一种用来进行浆态床反应的方法技术

一种用来进行浆态床反应的方法，所述方法包括以下步骤：i)将气态组分引入所述浆态床反应器，使得所述气态组分上升，同时带动浆料随之上升,所述气态组分在所述浆料中发生反应；ii)所述反应的气态产物和未反应的气态组分上升离开浆态床层(3)，而至少一部分浆料从导流管(17)的上部开口进入所述导流管(17)，沿着所述导流管(17)向下流动，从导流管(17)的下部出口流出进入环形空间，且至少一个所述喷嘴喷射气体、液体或者浆液；(iii)重复上述步骤（i）和（ii）。本发明专利技术所述的方法可以促进浆态床反应体系内的物质和热量传递。

A method for performing a slurry bed reaction

A method for slurry bed reactor, wherein the method comprises the following steps: I) the gaseous components into the slurry reactor, the gaseous components increased, while driving the slurry increased, the gaseous components in the slurry reaction; ii) gaseous products the reaction and formation of gaseous unreacted points to rise out of the slurry bed layer (3), and at least a portion of the slurry from the diversion pipe (17) of the upper opening into the guide tube (17), along the diversion pipe (17) flowing down from the guide tube (17) in the lower part of the export flow into the annular space, and at least one of the nozzle gas, liquid or slurry; (III) repeat (I) and (II). The method of the invention can promote the transmission of matter and heat in a slurry bed reaction system.

【技术实现步骤摘要】
一种用来进行浆态床反应的方法
：本专利技术属于化工领域，涉及一种用于进行浆态床反应的方法。
技术介绍
在有机化学合成工艺中，同时包含气态、液态和固态反应物料的气-液-固三相反应体系是一种很重要的体系，例如费-托合成的浆态床反应器就是一种工业应用的三相反应器。费托合成过程是指将合成气(CO+H2)转化为烃类和少量有机含氧化合物的化学转化过程，其主要特征为强放热。最初，人们尝试使用固定床和流化床反应器来进行费-托反应操作，但是这些反应器的传热效能并不理想，对反应控制会带来很大的困难。为此，人们开发出了新颖的浆态床反应器。浆态床反应器的特点在于，在反应器内包含悬浮有固体细粒的液体浆液层，而气体物料以鼓泡的形式从该液体浆液层中通过，使得固-液-气三相在合适的反应条件下接触，以完成三相反应。所述浆态反应器中的液相可以是反应物，也可以是悬浮固体催化剂的载液。与传统的固定床和流化床反应器相比，浆态床可以使反应温度得到有效控制，将反应热有效移除，同时更有利于实现大型化生产。三相浆态床在化工过程中得到广泛的应用。在现有的文献和专利中有许多的报道。如中国专利99127184.X提供了一种气液固三相循环反应器；中国专利03151109.0提供了一种连续操作的气液固三相浆态床工业反应器；中国专利200710037008.5提供了一种带内循环和外部换热的浆态床反应装置及其应用；中国专利101396647A公布的“用于费-托合成的气液固三相悬浮床反应器”，其提供了反应器构造与尺寸设计、气体分布器和换热器的布局与设计、蜡与催化剂的过滤系统、反应器内部的导流装置以及反应器顶部的雾沫消除装置；而南非Sasol公司已基本实现了浆态床反应器技术工业化(A.M.Steynberg,M.E.Dry,B.H.DavisandB.B.Breman,表面科学和催化研究(StudiesinSurfaceScienceandCatalysisi)152,A.SteynbergandM.Dry(eds.),m64-195,ElsevierB.V.,2004)。但是，以上这些现有技术中开发的费托浆态床反应器仍然停留在依靠自然鼓泡或者导流筒内外密度差来实现反应器内浆液的循环。一方面为了避免浆液循环不足情况下，导致的反应器内催化剂沉降、团聚以及失活，需要提高气体流速；同时，为了加强混合效果和传质传热效率，也需要反应器在较高气体流速下进行操作。另一方面，对于现有技术开发的装置来说，如果在较高气体流速下进行操作，气体与浆液相对滑移速度过大，从而引起严重返混，由此显著影响反应效率。因此，人们需要开发出一种新颖的三相内循环浆态床反应方法，通过提高浆液的循环速度，从而提高操作气体流速，进而提高反应器的空间利用率和时空产率，改进反应效率。
技术实现思路
：针对以上问题，本专利技术提供了一种新颖的用来进行浆态床反应的方法，该方法使用浆态床反应器，所述浆态床反应器包括反应器壳体1、设置在所述反应器壳体1之内或之上的以下部件：上部出口13、导流管17、下部入口12以及浆态床层3，其中，在所述导流管17中设置有至少一个喷嘴，所述喷嘴的开口方向朝向下方或斜下方，所述方法包括以下步骤：i)从所述下部入口12将气态组分引入所述浆态床反应器，使得所述气态组分在所述导流管17的外壁和所述反应器壳体1的内壁之间的环形空间上升，同时带动该空间内浆态床层3的浆料随之上升,所述气态组分在所述浆料中发生反应；ii)所述反应的气态产物和未反应的气态组分上升离开所述浆态床层3，从所述浆态床反应器的上部出口13排出，而至少一部分浆料从所述导流管17的上部开口进入所述导流管17，沿着所述导流管17向下流动，从导流管17的下部出口流出进入环形空间，且至少一个所述喷嘴喷射气体、液体或者浆液；(iii)重复上述步骤（i）和（ii）。在本专利技术的一个实施方式中，所述导流管17中设置多个喷嘴19-1，所述喷嘴19-1穿过所述导流管17的管壁，喷嘴19-1的开口方向与轴向的夹角为0～90°，优选5～45°，更优选为25～30°。在本专利技术的另一个实施方式中，所述多个喷嘴19-1沿导流管17内壁以分层螺旋形式设置，每层设置1～8个喷嘴，优选每层设置1个喷嘴；从所述导流管17的顶部观察的时候，所述多个喷嘴沿导流管17的周边均匀设置。优选地，从所述导流管17的顶部观察的时候，所述多个喷嘴19-1的开口方向与所述导流管17管壁的夹角为0～90°。在本专利技术的另一个实施方式中，所述导流管17内部下端设置有一个莲蓬头形状的喷嘴19-2，所述喷嘴沿反应器轴线设置，开口向下。优选地，所述莲蓬头形状的喷嘴19-2的下缘距所述导流管17的下部出口0～1米，优选为0.5米，所述莲蓬头形状的开口所呈扇形的角度为10～90°，优选为60°。在本专利技术的另一个实施方式中，所述导流管17包括位于其顶部的扩张口18，所述扩张口18的外表面上设置有多层平行的环状凸起结构，所述环状凸起结构与所述浆态床反应器轴向的夹角为30-80度，优选50-70度，最优选为60度。在本专利技术的另一个实施方式中，所述浆态床反应器还包括：隔板23、扩展段24、换热管4、气体分布器11。在本专利技术的另一个实施方式中，在所述导流管17下方设置有锥形挡板21。在本专利技术的另一个实施方式中，所述气体分布器11包括分布在其上的多个短管22，每个短管具有侧向的开孔，所述开孔与轴向的夹角为45°-90°，优选为45°或90°。在本专利技术的另一个实施方式中，所述换热管包括上段换热管4-1、中段换热管4-2和下段换热管4-3，所述上段换热管、中段换热管和下段换热管分别包括入口5,7,9和出口2,6,8。在本专利技术的另一个实施方式中，所述导流管17上端包括扩张口18，该扩张口18的上缘位于所述浆料床层3液面以下0.1-1米的深度，优选0.1-0.5米的深度。在本专利技术的另一个实施方式中，所述反应器还包括分离器14，所述分离器14下方延伸出一条下料腿16，所述下料腿16伸入所述导流管17之内。在本专利技术的另一个实施方式中，从所述喷嘴喷射气体，优选喷射所述气态组分。优选地，所述浆态床反应是费-托反应。本专利技术的另一个方面提供了一种用来进行浆态床反应的方法，该方法使用浆态床反应器，所述浆态床反应器包括反应器壳体、设置在所述反应器壳体之内或之上的以下部件：上部出口、导流管、下部入口以及浆态床层，且在所述导流管中设置有至少一个喷嘴，所述喷嘴的开口方向朝向下方或斜下方，所述方法包括以下步骤：i)从所述下部入口将气态组分引入所述浆态床反应器，使得所述气态组分在所述导流管17的外壁和所述反应器壳体1的内壁之间的环形空间上升，同时带动该环形空间内浆态床层的浆料随之上升,所述气态组分在所述浆料中发生反应；ii)所述浆态床层的至少一部分浆料通过所述导流管的上部开口进入所述导流管，并沿着所述导流管向下流动，从导流管的下部出口流出进入环形空间，且至少一个所述喷嘴喷射气体、液体或者浆液进入所述环形空间；(iii)重复上述步骤（i）和（ii）。附图说明图1是用来实施本专利技术方法的一种浆态床反应器的示意图；图2是图1所示反应器的导流管的纵截面图；图3是图1所示反应器的导流管的横截面图；图4是用来实施本专利技术方法的另一种浆态床反应器的示意图；图5是图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用来进行浆态床反应的方法，该方法使用浆态床反应器，所述浆态床反应器包括反应器壳体(1)、设置在所述反应器壳体(1)之内或之上的以下部件：上部出口(13)、导流管(17)、下部入口(12)以及浆态床层(3)，其中，在所述导流管(17)中设置有至少一个喷嘴，所述喷嘴的开口方向朝向下方或斜下方，所述方法包括以下步骤：i)从所述下部入口(12)将气态组分引入所述浆态床反应器，使得所述气态组分在所述导流管(17)的外壁和所述反应器壳体(1)的内壁之间的环形空间上升，同时带动该空间内浆态床层(3)的浆料随之上升,所述气态组分在所述浆料中发生反应；ii)所述反应的气态产物和未反应的气态组分上升离开所述浆态床层(3)，从所述浆态床反应器的上部出口(13)排出，而至少一部分浆料从所述导流管(17)的上部开口进入所述导流管(17)，沿着所述导流管(17)向下流动，从导流管(17)的下部出口流出进入环形空间，且至少一个所述喷嘴喷射气体、液体或者浆液；(iii)重复上述步骤(i)和(ii)。

【技术特征摘要】
1.一种用来进行浆态床反应的方法，该方法使用浆态床反应器，所述浆态床反应器包括反应器壳体(1)、设置在所述反应器壳体(1)之内或之上的以下部件：上部出口(13)、导流管(17)、下部入口(12)以及浆态床层(3)，其中，在所述导流管(17)中设置有至少一个喷嘴，所述喷嘴的开口方向朝向下方或斜下方，所述方法包括以下步骤：i)从所述下部入口(12)将气态组分引入所述浆态床反应器，使得所述气态组分在所述导流管(17)的外壁和所述反应器壳体(1)的内壁之间的环形空间上升，同时带动该空间内浆态床层(3)的浆料随之上升,所述气态组分在所述浆料中发生反应；ii)所述反应的气态产物和未反应的气态组分上升离开所述浆态床层(3)，从所述浆态床反应器的上部出口(13)排出，而至少一部分浆料从所述导流管(17)的上部开口进入所述导流管(17)，沿着所述导流管(17)向下流动，从导流管(17)的下部出口流出进入环形空间，且至少一个所述喷嘴喷射气体、液体或者浆液；(iii)重复上述步骤(i)和(ii)。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导流管(17)中设置多个喷嘴(19-1)，所述喷嘴(19-1)穿过所述导流管(17)的管壁，喷嘴(19-1)的开口方向与浆态床反应器轴向的夹角为0～90°。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导流管(17)中设置多个喷嘴(19-1)，所述喷嘴(19-1)穿过所述导流管(17)的管壁，喷嘴(19-1)的开口方向与浆态床反应器轴向的夹角为5～45°。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导流管(17)中设置多个喷嘴(19-1)，所述喷嘴(19-1)穿过所述导流管(17)的管壁，喷嘴(19-1)的开口方向与浆态床反应器轴向的夹角为25～30°。5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个喷嘴(19-1)沿导流管(17)内壁以分层螺旋形式设置，每层设置1～8个喷嘴；从所述导流管(17)的顶部观察的时候，所述多个喷嘴沿导流管(17)的周边均匀设置。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个喷嘴(19-1)沿导流管(17)内壁以分层螺旋形式设置，每层1个喷嘴；从所述导流管(17)的顶部观察的时候，所述多个喷嘴沿导流管(17)的周边均匀设置。7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，从所述导流管(17)的顶部观察的时候，所述多个喷嘴(19-1)的开口方向与所述导流管(17)管壁的切线的夹角为0～90°。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导流管(17)内部下端设置有一个莲蓬头形状的喷嘴(19-2)，所述莲蓬头形状的喷嘴(19-2)沿反应器轴线设置，开口向下。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述莲蓬头形状的喷嘴(19-2)的下缘距所述导流管(17)的下部出口0～1米，所述莲蓬头形状的开口所呈扇形的角度为10～90°。10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述莲蓬头形状的喷嘴(19-2)的下缘距所述导流管(17)的下部出口0.5米，所述莲蓬头形状的开口所呈扇形的角度为60°。11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导流管(17)包括位于其顶部的扩张口(18)，所述扩张口(18)的外表面上设置有多层平...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙予罕，廖波，刘小浩，王小泉，赵陆海波，张小莽，罗艳宁，王江峰，陈延，李晋平，刘斌，王东飞，安杰逻·阿莫里，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，山西潞安环保能源开发股份有限公司，上海碧科清洁能源技术有限公司，碧辟中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31