间接液化反应器

间接液化间接液化概念 间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应 使煤炭全部气化 转 化成合成气 一氧化碳和氢气的混合物 然后再在催化剂的作用下合成为液体 燃料的工艺技术 F T 合成反应器 SASOL 自 1955 年首次使用固定床反应器实现商业化生产以来 紧紧抓住 反应器技术和催化剂技术开发这两个关键环节 通过近五十年的持之以恒的研 究和开发 在煤间接液化费托合成工艺开发中走出了一条具有 SASOL 特色的 道路 迄今已拥有在世界上最为完整的固定床 循环流化床 固定流化床和浆 态床商业化反应器的系列技术 1 固定床反应器 固定床反应器 Arge 反应器 反应器 固定床反应器首先由鲁尔化学 Ruhrchemir 和鲁齐 Lurge 两家公司合作开发而成 简称 Arge 反应器 1955 年第一个商业化 Arge 反应器在南非建成投产 反应 器直径 3 米 由 2052 根管子组成 管内径 5 厘米 长 12 米 体积 40m3 管外为沸腾水 通过水的蒸发移走管内 的反应热 产生蒸汽 管内装填了挤出式铁催化剂 反 应器的操作条件是 225 C 2 6MPa 大约占产品 50 的 液蜡顺催化剂床层流下 基于 SASOL 的中试试验结果 一个操作压力 4 5 MPa 的 Arge 反应器在 1987 年投入使 用 管子和反应器的尺寸和 Arge 反应器基本一致 固定床反应器的优点有 易于操作 缺点 反应器制造昂贵 1 1 列管式反应器 TFB 由圆筒形壳体和内部竖置的管束组 成 管内填充催化剂 管外为加压饱和水 利用水的沸腾蒸发移热 其主要特点是液体产物易于收集 催化剂与重质烃易于分离等 其 缺点是存在着径向与轴向的温度梯度 催化剂难以控制在最佳的反 应温度 且易因局部过热而造成催化剂烧结 积炭 堵塞反应管 此外 结构复杂 价格较高 催化剂装卸困难也是其固有的缺点 2 浆态床反应器浆态床反应器 德国人在上世纪的 40 和 50 年代曾经研究过 三相鼓泡床反应器 但是没有商业化 SASOL 的 研发部门在二十世纪七十年代中期开始了对浆态 床反应器的研究 1990 年研发有了突破性进展 一个简单而高效的蜡分离装置成功地通过了测试 100 桶 天的中试装置于 1990 年正式开车 SASOL 于 1993 年 5 月实现了 ID 5m 20m 高 产能为 2500 桶 天的浆态床反应器的开工 2 1循环流化床 CFB 细粉催化剂在气流携带下上升 反应 然后在另一侧支管内旋风分离 沉降 催化剂循环 CFB反应器具有 产量高 在线装卸催化剂容易 反应时间长 热效率高等优点 其 缺点是结构复杂 操作复杂 设备投资费用高 放大困难等 3 循环流化床反应器循环流化床反应器 1955 年前后 萨索尔在其第一个工厂 Sasol I 中对 美国 Kellogg 公司开发 的循环流化床反应器 CFB 进行了第一阶段 的 500 倍的放大 放大 后的 反应器内径为 2 3 米 46 米高 生产能力 1500 桶 天 3 1固定流化床 FFB 催化剂在气流中悬浮 反应 FFB反应器 的优点是床层等温性好 选择性易于控制 反应器造价低 且具有 较高的油选择性 多用于高温F T合成 4 固定流化床反应器 鉴于循环流化床反应器的局限和缺陷 SASOL 开发成功了固定流化床反应 器 并命名为 SASOL Advanced Synthol 简称为 SAS 反应器 固定流化床反应器由以下部分组成 含气体分布器的容器 催化剂流化床 床层内的冷却管 以及从气体产物中分离夹带催化剂的旋风分离器 4 1浆态床反应器 SBCR 固体催化剂悬浮在液体介质中 合成气从 底部鼓泡穿过 与催化剂接触 反应 浆态床反应器是气 液 固 三相反应器 其优点 3在于 反应器中的机械搅拌或由气体分布 器产生的小气泡可以使催化剂在反应器浆液中均匀分散 气体与催 化剂接触更加充分 移热效率高 可有效避免催化剂因积碳 烧 结导致的失活 有效降低甲烷的产率 可以直接使用现代大型气化炉 生产的低氢气 一氧化碳比值 o 6 o 7 的合成原料气 生产操 作弹性大 合成气单程转化率高 几种反应器的比较几种反应器的比较 特征特征固定床固定床循环流化床循环流化床固定流化床固定流化床浆态床浆态床 热交换速率或散热热交换速率或散热慢中到高高高 系统内的热传导系统内的热传导差好好好 反应器直径限制反应器直径限制大约 8cm无无无 高气速下的压力降高气速下的压力降小中高中到高 气相停留时间分布气相停留时间分布窄窄宽窄到中 气相的轴向混合气相的轴向混合小小大小到中 催化剂的轴向混合催化剂的轴向混合无小大小到中 催化剂浓度催化剂浓度0 55 0 70 01 0 10 3 0 6最