一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法，特別是一種煤合成氣外置旋流式漿態(tài)床制含氧燃料方法。
【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工藝中產(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]公開(kāi)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(pán)、內(nèi)套筒構(gòu)件；ZL200910209536.3公開(kāi)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(kāi)了一種漿態(tài)床反應(yīng)器，采用內(nèi)置旋分器、吸熱盤(pán)管；以上專利采用內(nèi)置換熱和分離的方法，流體的擾動(dòng)能力有待加強(qiáng)，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)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的具體技術(shù)問(wèn)題是在現(xiàn)有煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法的基礎(chǔ)上，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)床制含氧燃料方法。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所采取的措施如下。
[0006]—種煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法，其所述方法是按以下步驟進(jìn)行:
[0007]首先、在漿態(tài)床反應(yīng)器中，由下到反應(yīng)器液位之間預(yù)先按質(zhì)量比為1:400-500裝入固體催化劑與惰性液態(tài)溶融石蠟，合成氣從反應(yīng)器底部的上層反應(yīng)氣入口、中層反應(yīng)氣入口和下層反應(yīng)氣入口切向旋流進(jìn)入漿態(tài)床反應(yīng)器，以氣泡形式反應(yīng)的非穩(wěn)態(tài)過(guò)程后，在反應(yīng)器中形成氣、液、固的流態(tài)化形態(tài)；合成氣在液相石蠟中擴(kuò)散，在催化劑顆粒表面進(jìn)行反應(yīng)，生成重質(zhì)烴液相產(chǎn)物經(jīng)管道輸入設(shè)置于漿態(tài)床反應(yīng)器外的液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器和液相產(chǎn)物液液表面式換熱器后，由液相產(chǎn)物出口排出；氣態(tài)輕烴與部分尚未轉(zhuǎn)化的合成氣及液相經(jīng)多層篦式氣液分離器進(jìn)行氣液分離后，經(jīng)管道輸入設(shè)置于漿態(tài)床反應(yīng)器外的氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器和氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器后，由氣相產(chǎn)物出口排出；
[0008]其次、在漿態(tài)床反應(yīng)器中，冷水由反應(yīng)器下部的低溫冷卻水入口進(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)氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器和液相產(chǎn)物液液表面式換熱器排出；
[0009]最后、在漿態(tài)床反應(yīng)器中，當(dāng)漿態(tài)床反應(yīng)壓力超過(guò)設(shè)計(jì)壓力時(shí)，漿態(tài)床反應(yīng)氣通過(guò)泄壓安全出口排出；在漿態(tài)床反應(yīng)器下部通過(guò)工質(zhì)排出管反沖氣入口，每間隔30分鐘噴入合成氣運(yùn)行3-5分，噴氣量為總進(jìn)氣量的1_2%，將沉積的催化劑反沖入漿態(tài)床反應(yīng)器，并工質(zhì)排出管閥控制排出。
[0010]基于上述技術(shù)方案，進(jìn)一步的附加技術(shù)特征如下。
[0011]所述漿態(tài)床反應(yīng)器的膜式水冷壁的管壁溫度低于漿態(tài)床反應(yīng)器的主流區(qū)溫度6-10。。。
[0012]所述漿態(tài)床反應(yīng)器中的漿液溫差是4_8°C，氣泡螺旋上升與漿液接觸的時(shí)間是20-30 秒。
[0013]所述上層反應(yīng)氣入口、中層反應(yīng)氣入口和下層反應(yīng)氣入口切向旋流進(jìn)入漿態(tài)床反應(yīng)器的氣量是1:3:6。
[0014]所述漿態(tài)床反應(yīng)器底端的工質(zhì)排出管每間隔30分鐘運(yùn)行3-5分，噴氣量是總進(jìn)氣量的1-2 %，將沉積的催化劑反沖入漿態(tài)床反應(yīng)器中。
[0015]所述氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器和液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器的出口增設(shè)有反向沖洗工序，反向沖洗工序?yàn)槊块g隔3小時(shí)進(jìn)行5分鐘的反向沖洗，沖洗介質(zhì)為合成氣，沖洗后的介質(zhì)返回反應(yīng)器。
[0016]所述漿態(tài)床反應(yīng)器殼體的保溫層耐高溫性能是800-1000 °C，保溫效率是93-96%。
[0017]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述所提供的一種用于煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法的技術(shù)方案，是在將反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)置裝移除至反應(yīng)器外設(shè)置的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)煤合成氣漿態(tài)床制含氧燃料方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)與積極效果如下。
[0018]本方法采用多噴嘴使?jié){液旋流運(yùn)動(dòng)，氣泡沿螺旋上升，增強(qiáng)了攪拌功能，與漿液接觸時(shí)間增加了 1.2-1.8倍，漿液溫差在4_8°C之間，使反應(yīng)器內(nèi)部的反應(yīng)空間在原有的基礎(chǔ)上增加了 15% -30% ο
[0019]本方法采用多層旋流進(jìn)氣氣流的攪拌作用，減小了氣泡上升過(guò)程中形成大氣泡的幾率，增大了反應(yīng)接觸面積。
[0020]本方法采用外置式換熱器帶走了反應(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向下回流，加強(qiáng)漿液混合作用。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本反應(yīng)器的反應(yīng)氣進(jìn)氣布置圖。
[0023]圖3是本反應(yīng)器的篦式氣液分離器結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖4是本反應(yīng)器的過(guò)濾器反向沖洗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]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(pán)管；22:反應(yīng)氣入口管。
【具體實(shí)施方式】
[0026]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。
[0027]實(shí)施方式一
[0028]如附圖1，采用附圖1的工藝流程，實(shí)施本發(fā)明一種煤合成氣外置旋流式漿態(tài)床制含氧燃料方法，該方法是按下列步驟進(jìn)行的:
[0029]步驟一，在反應(yīng)器中預(yù)先裝填有固體催化劑顆粒和惰性液態(tài)溶融石蠟，達(dá)到反應(yīng)器液位4，合成氣(C0+H2)從上層反應(yīng)氣入口 6、中層反應(yīng)氣入口 8、下層反應(yīng)氣入口 9旋流進(jìn)入反應(yīng)器，以氣泡形式進(jìn)入漿態(tài)床反應(yīng)器經(jīng)非穩(wěn)態(tài)過(guò)程后，反應(yīng)器形成氣、液、氣相的流態(tài)化形態(tài)。合成氣在液相石蠟中擴(kuò)散，在催化劑顆粒表面進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)中生成的重質(zhì)烴液相產(chǎn)物經(jīng)過(guò)液相產(chǎn)物液固過(guò)濾器16和液相產(chǎn)物液液表面式換熱器15后由液相產(chǎn)物出口14排出，氣態(tài)輕烴與部分尚未轉(zhuǎn)化的合成氣及液相經(jīng)多層篦式氣液分離器3進(jìn)行氣液分離，經(jīng)過(guò)氣相產(chǎn)物氣固過(guò)濾器11和氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器13后由氣相產(chǎn)物出口 12排出；
[0030]步驟二，漿態(tài)床反應(yīng)器殼體采用膜式水冷壁結(jié)構(gòu)，反應(yīng)放出的大量熱量由漿膜式水冷壁內(nèi)的水吸熱帶走，冷水由反應(yīng)器低溫冷卻水入口 7進(jìn)入，經(jīng)垂直的膜式水冷壁上升吸熱后由反應(yīng)器高溫?zé)崴隹?2排出，再經(jīng)過(guò)氣相產(chǎn)物液氣表面式換熱器13和液相產(chǎn)物液液表面式換熱器15排出；在膜式水冷壁內(nèi)表面形成自然對(duì)流回流區(qū)5強(qiáng)化換熱；
[0031]步驟三，在漿態(tài)床反應(yīng)器上部安裝有泄壓安全出口 1，當(dāng)設(shè)備超壓時(shí)由該出口排氣泄壓，在漿態(tài)床反應(yīng)器下部安裝有工質(zhì)排出管10，在工質(zhì)排出管10上安裝有工質(zhì)排出管反沖氣入口 17和工質(zhì)排出管控制閥18，每間隔30分鐘工質(zhì)排出管反沖氣入口 17噴入合成氣運(yùn)行3-5分，噴氣量為總進(jìn)氣量的1_2%，將沉積的催化劑反沖入漿態(tài)床反應(yīng)器；在檢修工況時(shí)工質(zhì)排出管閥控制18打開(kāi)，工質(zhì)由在工質(zhì)排出管10排出。
[0032]上述實(shí)施方式中，本方法漿態(tài)床反應(yīng)器的膜式水冷壁的管壁溫度低于漿態(tài)床反應(yīng)器的主流區(qū)溫度6-10°C ;