气液固多相流反应器及其过滤器的布置方法技术

本发明专利技术公开了一种气液固多相流反应器及其过滤器的布置方法，气液固多相流反应器包括反应器本体(1)和位于该反应器本体(1)内的过滤器(2)，其特征在于，所述过滤器(2)包括沿周向呈圈布置的多个过滤组件(21)，其中每个过滤组件(21)的中心均避开浆液流速较慢的区域。本发明专利技术在进行过滤器的布置时，考虑到了过滤器本体中浆液的流动速度和固含率等流体力学因素，由于避开了流动速度较慢的浆液流速较慢的区域，采用错流过滤的过滤器上所形成的滤饼能够得到及时得到冲刷，而不会快速增厚，同样避开固含率较高的区域也可以避免滤饼快速增厚，从而增加过滤器的过滤能力和稳定过滤的时间，过滤器的过滤性能得到显著提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气液固多相流反应器的过滤领域，具体地，涉及一种气液固多相流反应器中过滤器的布置方法，以及使用该方法的气液固多相流反应器。
技术介绍
气液固多相流的反应体系中，如费托合成浆态床反应器，反应气体从反应器底部进入，同固体催化剂和液态产物形成气液固三相床层，为保持液位，这些液相产物需要采用过滤方法同固体催化剂进行分离并流出反应器。过滤方法又分为内置过滤和外过滤两种技术。外过滤是指将反应器内的多相流物系部分引到反应器外的过滤器内进行分离，分离完成后剩余的包括固体颗粒催化剂在内的物料需要返回到反应器内参与反应，外过滤技术的优点是外过滤器可以在线更换维修，但缺点是结构复杂，操作和维护成本高。目前工业生产的大型多相流反应器大多采用内置过滤器技术，即将过滤组件放置到反应器内，采用错流过滤的技术手段将浆液通过和滤芯连接的管道分离到反应器外，内过滤组件结构简单，操作方便，但是需要足够的过滤面积和合理的滤芯优化布置，保证内过滤组件能长期稳定滤出浆液，缺点是无法在线更换过滤组件。同时，气液固多相流反应器内要保证传质、传热效果，还要求固体颗粒要处于悬浮状态，在一定的空塔气速条件下，即不会被夹带出反应器，也不会发生大量沉积。一般要求颗粒平均粒径50微米左右，同时小于20微米的颗粒<5％。在反应器的运行过程中，一小部分催化剂颗粒还会因物理磨损或化学应力等原因发生破碎，破摔的细颗粒有些甚至小于5微米，可能会堵塞过滤器孔道，因此，对过滤器滤芯的结构和过滤空隙的规格都有很高的要求，一般需采用烧结金属、烧结金属丝网或陶瓷微孔过滤器等。中国专利申请CN101396647A公开的内过滤滤芯基本上都在反应器内壁附近环形均匀布置。由于滤芯仅仅是靠近器壁均匀分布，并没有充分利用整个反应器的截面面积，可能会造成过滤面积不足或布置间距不满足要求等问题。另外由于考虑反应器内部多相流的因素较少，对过滤器的过滤稳定性会有影响。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种气液固多相流反应器，该反应器内的过滤器布置合理，能够提升过滤器的过滤性能。本专利技术的另一个目的是提供一种气液固多相流反应器内过滤器的布置方法，该布置方法合理巧妙，能够提升过滤器的过滤性能。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种气液固多相流反应器，包括反应器本体和位于该反应器本体内的过滤器，所述过滤器包括所述反应器的周向呈多圈布置的多个过滤组件，其中每个过滤组件的中心均避开浆液流速较慢和/或固含率较高的区域，其中所述浆液流速较慢的区域指：流速在0-10cm/s的区域；所述固含率较高的区域指：固体含量浓度比反应器中心固体含量浓度高5％以上区域。优选地，所述浆液流速较慢的区域满足：0.75R≤rd≤0.85R，其中，R为所述反应器本体的半径，rd为浆液流速较慢的区域到所述反应器本体中心的距离。优选地，所述固含率较高的区域满足：0≤rb≤40mm，rb为所述过滤组件的外边缘距离所述反应器本体的内侧壁的最小径向距离，其中所述反应器本体的半径R＞300mm。优选地，每个所述过滤组件整体均避开浆液流速较慢和/或固含率较高的区域。优选地，所述多圈过滤组件包括位于最外层的第一圈和与该第一圈相邻的第二圈，其中所述第一圈中每个过滤组件位于所述浆液流速较慢的区域外侧并且每个过滤组件的中心避开固含率较高的固含率较高的区域，并且所述第二圈中每个过滤组件位于所述浆液流速较慢的区域内侧。优选地，所述第一圈布置在第一圆周，该第一圆周位于所述浆液流速较慢的区域和所述固含率较高的区域之间，所述第二圈布置在第二圆周，该第二圆周位于所述浆液流速较慢的区域内侧，并且满足：0.65R<r2<0.75R，其中r2为所述第二圆周到所述反应器本体中心的距离。优选地，所述多圈过滤组件还包括第n圈，该第n圈布置的圆周满足：[0.65-0.1(n-2)]R<rn<[0.75-0.1(n-2)]R，其中n≥3，其中rn为第n圈布置的圆周到所述反应器本体中心的距离。优选地，所述第n圈的圆周满足：rn>0.2R。优选地，所述过滤组件内并联有多个平行布置的滤芯，所述过滤组件的外接圆直径为D，所述滤芯的直径为d，同圈内或相邻圈中相邻的两个所述过滤组件的中心距为L，并且满足L≥D+2d。优选地，所述过滤组件内的相邻两个所述滤芯的中心距为t，并且满足t＜0.8D，且5d≥t≥2.5d。根据本专利技术的另一方面，提供一种气液固多相流反应器中过滤器的布置方法，所述布置方法包括：确定反应器本体内的浆液流速较慢的浆液流速较慢和/或固含率较高的区域，将所述过滤器中的多个过滤组件沿周向呈圈布置，并且使得每个过滤组件的中心均避开所述浆液流速较慢和/或固含率较高的区域布置。优选地，所述浆液流速较慢的区域满足：0.75R≤rd≤0.85R，其中，R为所述反应器本体的半径，rd为浆液流速较慢的区域到所述反应器本体中心的距离。优选地，所述固含率较高的区域满足：0≤rb≤40mm，rb为所述过滤组件的外边缘距离所述反应器本体的内侧壁的最短径向距离，其中所述反应器本体的半径R＞300mm。优选地，使得每个所述过滤组件整体均避开浆液流速较慢和/或固含率较高的区域。通过上述技术方案，本专利技术在进行过滤器的布置时，考虑到了反应器气液固床层的流体力学状态，其中避开了流动速度较慢的的区域，采用错流过滤的过滤器上所形成的滤饼能够得到及时得到浆液冲刷，而不会快速增厚，从而增加过滤器的过滤能力和稳定过滤的时间，过滤器的过滤性能得到显著提升。而避开固含率较高的区域，也可以避免过滤组件上的滤饼将快速增厚，从而保证过滤组件的过滤效率。另外对过滤器进行反吹后，从滤芯反吹下来的滤饼中含有大量的固体颗粒，如果过滤器组件布置在流速较低或固含率较高的区域，这些滤饼也不能被浆液或气体快速分散参与反应，很有可能在过滤器反吹后重新实施过滤后很快吸附到滤芯外，造成滤饼厚度快速增加，这样也会影响过滤器的正常过滤，降低其过滤能力。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术优选实施方式提供的气液固多相流反应器的截面结构示意图；图2是本专利技术一种实施方式中提供的过滤组件的截面结构示意图；图3是本专利技术另一种实施方式提供的过滤组件的截面结构示意图；图4是本专利技术优选实施方式中通过总管连接的过滤组件的结构示意图；图5是本专利技术优选实施例提供的气液固多相流反应器的截面结构示意图；图6是在空塔气速为0.1、0.2和0.3m/s时测试的反应器本体内部浆液流速和区域的函数图；图7是空塔气速分别为0.1、0.2和0.3m/s时测试的反应器本体内部多相流的气含量和区域的函数图。附图标记说明1反应器本体2过滤器21过滤组件22滤芯23上汇管24下汇管25上总管26下总管31第一圈32第二圈具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液固多相流反应器，包括反应器本体(1)和位于该反应器本体(1)内的过滤器(2)，其特征在于，所述过滤器(2)包括沿所述反应器的周向呈多圈布置的多个过滤组件(21)，其中每个过滤组件(21)的中心均避开浆液流速较慢和/或固含率较高的区域，其中所述浆液流速较慢的区域指：流速在0‑10cm/s的区域；所述固含率较高的区域指：固体含量浓度比反应器中心固体含量浓度高5％以上的区域。

【技术特征摘要】
1.一种气液固多相流反应器，包括反应器本体(1)和位于该反应器本体(1)内的过滤器(2)，其特征在于，所述过滤器(2)包括沿所述反应器的周向呈多圈布置的多个过滤组件(21)，其中每个过滤组件(21)的中心均避开浆液流速较慢和/或固含率较高的区域，其中所述浆液流速较慢的区域指：流速在0-10cm/s的区域；所述固含率较高的区域指：固体含量浓度比反应器中心固体含量浓度高5％以上的区域。2.根据权利要求1所述的气液固多相流反应器，其特征在于，所述浆液流速较慢的区域满足：0.75R≤rd≤0.85R，其中，R为所述反应器本体(1)的半径，rd为浆液流速较慢的区域到所述反应器本体(1)中心的径向距离。3.根据权利要求1所述的气液固多相流反应器，其特征在于，所述固含率较高的区域满足：0≤rb≤40mm，rb为所述过滤组件(21)的外边缘距离所述反应器本体(1)的内侧壁的最短径向距离。4.根据权利要求1所述的气固液多相流反应器，其特征在于，每个所述过滤组件(21)整体均避开浆液流速较慢和/或固含率较高的区域。5.根据权利要求1-4中任意一项所述的气液固多相流反应器，其特征在于，所述多圈过滤组件(21)包括位于最外层的第一圈(31)和与该第一圈(31)相邻的第二圈(32)，其中所述第一圈(31)中每个过滤组件(21)位于所述浆液流速较慢的区域外侧并且该每个过滤组件(21)的中心均避开固含率较高的区域，并且所述第二圈(32)中每个过滤组件(21)位于所述浆液流速较慢的区域内侧。6.根据权利要求5所述的气液固多相流反应器，其特征在于，所述第一圈(31)布置在第一圆周，该第一圆周位于所述浆液流速较慢的区域和所述固含率较高的区域之间，所述第二圈(32)布置在第二圆周，该第二圆周位于所述浆液流速较慢的区域内侧，并且满足：0.65R<r2<0.75R，其中r2为所述第二圆周到所述反应器本体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜亿峰，门卓武，于佩潜，张奉波，翁力，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11