作條件設(shè)計(jì)的，換熱管內(nèi)采用強(qiáng)制循環(huán)的帶壓沸騰水（生產(chǎn)蒸汽）作為換熱介質(zhì)，反應(yīng)熱以副產(chǎn)水蒸氣的方式間接移出反應(yīng)器的氣-液-固懸浮床層。當(dāng)采用一段主換熱器時(shí)，反應(yīng)區(qū)應(yīng)主要限制在換熱器分布的區(qū)域，并可加設(shè)小型換熱構(gòu)件組，起到對(duì)液-固過(guò)濾分離裝置所占空間的溫度調(diào)節(jié)的作用，或在氣-液界面附近上方加設(shè)同時(shí)起氣-液（固）分離作用的換熱構(gòu)件。

在換熱元件的結(jié)構(gòu)方面，首先考慮換熱器設(shè)計(jì)的基本工藝約束，包括工藝對(duì)換熱面積的要求、換熱管內(nèi)流速（水 蒸汽兩相）、換熱管內(nèi)的壓力（產(chǎn)生飽和蒸氣的壓力和溫度）、反應(yīng)器床層溫度、反應(yīng)器空間被換熱管所占比例的大小等。

在該發(fā)明所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，所述的反應(yīng)器可設(shè)置一段主換熱器，也可以采用兩段主換熱器。在采用兩段主換熱器時(shí)，上部的主換熱器設(shè)置在液體蠟-催化劑過(guò)濾分離區(qū)域上部。設(shè)置于反應(yīng)器下部的主換熱器的底端在氣體分布器上方0.1-3米處，優(yōu)選所述下部主換熱器的底端在氣體分布器上方0.3-2.5米處。

當(dāng)采用兩段主換熱器時(shí)，上部換熱器設(shè)置在液體蠟-催化劑過(guò)濾分離區(qū)域上部。在過(guò)濾分離構(gòu)件之間的較大空間上，考慮設(shè)置換熱元件，在兩段主換熱設(shè)計(jì)方案中，這可以與上部換熱器結(jié)合起來(lái)考慮；在一段主換熱器設(shè)計(jì)時(shí)，過(guò)濾區(qū)設(shè)置幾組小型換熱組件作為輔助換熱器，以保證過(guò)濾區(qū)域的溫度控制。

在該發(fā)明所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，所述換熱器可采用常規(guī)的換熱元件，例如U型管換熱元件，或是采用中心套管（內(nèi)管為下降管，環(huán)隙為上升管）外加上升管的換熱元件。

根據(jù)本領(lǐng)域的常識(shí)，在該發(fā)明所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，要實(shí)現(xiàn)如此大規(guī)模的換熱，必須采用多組換熱組件，該換熱組件由所述的多組換熱元件通過(guò)一組集總管件組成，在換熱組件的集總管兩端設(shè)置支撐元件，支撐元件安裝在反應(yīng)器壁的支撐構(gòu)件上，形成懸掛結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上避免應(yīng)力集中問(wèn)題，多組換熱組件形成一段換熱器。用于移出反應(yīng)熱的冷卻介質(zhì)是熱水-蒸汽。該發(fā)明強(qiáng)調(diào)換熱器的有效設(shè)計(jì)以最大限度地回收反應(yīng)產(chǎn)生的熱量。

在該發(fā)明的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，還包括用于分離固體催化劑和液體重質(zhì)蠟產(chǎn)物，并移出所述的重質(zhì)蠟產(chǎn)物的液-固過(guò)濾分離裝置。所述的液-固過(guò)濾分離裝置用于分離固體催化劑和液體重質(zhì)蠟產(chǎn)物，并移出所述的重質(zhì)蠟產(chǎn)物；所述的過(guò)濾分離裝置垂直布置在反應(yīng)器中上部，在只有一個(gè)主換熱器時(shí)，該過(guò)濾分離裝置在主換熱器上方；在有兩段主換熱器的情況下，該過(guò)濾分離裝置設(shè)置于兩段主換熱器之間；

每組過(guò)濾分離裝置由多根過(guò)濾管件，優(yōu)選由12～60根過(guò)濾管件組成過(guò)濾管束，每根過(guò)濾管的兩端通過(guò)過(guò)渡連通導(dǎo)管按流體均勻分配原則與集總管連接引出反應(yīng)器外，下端導(dǎo)出管和外部排蠟-穩(wěn)壓系統(tǒng)連接，用于移出過(guò)濾出的蠟液；上端導(dǎo)出管和清洗系統(tǒng)連接，用于過(guò)濾管的在線清洗；

和所述過(guò)濾管件可以是各種金屬過(guò)濾管，優(yōu)選可反吹清洗的金屬過(guò)濾管，該過(guò)濾管的流體通過(guò)孔徑為1-50微米，過(guò)濾部分長(zhǎng)度為0.3-3.0米；通過(guò)上述過(guò)濾裝置分離后可使液蠟產(chǎn)物中的催化劑含量降至100ppm以下。

過(guò)濾元件是各種可以反吹清洗的金屬或陶瓷過(guò)濾管，根據(jù)催化劑顆粒在反應(yīng)運(yùn)行過(guò)程中的尺度分布，要求其過(guò)濾元件的孔徑小于90％以上催化劑分布的顆粒尺度，一般選擇商用的孔徑在1-50微米的燒結(jié)/纏繞金屬絲網(wǎng)或粉末燒結(jié)多孔金屬、多孔陶瓷作為過(guò)濾元件的過(guò)濾介質(zhì)。

優(yōu)選的，在該發(fā)明所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，所述的液-固過(guò)濾分離裝置優(yōu)選安排在靠近反應(yīng)器壁的環(huán)形區(qū)域。

優(yōu)選的，每組過(guò)濾分離裝置由12～60根過(guò)濾管件組成過(guò)濾管束，更優(yōu)選的由20-50根過(guò)濾管件組成。過(guò)濾管件的過(guò)濾部分長(zhǎng)度為0.3-3.0米，優(yōu)先選擇長(zhǎng)度為0.5-2.5米的范圍；所述的過(guò)濾管件可采用商用1～50微米孔徑的金屬過(guò)濾管件，優(yōu)先選擇孔徑10-30微米的過(guò)濾管件。

過(guò)濾裝置的上端導(dǎo)出管用于過(guò)濾管的在線清洗，采用氣體或干凈的液體作為清洗介質(zhì)，下端導(dǎo)管用于移出過(guò)濾出的蠟液。過(guò)濾器區(qū)還可選地設(shè)置有垂直管束組成的假件，用于保持過(guò)濾器周圍的高度湍流狀態(tài)，以提高過(guò)濾效率，該發(fā)明的過(guò)濾裝置可以保證穩(wěn)定連續(xù)地使F-T重質(zhì)產(chǎn)物，即液蠟產(chǎn)物中的催化劑含量降至100ppm以下，優(yōu)選方案濾出的F-T重質(zhì)產(chǎn)物中固含量小于50ppm，更優(yōu)選小于5ppm。

由于濾餅中的催化劑仍然處于高活性狀態(tài)，因此可將其清洗并使之回到三相床層繼續(xù)實(shí)施催化作用。

在所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中，所述的過(guò)濾分離裝置垂直布置在反應(yīng)器中上部，在下部換熱器上方或兩段換熱器之間，優(yōu)選將所述的液-固過(guò)濾分離裝置安排在靠近反應(yīng)器壁的環(huán)形區(qū)域。

該過(guò)濾裝置所用的過(guò)濾元件是各種可以反吹清洗的金屬或陶瓷過(guò)濾管，根據(jù)催化劑顆粒在反應(yīng)運(yùn)行過(guò)程中的尺度分布，要求其過(guò)濾元件的孔徑小于90％以上催化劑分布的顆粒尺度，一般選擇商用的孔徑在10-30微米的燒結(jié)/纏繞金屬絲網(wǎng)或粉末燒結(jié)多孔金屬、多孔陶瓷作為過(guò)濾元件的過(guò)濾介質(zhì)。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在三相床操作條件下，過(guò)濾區(qū)需要冷卻以保證溫度與換熱區(qū)相同，為此，上部換熱器的設(shè)置使得在過(guò)濾環(huán)型區(qū)圍繞的中心空間布置了換熱管件。這樣的結(jié)構(gòu)同時(shí)起到在過(guò)濾區(qū)的氣體流通和分布，保證三相流動(dòng)對(duì)過(guò)濾元件的有效沖刷，提高過(guò)濾效率。同時(shí)根據(jù)中間試驗(yàn)的結(jié)果，這樣的過(guò)濾空間在大型反應(yīng)器中足夠分布實(shí)際運(yùn)行過(guò)濾器面積的3-5倍的過(guò)濾器組，考慮到過(guò)濾器較易損毀，設(shè)計(jì)中考慮了過(guò)濾面積適當(dāng)?shù)母辉Ａ亢驮诜磻?yīng)器結(jié)構(gòu)方面實(shí)現(xiàn)方便維護(hù)的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)一段主換熱器的情況下，過(guò)濾器區(qū)域的移熱需要單獨(dú)考慮小型換熱器構(gòu)件組依據(jù)過(guò)濾器的排布進(jìn)行合理配置。

對(duì)于在一組中的過(guò)濾元件的安排，根據(jù)中間試驗(yàn)的結(jié)果，過(guò)濾管束的管外表面的最小間距應(yīng)在20-50毫米之間，過(guò)小的間距會(huì)造成過(guò)濾管之間形成濾餅架橋、難以靠反清洗和沖刷清理干凈，使過(guò)濾表面部分失效，影響過(guò)濾負(fù)荷的提高。

為確保催化劑和重質(zhì)產(chǎn)物蠟過(guò)濾分離的需求，還可在該發(fā)明反應(yīng)器外設(shè)置與上述內(nèi)部液固分離系統(tǒng)配套使用的外部設(shè)施。這些設(shè)施包括為反應(yīng)器內(nèi)過(guò)濾分離器有效運(yùn)行而設(shè)置的器外濾出蠟接受-和過(guò)濾穩(wěn)壓系統(tǒng)，和與反應(yīng)器內(nèi)過(guò)濾分離器配套使用的、設(shè)置于反應(yīng)器外的清洗系統(tǒng)。反應(yīng)器內(nèi)的過(guò)濾分離裝置通過(guò)集總管與反應(yīng)器外的排蠟-穩(wěn)壓系統(tǒng)和清洗系統(tǒng)連接，所述過(guò)濾分離裝置的下端導(dǎo)出管和外部排蠟-穩(wěn)壓系統(tǒng)連接，用于移出過(guò)濾出的蠟液；上端導(dǎo)出管和清洗系統(tǒng)連接，用于過(guò)濾管的在線清洗。

將所述反應(yīng)器內(nèi)、外的所述設(shè)施同時(shí)使用可使催化劑和蠟的過(guò)濾分離達(dá)到非常好的效果，例如使濾出的F-T重質(zhì)產(chǎn)物中固含量小于5ppm，并可使過(guò)濾出來(lái)的催化劑得到有效利用。

為了加大液體循環(huán)量、促進(jìn)催化劑均勻分布，在該發(fā)明的反應(yīng)器中設(shè)置一組或多組液體導(dǎo)流管來(lái)增強(qiáng)整個(gè)三相床層的漿液的循環(huán)量，避免由于較高的反應(yīng)床層和內(nèi)構(gòu)件在反應(yīng)器中分段布置帶來(lái)的局部循環(huán)，改善三相懸浮床反應(yīng)器中催化劑的軸向分布，同時(shí)導(dǎo)流管在兩段換熱器之間還起到熱交換作用，有利于強(qiáng)化整個(gè)反應(yīng)器傳熱，保證下部換熱器與反應(yīng)器底部封頭之間無(wú)換熱器的空間內(nèi)的熱交換，避免底部入口附近空間的過(guò)熱或飛溫。

所述的導(dǎo)流裝置不僅可以加大液體循環(huán)量、促進(jìn)催化劑均勻分布，而且可以克服由于分段內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)形成的器內(nèi)局部循環(huán)，并能耦合兩段換熱器負(fù)荷。所述的導(dǎo)流裝置可以有一組或多組，設(shè)置在反應(yīng)器三相懸浮床層內(nèi)靠近反應(yīng)器壁面的位置，用于兩段換熱器熱耦合并用來(lái)加大懸浮液循環(huán)量以達(dá)到改善催化劑沿反應(yīng)器軸向分布的目的。

該導(dǎo)流管件的設(shè)計(jì)原則是：（1）合理的導(dǎo)流管內(nèi)徑確保反應(yīng)器的液-固相的大量循環(huán)；（2）導(dǎo)流管的循環(huán)可以有效地形成催化劑在反應(yīng)器軸向分布的改善；（3）導(dǎo)流管的軸向位置考慮兩段換熱器之間的有效循環(huán)；（4）導(dǎo)流管從下部換熱器向反應(yīng)器底部的絕熱空間供應(yīng)大量的液體以實(shí)現(xiàn)下部換熱器對(duì)反應(yīng)器入口處的移熱作用。

為提高氣、液、固三相的分離效率，特別是為了降低冷凝產(chǎn)物中催化劑的含量，在該發(fā)明的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器上部還設(shè)置了霧沫分離裝置。所述的霧沫分離裝置包括設(shè)置于反應(yīng)器內(nèi)上部氣相區(qū)的一級(jí)霧沫分離裝置，和設(shè)置在反應(yīng)器出口導(dǎo)管處的二級(jí)霧沫分離裝置。

具體地，反應(yīng)器內(nèi)上部設(shè)置的一級(jí)霧沫分離裝置是在反應(yīng)器上部氣相區(qū)，在上部換熱器的上端，利用集總管的排布形成回流冷凝擋板結(jié)構(gòu)，結(jié)合換熱器對(duì)氣流股的冷凝作用，對(duì)氣流夾帶的含有固體催化劑的霧沫進(jìn)行一次分離；在反應(yīng)器出口導(dǎo)管處設(shè)置有二級(jí)霧沫分離裝置，其結(jié)構(gòu)為在反應(yīng)器出口導(dǎo)管處連接了一個(gè)筒狀冷凝器，該冷凝器由1-8層緊密排列的換熱管圍成一個(gè)筒狀結(jié)構(gòu)，下方設(shè)有錐形收集器，當(dāng)攜帶霧沫的氣體流股經(jīng)過(guò)換熱管束的縫隙冷凝碰撞后，霧沫粒度長(zhǎng)大并在換熱管壁面被捕獲，然后形成的液膜流入底部的錐形收集器，最后通過(guò)設(shè)置在錐底的回流導(dǎo)管向下流至上部換熱器頂部的集總管組成的一次分離擋板上方，在此形成較大的液體回流使分離效果增強(qiáng)。

通過(guò)采用上述霧沫分離裝置，可大大提高分離效率，可使在反應(yīng)器外的較重的一次冷凝產(chǎn)物中的催化劑含量達(dá)到2ppm以下，為F-T合成產(chǎn)物的進(jìn)一步加工利用提供保障。

為進(jìn)一步提高氣、液、固三相的分離效率，降低冷凝產(chǎn)物中催化劑的含量，該發(fā)明的反應(yīng)器還任選地設(shè)置了在反應(yīng)器外部的相應(yīng)配套裝置，即設(shè)置于反應(yīng)器上部出口處的預(yù)冷凝-霧沫分離系統(tǒng)。

關(guān)于上述預(yù)冷凝-霧沫分離系統(tǒng)，作為該發(fā)明反應(yīng)器的外部配套設(shè)施，該系統(tǒng)設(shè)置于該反應(yīng)器出口處，該系統(tǒng)主要包括預(yù)冷凝器、氣-液分離器、小型液體接受容器和配套的閥門；通過(guò)該系統(tǒng)的氣流可降溫5-10℃，其下游的冷凝產(chǎn)物中固含量可小于2ppm。

具體地，在該發(fā)明反應(yīng)器上部還可任選的設(shè)置位于反應(yīng)器出口的預(yù)冷凝-分離系統(tǒng)，以對(duì)從反應(yīng)器導(dǎo)出氣體進(jìn)行預(yù)冷凝。其特征在于，使得氣流股降溫5-10℃，該預(yù)冷凝器是一個(gè)小型列管式換熱器-余熱鍋爐系統(tǒng)，冷凝后的氣流股經(jīng)過(guò)一個(gè)氣-液分離器后送入下游，該分離器下部與一個(gè)小型液體接受容器連通，該連通管上設(shè)置一個(gè)手動(dòng)切斷閥和一個(gè)自動(dòng)切斷閥，該液體接受容器下部與反應(yīng)器通過(guò)切斷閥連通，其中的液體可以被間斷地壓入反應(yīng)器三相床層上部，或可選低壓入污染產(chǎn)品中間儲(chǔ)罐進(jìn)一步處理，這種預(yù)冷凝系統(tǒng)確保下游大量可冷凝產(chǎn)物固含量小于2ppm，其作用與上述設(shè)置于反應(yīng)器內(nèi)頂部的霧沫分離裝置的作用類似。

在實(shí)際應(yīng)用中，此預(yù)冷凝-分離系統(tǒng)和反應(yīng)器內(nèi)頂部霧沫分離裝置可擇一使用或共同使用。

優(yōu)選的，該發(fā)明氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器的六個(gè)主要部分及其布局如下：（1）垂直方向的直桶體高度為25-45米的反應(yīng)器本體；（2）設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)底部用于分布?xì)怏w和防止催化劑在反應(yīng)器底部沉積的直接導(dǎo)入型或隔板分布型氣體分布器，和與所述的氣體分布器配套使用而設(shè)置的處理沉積漿液的輔助系統(tǒng)；（3）設(shè)置在整個(gè)反應(yīng)區(qū)的下部的主換熱器，和可以選擇配置的、跨越三相反應(yīng)區(qū)與氣相區(qū)的上部主換熱器；或者在只設(shè)置一段主換熱器的情況下，在分離器區(qū)域上部設(shè)置的換熱構(gòu)件深入到分離器組間的、用于過(guò)濾區(qū)移熱的輔助換熱器；（4）設(shè)置在下部換熱器上方或兩段主換熱器之間，并分布在反應(yīng)器壁面附近環(huán)形區(qū)域的多組固體催化劑-液體重質(zhì)產(chǎn)物分離器；（5）設(shè)置在反應(yīng)器三相懸浮床層內(nèi)、靠近反應(yīng)器壁面的，用于改善催化劑沿反應(yīng)器軸向分布的多組導(dǎo)流管；（6）與上部主換熱器或輔助換熱器集總管結(jié)合的一級(jí)冷凝型霧沫分離裝置和位于上部出口處的二級(jí)霧沫分離裝置，和任選地設(shè)置在反應(yīng)器上部出口處的預(yù)冷凝-霧沫分離系統(tǒng)；并且，該反應(yīng)器還任選的設(shè)置有與反應(yīng)器的上述構(gòu)件配套使用的其它反應(yīng)器外配套裝置。

在該發(fā)明所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器外還設(shè)置了與上述內(nèi)部設(shè)施相應(yīng)的配套設(shè)施。這些設(shè)施包括例如：（1）為反應(yīng)器內(nèi)過(guò)濾分離器有效運(yùn)行設(shè)置的器外濾出蠟接受-和過(guò)濾穩(wěn)壓系統(tǒng)；（2）與反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的液固分離系統(tǒng)配套使用的、設(shè)置于反應(yīng)器外的清洗系統(tǒng)；（3）將反應(yīng)器內(nèi)上部氣體導(dǎo)出的、與上部換熱構(gòu)件耦合的回流分離構(gòu)件，例如設(shè)置于反應(yīng)器出口的預(yù)冷凝-分離系統(tǒng)等；和（4）為反應(yīng)器底部的氣體分布器設(shè)置的處理沉積漿液的輔助系統(tǒng)。

具體地，上文所述“與反應(yīng)器的上述構(gòu)件配套使用的其它反應(yīng)器外配套裝置”是指下述外部配套設(shè)施：

（1）為反應(yīng)器內(nèi)過(guò)濾分離器有效運(yùn)行設(shè)置的器外濾出蠟接受-和過(guò)濾穩(wěn)壓系統(tǒng)；

和（2）與反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的液固分離系統(tǒng)配套使用的、設(shè)置于反應(yīng)器外的清洗系統(tǒng)。

該發(fā)明反應(yīng)器為蠟過(guò)濾設(shè)計(jì)了外部配套設(shè)施，為器外濾出蠟接受-過(guò)濾穩(wěn)壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括液體蠟接受罐及其液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氣體壓力緩沖罐、穩(wěn)壓罐和精密壓力控制系統(tǒng)；該系統(tǒng)的啟動(dòng)可采用自動(dòng)或手動(dòng)兩種方式。

具體地，在F-T合成過(guò)程中，反應(yīng)器內(nèi)的三相床層的液位必須維持在一定范圍，以此為前提，設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)的多組過(guò)濾裝置和器外的輔助系統(tǒng)可按適當(dāng)?shù)某绦蜻M(jìn)行液體蠟和催化劑的分離。

在反應(yīng)器運(yùn)行過(guò)程中，F(xiàn)-T液體蠟和部分夾帶的氣體通過(guò)導(dǎo)出管和開(kāi)啟的切斷閥進(jìn)入到液體蠟接受罐，并在其中完成氣-液分離，液體停留在該接受罐的下部，氣體經(jīng)過(guò)導(dǎo)管進(jìn)入氣體壓力緩沖罐；下部的液體送到下游進(jìn)一步處理；通過(guò)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)使液蠟接受罐中保持一定的液位。維持此工藝正常運(yùn)行所需要的壓力調(diào)節(jié)功能由精密壓力控制系統(tǒng)完成。所述的氣體壓力緩沖罐內(nèi)的積液由其中設(shè)置的自動(dòng)控制系統(tǒng)控制適時(shí)排出。

該發(fā)明反應(yīng)器還設(shè)置了與反應(yīng)器內(nèi)的液固分離系統(tǒng)配套使用的、設(shè)置于反應(yīng)器外的清洗系統(tǒng)，所述的清洗系統(tǒng)包括氣體清洗系統(tǒng)和/或液體清洗系統(tǒng)。

所述氣體清洗系統(tǒng)的主要設(shè)備包括氣體壓縮機(jī)、氣體加熱器和帶有加熱保溫功能的氣體緩沖罐，可用合成氣、氮?dú)鈿怏w等氣體介質(zhì)作為清洗介質(zhì)；優(yōu)選以來(lái)自F-T合成的干凈合成氣為清洗氣體。

所述液體清洗系統(tǒng)的主要設(shè)備包括熱油泵和帶有加熱保溫功能的清洗液體計(jì)量罐，可用液體石蠟、合成蠟等作為清洗介質(zhì)，優(yōu)選以合成蠟為清洗介質(zhì)，更優(yōu)選采用在下游加氫以后沸點(diǎn)大于300℃，小于380℃的F-T餾分油作為清洗介質(zhì)。

具體地，關(guān)于上述清洗系統(tǒng)，可采用合成氣、氮?dú)鈿怏w介質(zhì)或液體石蠟、合成蠟的液體介質(zhì)，優(yōu)先選擇合成氣和合成蠟介質(zhì)，且合成氣和合成蠟介質(zhì)作為清洗介質(zhì)可互作備用，交替使用。

所述的清洗系統(tǒng)包括一臺(tái)提供高于（最大0.8兆帕）反應(yīng)器壓力的合成氣的壓縮機(jī)，氣體加熱器和氣體緩沖罐，該罐與該發(fā)明反應(yīng)器中所述的分離裝置的上部引出管連通，連通管線配置至少一個(gè)自動(dòng)切斷閥用于清洗氣源的啟用與關(guān)閉。包括分離出的液體產(chǎn)物的接受容器和與此接受容器上部氣相通過(guò)管道連通的氣體壓力緩沖容器，該壓力緩沖容器頂部設(shè)置帶有節(jié)流孔板的從合成回路引入的連續(xù)供氣管線和帶有自動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及自動(dòng)切斷閥的排放氣體管線，以實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾壓差的精密控制；該壓力緩沖容器一方面起穩(wěn)定過(guò)濾器清液側(cè)壓力的作用，另一方面對(duì)進(jìn)入液體接受容器的過(guò)濾液釋放氣中夾帶的重質(zhì)蠟微滴起到分離作用，以使上述排氣管線上的調(diào)節(jié)閥不受重質(zhì)冷凝物的干擾。

當(dāng)采用液體清洗時(shí)，該發(fā)明優(yōu)先采用可以方便得到的加氫后的F-T餾分油（如300-370℃餾分）作為清洗介質(zhì)，此時(shí)，同樣地需要一臺(tái)液體介質(zhì)輸送泵和一個(gè)液體緩沖罐，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)濾元件的在線清洗。

該過(guò)濾分離系統(tǒng)可以方便地通過(guò)過(guò)濾器組的啟用數(shù)量、過(guò)濾時(shí)間長(zhǎng)短以及過(guò)濾壓差的調(diào)整來(lái)控制反應(yīng)器內(nèi)的液位和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物分離。

在《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》所述的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器中進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)時(shí)所使用的催化劑可以是用于此類反應(yīng)的常規(guī)催化劑，包括現(xiàn)有技術(shù)中已有的此類催化劑或它們的改進(jìn)型號(hào)，或用于此類反應(yīng)的新催化劑，例如適用于反應(yīng)溫度為240-250℃的低溫漿態(tài)床工藝使用的鐵基催化劑，其性能可達(dá)到0.3-0.6kgC3 /kgh，甲烷選擇性為2.0-5wt％，C2-C4選擇性4-12wt％；以及適用于反應(yīng)溫度為250-290℃的高溫漿態(tài)床工藝使用的鐵基催化劑，其性能可達(dá)到0.4-0.9kgC3 /kgh，甲烷選擇性為2.0-4wt％，C2-C4選擇性3-10wt％。

例如，中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所發(fā)明，中科合成油技術(shù)有限公司生產(chǎn)的、用于懸浮床F-T合成的系列漿態(tài)床催化劑，所述催化劑可適用于較低溫度（反應(yīng)溫度為240-250℃）的低溫漿態(tài)床工藝，也可適用于較高溫度的（反應(yīng)溫度為250-290℃）的高溫漿態(tài)床工藝。低溫漿態(tài)床工藝使用的專利鐵基催化劑可參見(jiàn)中國(guó)專利：CN1128667C、CN1159098C、CN1245255C、CN1260007C及其后續(xù)改進(jìn)的催化劑；以及高溫漿態(tài)床工藝使用的專利鐵基催化劑可參見(jiàn)中國(guó)專利CN1199730C和CN1270822C及其后續(xù)改進(jìn)的催化劑。但該發(fā)明所涉及的費(fèi)-托合成反應(yīng)催化劑并不局限于上述催化劑，還包括現(xiàn)有技術(shù)中所有的用于費(fèi)-托合成反應(yīng)的催化劑，例如依據(jù)上述催化劑而改進(jìn)的漿態(tài)床催化劑，以及后續(xù)新的F-T合成催化劑系列。

基于配套使用的上述催化劑具有優(yōu)良的轉(zhuǎn)化能力，該發(fā)明的反應(yīng)器可達(dá)到上限氣體處理量（合成回路90-96％的合成氣轉(zhuǎn)化率），同時(shí)催化劑在三相懸浮床中的重量濃度最大不超過(guò)35％，采用上述催化劑一般在10-20％，這是確定反應(yīng)器口徑-生產(chǎn)規(guī)模的基本約束條件。

用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用改善效果

與現(xiàn)有技術(shù)已知的同類反應(yīng)器相比，《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》反應(yīng)器具有的特點(diǎn)：

1、入口氣體分布器的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)及其配套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了氣體分布、漿液有效流化，并可防止任何情況下分布器的堵塞；

2、靈活的換熱-溫度控制系統(tǒng)可保障漿態(tài)床反應(yīng)器中進(jìn)行充分有效的F-T合成反應(yīng)；

3、結(jié)合反應(yīng)器整體結(jié)構(gòu)的、分布在一層的高效液-固分離系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)有效的固-液分離，濾出的F-T重質(zhì)產(chǎn)物中固含量很小；且濾餅中的催化劑在線回收到反應(yīng)器床層、并保持高活性；

4、和三相懸浮床F-T合成反應(yīng)器設(shè)計(jì)采用強(qiáng)化的催化劑分布和有效的霧沫分離等措施，保證了該發(fā)明的F-T合成反應(yīng)器在可靠完成F-T合成各種工藝技術(shù)功能的同時(shí)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和操作、降低了反應(yīng)器的造價(jià)和操作成本。

《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》的反應(yīng)器可用于在催化劑的作用下，和在適合的溫度和壓力下，采用低溫漿態(tài)床工藝或高溫漿態(tài)床工藝將合成氣（CO H2）轉(zhuǎn)化為烴類和少量有機(jī)含氧化合物（甲醇、乙醇、乙酸、乙醛、丙酮、乙酸乙酯等）的F-T合成過(guò)程。

因此，該發(fā)明另一目的是提供了一種應(yīng)用該發(fā)明的反應(yīng)器有效進(jìn)行費(fèi)-托合成的方法，該方法是在該發(fā)明的反應(yīng)器中，在費(fèi)-托合成催化劑存在下，于所需的溫度和壓力下使合成氣進(jìn)行費(fèi)-托合成反應(yīng)。

充分考慮到三相懸浮床操作時(shí)的流體力學(xué)特性以及所使用的F-T合成催化劑的特點(diǎn)，《用于費(fèi)-托合成的氣-液-固三相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用》反應(yīng)器采用了湍流操作狀態(tài)，反應(yīng)器的合理適用高度在30米以上，工業(yè)可操作的反應(yīng)器內(nèi)徑在0.28米以上，同時(shí)考慮到解決液-固分離、換熱和反應(yīng)器的溫度控制、氣體分布以及消除皂沫效應(yīng)和控制反應(yīng)器出口氣體流股中霧沫夾帶等一系列技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)配套裝置的優(yōu)化布局。

例如，在進(jìn)行為獲取工業(yè)化流程數(shù)據(jù)為目的小型F-T合成系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要實(shí)施F-T合成的結(jié)果能夠?qū)?yīng)大型化的流程數(shù)據(jù)（包括反應(yīng)器內(nèi)部流體力學(xué)行為、反應(yīng)器中設(shè)置的換熱部件、分離部件、氣體分布部件對(duì)反應(yīng)造成的結(jié)果）有對(duì)應(yīng)關(guān)系，最小反應(yīng)器內(nèi)徑應(yīng)大于0.28米，一般選用0.3米以上，而過(guò)低的反應(yīng)器高度將會(huì)使反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行和液位的準(zhǔn)確控制、防止液泛造成對(duì)運(yùn)行結(jié)果的破壞性控制變得困難，因此，反應(yīng)器高度應(yīng)至少選用30米的規(guī)模。對(duì)此目的的項(xiàng)目，過(guò)大的反應(yīng)器尺寸只能增加項(xiàng)目的運(yùn)行成本。

又如，一個(gè)工業(yè)化過(guò)程的設(shè)計(jì)需要盡可能增加單臺(tái)反應(yīng)器的生產(chǎn)規(guī)模，而經(jīng)濟(jì)上理想的規(guī)模應(yīng)該在50萬(wàn)噸/年可液化產(chǎn)物以上，但同時(shí)受到反應(yīng)器制造和現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，為此，對(duì)該發(fā)明的反應(yīng)器的規(guī)模確定需要按照需求以及各方面的實(shí)施工程條件進(jìn)行。

按照上述設(shè)計(jì)思路，經(jīng)過(guò)應(yīng)用小型反應(yīng)器和過(guò)渡性工業(yè)示范項(xiàng)目的中型反應(yīng)器進(jìn)行開(kāi)發(fā)煤制油產(chǎn)業(yè)的各種試驗(yàn)，取得了良好的結(jié)果。