费托合成-费托合成反应器（煤制油技术课件）

固定床费托合成反应器目录费托合成反应器的类型01固定床费托合成反应器结构02固定床费托合成反应器操作温度03固定床费托合成反应器优点04固定床费托合成反应缺点05费托合成反应器的类型01费托合成生产工艺核心装置为合成反应器，目前开发应用的费托合成反应器主要有：1.固定床费托合成反应器2.循环流化床费托合成反应器3.固定流化床费托合成反应器4.浆态床费托合成反应器固定床费托合成反应器结构02固定床反应器最初由鲁尔化学(Ruhrchemir)和鲁齐(Lurge)两家公司合作开发完成，称为Arge反应器，1955年在南非建成投产。Arge反应器直径3米，由2052根管子组成，每根管子内径5厘米、长12米，反应器总体积48m3。管子内装填挤出式铁催化剂，管间为沸腾水，通过水汽化产生蒸汽将管内费托合成反应热移走。反应器操作温度为225℃、操作压力2.6MPa，约占产品50%的合成液蜡沿催化剂床层流下。固定床费托合成反应器操作温度03通常多管固定床反应器的径向温差为2～4℃，轴向温差为15～20℃。为防止催化剂失活和积碳，操作温度不能超过最高反应温度，否则产生的积碳易导致催化剂破碎和反应管堵塞，甚至需要更换催化剂。固定床中铁催化剂的使用温度不能超过260℃，温度过高会造成积碳并堵塞反应器。因主要产物为液蜡，所以操作温度一般控制在230℃左右。固定床费托合成反应器优点04易于操作；由于液体产品顺催化剂床层流下，催化剂和液体产品分离容易，适于费托蜡生产。由于合成气净化厂工作不稳定而剩余的少量的H2S，可由催化剂床层的上部吸附，床层的其它部分不受影响。固定床费托合成反应缺点05反应器制造昂贵。高气速流过催化剂床层所导致的高压降和所要求的尾气循环，提高了气体压缩成本。费托合成受扩散控制要求使用小催化剂颗粒，也导致了较高的床层压降。由于管程压降最高可达0.7MPa，反应器管束承受的应力较大。大直径反应器需要的管材厚度也非常大，造成反应器放大昂贵。固定床费托合成反应缺点05另外，装填了催化剂的管子也不能承受太大的操作温度变化。另外，根据要求的产品组成，需要定期更换铁基催化剂，因而反应器要具备特殊的可拆卸网格，使得反应器的设计变得十分复杂。重新装填催化剂需要许多维护工作，导致停车时间较长，干扰了生产的正常运行。循环流化床费托合成反应器目录循环流化床费托合成反应器的发展01循环流化床费托合成反应器的优点02循环流化床费托合成反应器的缺点03循环流化床费托合成反应器的操作条件04循环流化床费托合成反应器的发展0120世纪50年代，萨索尔对美国凯洛格(Kellogg)公司开发的循环流化床反应器(CFB)进行了第一阶段的500倍放大。放大后的反应器内径2.3米、高46米，生产能力1500桶/天，改进后的循环流化床反应器命名为Synthol的，成功运行了30年。后来萨索尔通过增加压力和尺寸，反应器的处理能力又得到了大幅度提升，达到6500桶/天的生产能力，催化剂为高密度铁基催化剂。循环流化床费托合成反应器的优点02压降低于固定床，气体阻力小、压缩成本降低。由于高气速造成的快速循环和返混，循环流化床的反应段近乎处于等温状态，催化剂床层的温差一般小于2℃，循环回路中温度的波动范围为30℃左右。循环流化床能够在运行过程中移走旧催化剂、加入新催化剂，因而可连续生产，提高了生产效率。循环流化床费托合成反应器的缺点03操作复杂。新物料和循环物料在200℃和2.5MPa条件下从反应器底部进入，会夹带起部分从竖管和滑阀流下来的350℃的催化剂，在催化剂沉积区域实现催化剂和气体的分离；物料气流经旋风分离器分离出绝大部分催化剂，分离效率通常可超过99.9%。循环流化床费托合成反应器的缺点03由于通过旋风分离器的高质量流率，使得剩余0.1%的催化剂量仍相当大，因而需要在旋风分离器下游再配备油洗涤器来脱除残存的细小催化剂颗粒，这就增加了设备成本并降低了系统的热效率。循环流化床费托合成反应器的缺点03另外，在线速度非常高的部位，由碳化铁颗粒所引起的磨损需要加陶瓷衬里来保护反应器壁，这又增加了反应器设备成本和停留时间。循环流化床费托合成反应器的操作条件04目前，循环流化床反应器一般在340℃、2.5MPa条件下操作。固定流化床费托合成反应器目录固定流化床费托合成反应器的发展01固定流化床费托合成反应器操作条件02固定流化床费托合成反应器的优点03固定流化床费托合成反应器的发展01由于循环流化床反应器存在不足，萨索尔又开发出了固定流化床费托合成反应器，即SAS反应器，包括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。固定流化床费托合成反应器的发展01固定流化床操作简单。净化原料气从反应器底部通过分布器进入反应器并穿过流化床层，床层内催化剂颗粒处于湍流状态但整体保持静止不动。与循环流化床反应器相比，固定流化床反应器除具有类似的选择性，还具有更高的转化率。固定流化床费托合成反应器的发展01因此，固定流化床反应器得到了快速发展，1983年开发出内径1米的演示装置，1989年开发出内径5米的工业化装置，1995年开发出直径8米的商业示范装置，1996年开发出直径10.7米的工业化固定流化床费托合成反应器，其生产能力达到20000桶/天。固定流化床费托合成反应器操作条件02固定流化床费托合成反应器的操作条件一般为340℃、2.0～4.0MPa，使用的铁催化剂一般也和循环流化床类似。固定流化床费托合成反应器的优点03在同等生产规模下，固定流化床费托合成反应器比循环流化床费托合成反应器制造成本更低，这是因为它体积小且不需要昂贵的支承结构；固定流化床反应器可以安装在裙座上，其支撑结构成本仅为循环流化床的5%。固定流化床费托合成反应器的优点03反应器内气体线速较低，基本上消除了磨蚀，从而减少了定期磨损检查和维护。反应器中压降较低，降低了气体压缩成本。积碳问题得到了有