运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法技术

提供一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器(10)的关闭方法。该三相浆态鼓泡塔反应器(10)具有向下引导的气体分配喷嘴(30)，气体分配喷嘴(30)浸没在固体颗粒材料的浆体(19)中，固体颗粒材料(19)悬浮在反应器容器(12)内的悬浮液中，其中气体分配喷嘴(30)与供气管线(26)流体连通，气体通过该供气管线(26)被供给到气体分配喷嘴(30)中，并通过气体分配喷嘴(30)向下注入到浆体(19)中，该方法包括突然停止供气管线(26)到气体分配喷嘴(30)间的气流，以留住气体分配喷嘴(30)内的气体，从而抑制淤浆向上进入到气体分配喷嘴(30)内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法。GLT(天然气液化)技术是烃类合成方法之一，用于生产液态燃料和化合物。在本方法中，天然气被重整以生产合成气，其主要包括氢气和一氧化碳。此外，也可以通过煤炭气化以工业规模生产合成气。通过费托烃类合成反应，合成气与费托催化剂在升温加压反应条件下接触生成烃。费托反应通常在三相浆态鼓泡塔反应器中进行。在这种反应器中，当被用于费托合成时，固体颗粒催化剂悬浮在液态烃相中，从而形成浆态床，以及，合成原料气体在低处(通常在反应器底部或靠近其底部处)被引入到该反应器中。当烃类合成反应发生时，气体鼓泡通过液相，并使催化剂保持悬浮。由于费托烃类合成反应的放热特性，因此为避免热点及催化剂活性后续降低，保持催化剂悬浮极其重要。合成原料气体通常由气体分配器引入到三相浆态鼓泡塔反应器中。例如，如WO 2012/08933所示，气体分配器可具有朝下的喷嘴或沿着导管或管道长度间隔排列的扩散器。设计这种气体分配器的目的之一在于将流体沿导管或管道长度均匀分配，其中喷嘴从导管或管道处向下突出，从而确保各个喷嘴都以几乎同等的速率排放气体。因此，气体分配器的重要要求之一是在整个反应器横截面提供均等的气体分配。这种操作方式通常能防止催化剂在一处浓度过高，或在反应器内形成停滞区。这种停滞区传热和传质特性差，可能会引起热点、开槽和不可控反应发生。淤浆不得进入气体分配器，尤其是在其含有催化剂时，更不可行。淤浆可能会阻碍气体流过气体分配器，并且催化剂的存在可能导致气体分配器内的温度失控升高。为确保气体均匀分配的气体分配器的设计的首选和原则是本领域所熟知的。因此，应当以这种方式设计气体分配器，即所有喷嘴均与反应器底部等距。例如，正如GB 2410906所教导，这可以通过在气体分配器下方安装平板、或者假底或地板创建二维水平面实现。然后，选用等长的喷嘴来构造该气体分配器就很容易，从而实现向下引导的喷嘴出口与平板之间等距，这进一步限定了淤浆容量的下限。可选地，正如WO 2005/094979所教导，喷嘴可安置于不同高度，或设定为不同长度，从而保证每个喷嘴出口与半球状反应器底部等距。针对气体分配器的设计，著名佩里化学工程师手册(第五版)提出建议：为了提供恰当分配，必须从分配器处限制气流以保持每个喷嘴间适当大的压降。因此，根据该教材，分配器间的压降应至少是床层压降的30％。尽管，在三相浆态鼓泡塔反应器正常运行期间，将气体稳定且高速地注入到反应器时，可以实现以上要求，但气体注入速率下降并最终完全停止时，反应器有计划地或紧急关闭期间，情况就并非如此。简言之，在分配器内低气流量条件下，每个喷嘴的压降自然降低时，很难保持以上条件。如果不能保持最小压降，由于分配器内气体分配不均，淤浆可能会浸入喷嘴。至此，已提议了各种用于浆态鼓泡塔反应器的气体分配器设计方案，其中，靠近反应器底部设置气体分配器是最受欢迎的。通常，随着气体被注入到浆态床，喷嘴设有同等大小的孔口以保持某一最小压降。这种压降确保了经过各种喷嘴的气体均匀分配。这些喷嘴通常还具有直径远大于孔口直径、且沿气流方向(例如向下并远离孔口)延伸的管道。这样，在气体进入浆态床前，气体流速得以降低，进而减少气体喷流的动量和动能以防止或减少催化剂的机械损伤。在有计划地或无计划地关闭三相浆态鼓泡塔反应器期间，气体分配器内的气流量随时间不断减少直至停止。在气流量减少期间，会发生低气流量情况，气体分配器内压降降至所要求的最低点以下，导致各个喷嘴内气体分配不均。于是，淤浆特别容易进入那些气体接收量最小的喷嘴，这会阻塞喷嘴，引起热耗散或催化剂分解。GB 2410906公开了一种气体分配器，该气体分配器下面设有一块平的且有孔的板以支撑沉淀的固体颗粒。至少部分气体分配器喷嘴朝下，这有助于清除带孔板上的一些催化剂颗粒。该对比文件确认了与干扰浆态反应器内正常气流量相关的问题，即淤浆进入喷洒器和催化剂的沉淀可能引起热点。该对比文件提出一种技术方案，其包括一种具有进口和出口的气体分配器，其中，进口与清洁液管线连接，出口与集气容器连接。进口管线、清洁液管线及出口管线上均安装有阀门。当气体注入中断导致淤浆回流到气体分配器时，从气体分配器到集气容器之间，淤浆可由清洁液冲洗。因此，该对比文件教导了一种在淤浆进入后的气体分配器淤浆清洁方法，其需要一套复杂的管道系统、一系列以特定顺序开关的阀门以及若干附加容器。该对比文件还提到液体激冷喷洒器的可能性，其通常设置在气体分配器上方，并且可引入激冷流体到浆态床以防止温度剧增。US 2012/0177539公开了用于费托烃类合成的浆态鼓泡塔反应器，其中，备用气体供应管线与合成气体供应管线连接。当停止合成气体供应时，操作第一个开/关阀门关闭合成气体供应。随后，打开第二个开/关阀门使得惰性气体经由备用气体供应管线进入气体分配器。惰性气体可以在反应器外的容器中受压储存，并能通过备用气体供应管线排出到气体分配器内。该对比文件教导在保持向反应器的惰性气体气流的同时，可避免淤浆浸入到气体分配器。加热反应器内所容之物以避免其凝固，并辅助惰性气体流引起的催化剂悬浮。根据该比文件，有必要保持惰性气体气流以防止淤浆进入气体分配器。WO 2007/086612公开了一种气体分配器，其具有朝下的喷嘴，且其下方安装有水平隔板构件，使得从喷嘴中喷出的气体辅助可能已经沉淀在水平隔板构件上的催化剂颗粒进行再分散。在气体注入中断的情况下，还未提出解决淤浆进入气体分配器问题的方案。WO 2005/094979公开了一种气体分配器，其具有位于反应器内的朝下的喷嘴，该反应器具有一弯曲或半球形底部，其特征在于所有喷嘴均与反应器底部等距。然而，还未提出当气体注入中断时，防止淤浆浸入喷嘴的解决方案。WO 2005/084790也意识到费托浆态床反应器内淤浆进入气体分配器的问题，并提议使用朝下的排气口，其恰好位于气体分配系统的主体下方(优选在1-3米之间)，从而防止淤浆进入到气体分配系统内。此外，还公开了注入合适液流到气流中，该气流流经气体分配系统以去除催化剂颗粒。由于气体分配系统内的气体流动模式大体向下，因此注入的液体会冲掉一些可能出现在气体分配系统中的催化剂颗粒或沉淀物。尽管，排气口与气体分配器主体的高度差可以阻止淤浆直接向上进入到气体分配器的主体中，但在低注入气流量期间，仍不可避免淤浆渗入排气口或喷嘴。当恢复正常运行后，抛开其他问题，需要冲洗出喷嘴内的淤浆，因为淤浆可能会给催化剂带来机械压力或引起喷嘴堵塞。此外，为设置气体分配系统主体与排气口或喷嘴之间的必要高度差而设定的气体分配系统的大小，也消耗了反应器相当大的容积。简言之，过去已提出一些通过保持气体分配器喷嘴内气流量防止淤浆进入的方法。也已提议了一些在淤浆进入后，去除气体分配器内淤浆的方法。然而，仍然还需要一种反应器的关闭方法，即防止淤浆进入气体分配器，但不需要保持喷嘴内的气流量。根据本专利技术，提供了一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法，该三相浆态鼓泡塔反应器具有向下引导的气体分配喷嘴，该向下引导的气体分配喷嘴浸在含有固体颗粒材料的浆体中，该固体颗粒材料悬浮在反应器容器内的悬浮液中，其中所述气体分配喷嘴与供气管线流体连通，气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法，所述三相浆态鼓泡塔反应器具有向下引导的气体分配喷嘴，所述气体分配喷嘴浸没在固体颗粒材料的浆体中，所述固体颗粒材料悬浮在反应器容器内的悬浮液中，其中所述气体分配喷嘴与供气管线流体连通，气体通过所述供气管线被供给到所述气体分配喷嘴中，通过所述气体分配喷嘴所述气体被向下注入到所述浆体中，所述方法包括：突然停止从所述供气管线到所述气体分配喷嘴的气流，以留住所述气体分配喷嘴内的气体，进而抑制淤浆向上进入到所述气体分配喷嘴内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.11 ZA 2013/093501.一种运行中的三相浆态鼓泡塔反应器的关闭方法，所述三相浆态鼓泡塔反应器具有向下引导的气体分配喷嘴，所述气体分配喷嘴浸没在固体颗粒材料的浆体中，所述固体颗粒材料悬浮在反应器容器内的悬浮液中，其中所述气体分配喷嘴与供气管线流体连通，气体通过所述供气管线被供给到所述气体分配喷嘴中，通过所述气体分配喷嘴所述气体被向下注入到所述浆体中，所述方法包括：突然停止从所述供气管线到所述气体分配喷嘴的气流，以留住所述气体分配喷嘴内的气体，进而抑制淤浆向上进入到所述气体分配喷嘴内。2.如权利要求1所述的方法，其中，突然停止从所述供气管线到所述气体分配喷嘴的气流包含：激活所述供气管线中的快速响应阀，以使所述供气管线与所述气体分配喷嘴断开。3.如权利要求2所述的方法，其中，所述快速响应阀的响应时间为1-10秒之间。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，所述气体分配喷嘴具有位于同一高度的出口。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其包括：在突然停止从所述供气管线到向下引导的所述气体分配喷嘴间的惰性气体气流以留住向下引导的所述气体分配喷嘴内的惰性气体，从而抑制淤浆向上进入到所述向下引导的气体分配喷嘴内之前，先用惰性气体气流替代流向向下引导的所述气体分配喷嘴的所述活性气体的气流，至少用所述惰性气体部分地将活性气体冲出向下引导的所述气体分配喷嘴，从而至少部分地替代向下引导的所述气体分配喷嘴内的所述活性气体。6.如权利要求5所述的方法，其中，所述惰性气体选自由一种或多种稀有气体、氮气以及其它气体组成的组，所述组中的气体在所述反应器容器的正常运行条件下，不参与所述反应器容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·P·斯泰恩伯格，D·D·金列尔，
申请(专利权)人：沙索技术有限公司，
类型：发明
国别省市：南非;ZA