本實用新型涉及節能環保設備技術領域，特別是一種具有反加熱裝置的費托合成反應器。

背景技術：

現有技術中，費托合成反應器的反加熱系統一般有以下兩種：

1、利用強制循環的費托合成反應器取熱系統，如圖2所示，通常在汽水分離器1的汽水空間的底部會連通有加熱管線13，外來的蒸汽14通過加熱管線13進入汽水分離器1的汽水空間，被加熱的爐水通過強制循環泵12的循環，起到廢熱鍋爐煮爐及反加熱物料的目的。

2、利用自然循環的費托合成反應器取熱系統，如圖3所示，通常是在上升管9的底部直接通入外來的蒸汽14，上升管9因此會發生劇烈的振動，且噪聲大，使得上升管9容易發生事故。

技術實現要素：

針對上述現有技術的廢熱鍋爐在進行熱循環時需要使用強制循環泵來完成循環造成的能源消耗較多以及避免管系事故的問題，本實用新型提出了一種具有反加熱裝置的費托合成反應器，利用反加熱裝置在費托合成反應未開始階段對所述費托合成反應器內的反應物及催化劑進行加熱，并在費托合成反應期間“取走”所述費托合成反應器內由費托合成反應產生的多余的熱量，且結構簡單，成本較低，不僅能夠減少整個裝置的能耗，而且能夠提高操作過程中裝置及設備的安全性。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：一種具有反加熱裝置的費托合成反應器，其包括反加熱裝置、三相漿態反應器、上升管和下降管，所述反加熱裝置包括汽水分離器，所述汽水分離器設置有汽水空間以及能夠與所述汽水空間連通的上升管接口和下降管接口，所述三相漿態反應器設置有汽水混合物出口和爐水入口，所述汽水混合物出口通過所述上升管連通所述上升管接口，所述下降管接口通過所述下降管連通所述爐水入口，所述反加熱裝置還包括設置于所述上升管上并能加熱所述上升管內的介質的加熱裝置。

如上所述的費托合成反應器，其中，所述上升管包括相互連通的豎直管和水平管，所述加熱裝置設置于所述上升管的豎直管的下端。

如上所述的費托合成反應器，其中，所述加熱裝置為蒸汽引射混合器，所述蒸汽引射混合器設置有引射器蒸汽入口和引射器混合段出口，且所述引射器蒸汽入口位于所述引射器混合段出口的下方；所述蒸汽引射混合器的最小流通截面積大于或者等于上升管的截面積。

如上所述的費托合成反應器，其中，所述引射器混合段出口的頂部與汽水分離器的水平方向的中心線之間的高度差為5米至10米。

如上所述的費托合成反應器，其中，當所述引射器混合段出口的頂部與所述汽水分離器的水平方向的中心線之間的高度差為5米時，所述汽水分離器的水平方向的中心線與所述三相漿態反應器的頂部之間的高度差為7.5米。

如上所述的費托合成反應器，其中，所述引射器蒸汽入口還連通有能連通或斷開的外來蒸汽管。

如上所述的費托合成反應器，其中，所述蒸汽引射混合器的水總質量流量為所述蒸汽引射混合器的額定產汽量的6倍至10倍；

當所述三相漿態反應器開工物料反加熱熱負荷大于所述三相漿態反應器的反應蒸發額定熱負荷的30％時，所述蒸汽引射混合器的總熱負荷為所述三相漿態反應器開工物料反加熱熱負荷；

當所述三相漿態反應器開工物料反加熱熱負荷小于所述三相漿態反應器的反應蒸發額定熱負荷的15％時，所述蒸汽引射混合器的總熱負荷為所述三相漿態反應器的反應蒸發額定熱負荷的15％至30％。

如上所述的費托合成反應器，其中，在豎直方向上，所述三相漿態反應器的底部設置有工藝物流入口，所述三相漿態反應器的頂部設置有工藝物流出口。

本實用新型的具有反加熱裝置的費托合成反應器，通過所述上升管和所述下降管連通所述汽水分離器和所述三相漿態反應器，并在所述上升管上設置加熱裝置，利用所述上升管內的所述汽水混合物與所述下降管內的所述爐水之間的密度差，利用自然循環的方式，使所述汽水分離器和所述三相漿態反應器之間形成一個自然循環系統，在費托合成反應未開始階段對所述費托合成反應器內的反應物及催化劑進行加熱，并在費托合成反應期間取走所述費托合成反應器內多余的熱量，結構簡單，成本低廉，所述具有反加熱裝置的費托合成反應器不僅能夠減少整個裝置的能耗，而且在操作過程中能夠提高裝置及設備的安全性。

附圖說明

圖1是本實用新型的具有反加熱裝置的費托合成反應器的結構示意圖；

圖2是現有技術的利用反應熱的強制循環的費托合成反應器的結構示意圖；

圖3是現有技術的利用反應熱的自然循環的費托合成反應器的結構示意圖。

附圖標記說明：

1、汽水分離器，101、上升管接口，102、下降管接口，2、加藥管，3、下降管，4、工藝物流入口，5、工藝物流出口，6、蒸汽引射混合器，7、三相漿態反應器，701、汽水混合物出口，702、爐水入口，801、引射器蒸汽入口，802、引射器混合段出口，803、外來蒸汽管，9、上升管，10、排污管，11、蒸汽放空管，12、強制循環泵、13、加熱管線，14、蒸汽。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1所示，本實用新型提出了一種具有反加熱裝置的費托合成反應器，其包括反加熱裝置、三相漿態反應器7、上升管9和下降管3，所述反加熱裝置包括汽水分離器1，所述汽水分離器1設置有汽水空間以及能夠與所述汽水空間連通的上升管接口101和下降管接口102，所述三相漿態反應器7設置有汽水混合物出口701和爐水入口702，所述汽水混合物出口701通過所述上升管9連通所述上升管接口101，所述下降管接口102通過所述下降管3連通所述爐水入口702，所述反加熱裝置還包括設置于所述上升管9上并能加熱所述上升管9內的介質的加熱裝置。

由于費托合成反應需要反應物和催化劑達到初始反應溫度后才能夠發生，而且費托合成反應又是強放熱反應，因此，在費托合成反應未開始階段需要對所述費托合成反應器內的反應物及催化劑進行加熱，并且在費托合成反應期間又需要及時地“取走”所述費托合成反應器內由費托合成反應產生的多余的熱量，才能保證所述費托合成反應器內的溫度達到費托合成反應達到正常的反應溫度，并使費托合成反應在等溫的條件下進行。為此，本實用新型的一種具有反加熱裝置的費托合成反應器，通過上升管9和下降管3連通所述汽水分離器1和三相漿態反應器7，并在所述上升管9上設置加熱裝置用于在費托合成反應未開始階段加熱所述上升管9內的介質，利用所述上升管9內的所述汽水混合物與所述下降管3內的所述爐水之間的密度差，利用自然循環的方式，使所述汽水分離器1和所述三相漿態反應器7形成一個自然循環系統，在費托合成反應未開始階段對所述費托合成反應器內的反應物及催化劑進行加熱，并在費托合成反應期間取走所述費托合成反應器內多余的熱量，結構簡單，成本低廉，所述具有反加熱裝置的費托合成反應器不僅能夠減少整個裝置的能耗，而且在操作過程中能夠提高裝置及設備的安全性。

在費托合成反應未開始階段，三相漿態反應器7內的爐水能夠通過所述汽水混合物出口701流入所述上升管9，所述爐水在流經所述上升管9上設置的所述加熱裝置時被加熱形成汽水混合物，所述上升管9內的所述汽水混合物的溫度升高、密度減小，依靠所述上升管9內的所述汽水混合物與所述下降管3內的所述爐水之間的密度差，以自然循環的方式，所述上升管9內的所述汽水混合物能夠通過所述上升管接口101進入所述汽水分離器1的汽水空間并釋放部分熱量，釋放部分熱量后，所述汽水混合物又轉換為爐水，所述爐水能夠通過所述下降管接口102流入所述下降管3并通過所述爐水入口702返回至所述三相漿態反應器7，而返回的所述爐水能夠將所述三相漿態反應器7內的反應物和催化劑加熱達到費托合成反應的初始反應溫度，使費托合成反應能夠順利發生。

在費托合成反應發生后，關閉所述再加熱裝置，由于自所述三相漿態反應器7的所述上升管接口101內流出的熱介質已經吸收了費托合成反應所釋放的熱量，所述上升管9內向上流動的所述汽水混合物的密度遠遠小于所述下降管3內向下流動的所述爐水的密度，依靠所述上升管9內的所述汽水混合物與所述下降管3內的所述爐水之間的密度差，以自然循環的方式，所述上升管9內的所述汽水混合物能夠通過所述上升管接口101進入所述汽水分離器1的汽水空間并釋放熱量，釋放部分熱量后的所述爐水能夠通過所述下降管接口102流入所述下降管3并通過所述爐水入口702返回至所述三相漿態反應器7，且所述爐水在吸收費托合成反應所釋放的熱量后繼續循環至所述汽水分離器1釋放熱量，從而達到使所述汽水分離器1取走費托合成反應發生時產生的多余的熱量的目的。

在一個具體的實施方式中，所述上升管9包括相互連通的豎直管和水平管，所述加熱裝置設置于所述上升管9的豎直管的下端，以確保所述加熱裝置能夠在所述爐水流至所述上升管9的豎直管時便對所述爐水進行加熱，使所述爐水盡快升溫形成汽水混合物，從而使所述汽水混合物在所述上升管9的豎直管內快速向上流動，以使三相漿態反應器7內未開始進行費托合成反應的反應物和催化劑能夠迅速達到費托合成反應的初始反應溫度，從而迅速進行費托合成反應。

所述加熱裝置選用為蒸汽引射混合器6，所述蒸汽引射混合器6設置有引射器蒸汽入口801和引射器混合段出口802，且所述引射器蒸汽入口801位于所述引射器混合段出口802的下方；所述蒸汽引射混合器6的最小流通截面積大于或等于上升管9的截面積。蒸汽引射混合器6的詳細結構屬于本領域的公知常識，在此不再贅述。

所述汽水分離器1和所述三相漿態反應器7形成的自然循環，還可以通過增加所述引射器混合段出口802的頂部與汽水分離器1的水平方向上的中心線之間的高度差，來增加推動所述上升管9內的汽水混合物上升和推動所述下降管3內的爐水下降的推動力。在一個可行的實施方式中，豎直方向上，所述引射器混合段出口801的上端面與汽水分離器1的水平方向上的中心線之間的距離為5米至10米。

在一個優選的實施方式中，所述引射器混合段出口802的頂部與所述汽水分離器1的水平方向的中心線之間的高度差為5米，所述汽水分離器1的水平方向的中心線與所述三相漿態反應器7的頂部之間的高度差為7.5米。

另外，所述蒸汽引射混合器6的所述引射器蒸汽入口801還連通有能連通或斷開的外來蒸汽管803。當所述熱介質為爐水時，通過外來蒸汽管803通入蒸汽來引射爐水，不僅能夠在費托合成反應未開始的階段通過自然循環來加熱進行費托合成反應的反應物和催化劑，還可以在煮爐期間提供熱源及循環動力，來達到煮爐的目的。

所述蒸汽引射混合器6的水總質量流量為所述蒸汽引射混合器6的額定產汽量的6倍至10倍，且所述蒸汽引射混合器6的總熱負荷為所述反加熱裝置的熱負荷與所述三相漿態反應器7的反應蒸發額定熱負荷的15％至30％中的較大值。所述反加熱裝置的熱負荷根據所述熱介質的溫升、比熱、體積、傳熱系數及加熱允許時間來確定。由于所述反加熱裝置的熱負荷主要由所述三相漿態反應器7開工物料反加熱熱負荷來決定，因此，當所述三相漿態反應器7開工物料反加熱熱負荷大于所述三相漿態反應器7的反應蒸發額定熱負荷的30％時，所述蒸汽引射混合器6的總熱負荷為所述三相漿態反應器7開工物料反加熱熱負荷；當所述三相漿態反應器7開工物料反加熱熱負荷小于所述三相漿態反應器7的反應蒸發額定熱負荷的15％時，所述蒸汽引射混合器6的總熱負荷為所述三相漿態反應器7的反應蒸發額定熱負荷的15％至30％。

具體的是，在豎直方向上，多個所述上升管接口101設置于所述汽水分離器1的中部，且每個所述上升管接口101連接有一個所述上升管9，多個所述下降管接口102設置于所述汽水分離器1的底部，且每個所述下降管接口102連接有一個所述下降管3。如圖1所示，所述汽水分離器1設置有三個所述上升管接口101(圖中僅示出為2個)和三個所述下降管接口102(圖中僅示出為1個)，相對應的，所述汽水分離器1連接有三個所述上升管9(圖中僅示出為2個)和三個所述下降管3(圖中僅示出為1個)。所述下降管3和所述上升管9均為L型結構。

如圖1所示的具體實施方式中，所述汽水分離器1的一端設置有加藥管2，所述汽水分離器1的另一端的底部設置有排污管10，所述汽水分離器1的另一端的頂部設置有能連通或斷開的蒸汽放空管11；在豎直方向上，所述三相漿態反應器7的底部設置有工藝物流入口4，所述三相漿態反應器7的頂部設置有工藝物流出口5。

下面以圖1為例對本實用新型的具有反加熱裝置的費托合成反應器作進一步陳述：

圖1所示的具有反加熱裝置的費托合成反應器，是費托合成反應自然循環取熱系統的一個獨立的子系統，同時還形成為一個廢熱鍋爐系統，其反應的熱負荷設計為13840kw，產低壓蒸汽22.1t/h。在自然循環的過程中，所述下降管3中所述爐水的流速可以為1m/s至2m/s，所述上升管9中的所述汽水混合物的流速可以為3m/s至5m/s。

選用的所述蒸汽引射混合器6的各個參數是：引射蒸汽壓力為4.0MPa，引射蒸汽量為1.97t/h，被引射入口爐水壓力為2.2MPa，爐水流量為73.7t/h，出口爐水壓力為2.24MPa，引射揚程為4mH₂O。

在費托合成反應未開始階段，三相漿態反應器7內的爐水通過所述汽水混合物出口701流入所述上升管9的水平管，并且在所述爐水流入所述上升管9的垂直管、經過所述蒸汽引射混合器6時被加熱形成汽水混合物，經過加熱的所述汽水混合物通過所述上升管接口101進入汽水分離器1的汽水空間并釋放熱量，釋放熱量后，所述汽水混合物又轉化為爐水，所述爐水通過所述下降管接口102流入所述下降管3，然后通過所述爐水入口702返回至所述三相漿態反應器7。

在費托合成反應發生后，關閉所述蒸汽引射混合器6，吸收了費托合成反應所釋放的熱量的汽水混合物自所述三相漿態反應器7的所述汽水混合物出口701流入所述上升管9，并通過所述上升管接口101進入汽水分離器1的汽水空間釋放熱量，釋放熱量后，所述汽水混合物又轉換為爐水，所述爐水通過所述下降管接口102流入所述下降管3并通過所述爐水入口702返回至所述三相漿態反應器7，并在再次吸收費托合成反應所釋放的熱量后繼續循環至汽水分離器1釋放熱量，從而取走費托合成反應發生時產生的多余的熱量。

經過工程的實踐驗證，本實用新型的具有反加熱裝置的費托合成反應器不僅能夠在費托合成反應未開始階段實現對所述三相漿態反應器7進行反加熱，使所述三相漿態反應器7內的反應物和催化劑迅速達到費托合成反應的初始反應溫度，而且還能夠在費托合成反應發生后，吸收費托合成反應發生時產生的多余的熱量，使費托合成反應達到正常的反應溫度，并使費托合成反應在等溫的條件下進行，同時，還能夠起到廢熱鍋爐煮爐的目的。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。而且需要說明的是，本實用新型的各組成部分并不僅限于上述整體應用，本實用新型的說明書中描述的各技術特征可以根據實際需要選擇一項單獨采用或選擇多項組合起來使用，因此，本實用新型理所應當地涵蓋了與本案創新點有關的其他組合及具體應用。