一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法
一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及费托合成领域，特别涉及一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着石油资源的日益减少，以及人类对保护生态环境要求的日益严格，世界对洁净液体燃料的需求急剧增加，为了满足这种需求，各国科研工作者致力于研宄开发洁净燃料油生产技术，其中以费托(Fischer-Tropsch)合成技术最受瞩目。典型的费托合成工艺流程为:首先，煤/天然气经气化或部分氧化、重整转化为合成气，再将合成气脱硫、脱氧净化后，根据采用的费托合成工艺条件及催化剂，调整H/C0比，然后进入费托合成反应器制取混合烃。最后，合成产物经分离加工改质后即可得到不同目标产品。
[0003]费托合成反应器是合成油技术的核心反应器，已报道的费托合成反应器有多种形式，包括固定床、流化床和浆态床等。由于费托合成浆态床反应器具有温度均匀易控、气速操作范围宽、催化剂可在线置换等优点，因此，目前国内外广泛采用该类型反应器。但是，在浆态床反应器中，合成的液体产品由于高分子量而具有较高的沸点，不容易汽化，因此通常以液态的形式在合成反应器内部积累，必须定期或连续地将其从反应器内部排出，从而保证反应器的正常运转。在排蜡过程中，为了保证高转化率，同时避免催化剂损失，需将催化剂细粉从合成蜡产物中分离出来，让其返回反应器；另外，合成蜡的进一步加工改质流程也对固体催化剂的含量有严格的要求。
[0004]然而，在费托合成浆态床反应器中，催化剂颗粒直径因其制备技术限制而一般具有20?150 μ m的宽范围分布，既容易发生催化剂大颗粒在费托合成反应生成蜡中沉积，也容易发生催化剂小颗粒被反应产物携带出的现象；催化剂颗粒混杂在费托合成反应生成蜡中形成浆液，在从反应器中抽出蜡时需要对催化剂颗粒进行有效分离，使催化剂保留在反应器内继续参与反应。
[0005]美国专利USP 3829478公开了一种典型的浆态床外分离系统。该系统从反应器内浆液相上部将含催化剂的浆液引出反应器外，然后通过气液分离将分离出的气相送回反应器，液相进入浆液沉降罐；在沉降罐中，催化剂颗粒依靠重力沉降至底部；底部富含催化剂颗粒的浆液循环返回反应器，上部基本不含催化剂颗粒的液体由沉降罐上部引出。该方法主要是通过重力沉降来实现催化剂颗粒和液体产品的分离，因此沉降过程较长，且沉降分离罐尺寸较大。专利W002/96840 Al公开了一种磁分离器，在浆液的外循环主管道外侧增设T形磁铁。当含有催化剂的浆液流过时，部分催化剂颗粒被磁场吸附到管壁上，使得从支管流出的浆液中催化剂浓度相应降低，这部分浆液再进入下游的过滤装置分离出重质烃。该方法可在一定程度上减轻过滤装置的操作负荷，但设备相对复杂，且浆液的外循环主管道壁上所吸附催化剂的回收、利用存在一定困难。
[0006]因此，为了保证费托合成蜡质量，维持浆态反应器的正常运转，降低催化剂的损失，开发一项连续有效、经济合理的固-液分离技术对于浆态床费托合成的工业化目标而言是十分必要的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法，以解决浆态床反应器合成产物分离困难的问题，保证浆态床反应器合成产物的连续、高效分离。
[0008]为实现上述发明目的的第一方面，本发明采用以下技术方案:
[0009]一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统，所述费托合成产物分离系统包括:
[0010]第一过滤装置，用于对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；
[0011]第一分离装置，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和
[0012]汽提塔，用于对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔的上部设有液相进料口，用于接收来自所述第一分离装置的液相产物；所述汽提塔的下部设有蒸汽入口，用于接收汽提用蒸汽；所述汽提塔还设有位于所述液相进料口与蒸汽入口之间的气相进料口，以及位于所述气相进料口与所述液相进料口之间的产物出口，所述气相进料口用于接收来自所述第一分离装置的气相产物；所述产物出口用于排出固含量合格的费托合成产物。
[0013]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述第一过滤装置包括壳体、过滤单元和助滤板，所述过滤单元设置在所述壳体内；所述壳体的侧壁上设有浆料流入口，用于接收来自所述浆态床反应器的待分离产物，所述壳体的底部设有浆料流出口，用于使过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；所述助滤板沿纵向设置于所述浆料流入口与所述过滤单元之间，并且所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间留有距离。
[0014]优选地，所述壳体呈圆筒形，所述助滤板与所述浆料流入口之间的距离为所述壳体直径的1/5-2/5 ;所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间的距离为所述壳体高度的
0.1-0.3倍；进一步优选地，所述助滤板与所述浆料流入口之间的距离为所述壳体直径的1/4-1/3，所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间的距离为所述壳体高度的0.15-0.25倍，以提高其对费托合成产物的初步分离效果。
[0015]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述助滤板包括本体、位于所述本体下端的第一斜板和位于所述本体下端的第二斜板，所述第一斜板在所述本体上端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角；所述第二斜板在所述本体下端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角。进一步优选地，所述第一斜板和第二斜板与所述本体的夹角为100-150°，更进一步优选为110-120°，以进一步提高初步分离效果。
[0016]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述过滤单元包括至少一个过滤管件，所述过滤管件包括外过滤管、内过滤管、外出料管和内出料管，所述内过滤管设置在所述外过滤管内部，并且所述内过滤管的滤孔直径小于所述外过滤管的滤孔直径；所述外过滤管的上部设有外反冲洗口，用于向所述外过滤管内引入反冲洗液，所述内过滤管的上部设有内反冲洗口，用于向所述内过滤管内引入反冲洗液；所述外出料管连接至所述外过滤管的底部，用于引出所述外过滤管与内过滤管之间的过滤产物并送回所述反应器；所述内出料管连接至所述内过滤管的底部，用于引出所述内过滤管内的过滤产物。本发明的过滤管件沿纵向设置在反应器的中部，可以减小对反应器内浆料流动的阻挠，同时纵向流动的浆料还可以有效去除过滤管件表面附着的固体阻塞物，提高过滤效率。
[0017]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述外过滤管上设有非过滤段，所述非过滤段位于所述外过滤管的下部，例如所述非过滤段的长度不超过所述外过滤管长度的1/2，所述内过滤管位于所述非过滤段内，这种设计可以使得经外过滤管过滤进入的反应产物不会在惯性的作用下直接作用于所述内过滤管的表面，而是向下流动，在所述外过滤管的下部与所述内过滤管接触，由于反应产物与所述内过滤管的过滤表面平行，从而带走附着于所述内过滤管表面的催化剂颗粒，有助于保持滤孔畅通，提高过滤效率。
[0018]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述外过滤管的滤孔直径为15-60微米，开孔率不小于30 %，所述内过滤管的滤孔直径为1-10微米，开孔率不小于60 %，所述外过滤管的直径不小于所述内过滤管直径的1.5倍；进一步优选地，所述外过滤管的滤孔直径为20-50微米，开孔率不小于35% ;所述内过滤管的滤孔直径为2-8微米，开孔率不小于65%，所述外过滤管的直径为 所述内过滤管直径的1.5-3倍；更进一步优选地，所述外过滤管的滤孔直径为30-40微米，开孔率为40-50% ;所述内过滤管的滤孔直径为4-6微米，开孔率为70-80%，所述外过滤管的直径为所述内过滤管直径的1.8-2.5倍。
[0019]在本发明中，为了提高过滤效率，所述第一过滤装置优选设有多组，比如3-12组、或者5-8组，每组第一过滤装置内设置3-30根，优选5-25根，更优选10-20根过滤管件。
[0020]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述第一分离装置包括:
[0021]第一分离罐，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口 ；和
[0022]第二分离罐，用于对来自所述第一分离罐的气相产物进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口、气相产物送至所述汽提塔的气相进料口。本发明通过设置两级分离罐，使得第一分离罐中仍可保持较高的温度，而只需使第二分离罐中的温度相应降低，避免了采用单个分离罐时需要将物料全部降低到相应温度的情况，有利于节能及后续汽提。
[0023]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述费托合成产物分离系统还包括第二分离装置，所述第二分离装置包括:
[0024]冷凝器，用于对所述汽提塔的塔顶出料进行冷凝；和
[0025]分离器，用于对来自所述冷凝器的冷凝产物进行分离；所述分离器为卧式罐体分离器，在所述分离器内设有从其底部向上延伸的溢流板，从而将所述分离器分为位于所述溢流板一侧的进料区和位于所述溢流板另一侧的溢流区；所述进料区的顶部设有冷凝器进料管、底部设有排水管，所述溢流区的顶部设有气相出口管、底部设有液相出口管，用于排出固含量合格的费托合成产物。
[0026]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述费托合成产物分离系统还包括第二过滤装置，所述第二过滤装置包括:
[0027]第一过滤器，用于对所述汽提塔的塔底出料进行过滤；
[0028]脱附罐，用于使所述第一过滤器的滤液与助滤剂充分混合；和
[0029]第二过滤器，用于对来自所述脱附罐的物料进行过滤，得到固含量合格的费托合成产物。
[0030]为实现上述发明目的的第二方面，本发明采用以下技术方案:
[0031]一种利用上述的费托合成产物分离费托合成产物的方法，分离费托合成产物的方法，所述方法包括利用所述第一过滤装置对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；利用所述第一分离装置对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和在水蒸汽的作用下，利用所述汽提塔对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，并通过所述产物出口排出固含量合格的费托合成产物。
[0032]根据本发明的方法，优选地，所述方法还包括利用所述第二分离装置对所述汽提塔的塔顶出料进行分离，并通过所述分离器的液相出口管线排出固含量合格的费托合成产物；利用所述第二过滤装置对所述汽提塔的塔底出料进行过滤，并通过第二过滤器得到固含量合格的费托合成产物。
[0033]根据本发明的方法，优选地，所述第一分离装置的进料流量为所述第一过滤装置的进料流量的0.25-0.5倍、固含量不大于60ppm ;所述汽提塔的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置的进料流量的0.75-0.9倍；所述汽提塔的塔底出料流量为所述汽提塔的液相进料口的进料流量0.3-0.5倍，固含量为所述第一分离装置进料固含量的2-3.8倍，其中，所述流量均为体积流量。进一步优选地，所述第一分离装置的进料流量为所述第一过滤装置的进料流量的0.3-0.4倍、固含量不大于50ppm ;所述汽提塔的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置的进料流量的0.8-0.85倍；所述汽提塔的塔底出料流量为所述汽提塔的液相进料口的进料流量0.35-0.45倍，固含量为所述第一分离装置进料固含量的
2.3-3.4 倍。
[0034]本发明在对费托合成产物进行分离时，通过第一过滤装置对物料进行预分离，由于允许滤液中具有一定的固含量(例如不大于60ppm)，从而有利于保持较高过滤效率；并且，来自第一过滤装置的滤液经第一分离装置分离成气液两相后分别送入汽提塔，有利于降低汽提塔负荷，提高汽提效果；另外，经汽提塔分离后，可以得到不少于汽提塔液相进料流量30%的合格产物，塔顶出料经分离后同样可以得到合格产物，而塔底出料则可以浓缩绝大部分固相颗粒，虽然其固相含量高，流量小，非常适合于后续集中过滤处理，且无需大型设备，过滤效率高。因此，本发明通过各装置的配合实现产物分离，分离过程设计科学、合理，解决了浆态床反应器合成产物分离困难的问题，可以保证浆态床反应器合成产物的连续、高效分离。
【附图说明】
[0035]图1为本发明的费托合成产物分离系统的结构示意图；
[0036]图2为图1中第一过滤装置的一种实施方式的结构示意图；
[0037]图3为本发明第一过滤装置中过滤单元的过滤管件的一种实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0038]以下结合附图对本发明进行详细说明，但本发明并非仅限于此。
[0039]如图1所示，本发明提供的浆态床反应器的费托合成产物分离系统包括第一过滤装置2、第一分离装置3和汽提塔4。
[0040]其中，所述第一过滤装置2用于对来自浆态床反应器I的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器1，以继续反应。在一个优选实施方式中，如图2所示，所述第一过滤装置2包括壳体21、过滤单元7和助滤板8，所述过滤单元7设置在所述壳体21内；所述壳体21的侧壁上设有浆料流入口 22，用于接收来自所述浆态床反应器I的待分离产物，所述壳体21的底部设有浆料流出口 23，用于使过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器I ;所述助滤板8沿纵向设置于所述浆料流入口 22与所述过滤单元7之间，并且所述助滤板8的上端和下端均与所述壳体21之间留有距离。
[0041]在本发明中，来自浆态床反应器I的带有催化剂颗粒的费托合成产物通过浆料流入口 22进入壳体21内，在所述助滤板8的阻挡下，可以形成初步的分离，即含催化剂颗粒较少的一部分费托合成产物从所述助滤板8上端流过，含有催化剂颗粒较多的另一部分费托合成产物从所述助滤板8的下端流过，并且由于所述壳体21的底部设有浆料流出口 23，因此所述过滤单元7主要对含有催化剂颗粒较少的费托合成产物进行过滤，降低了过滤单元7的过滤负荷，并且设置所述助滤板8还可以防止费托合成产物在进入壳体21内的过程中产生鼓涌现象，引起液位波动，造成操作不稳定。经过所述过滤单元7过滤得到的滤液继续进入第一分离装置进行分离3，过滤后剩余的产物含有较多催化剂颗粒，返回所述浆态床反应器I继续催化费托合成反应。
[0042]在本发明的一个优选实施方式中，所述壳体21呈圆筒形，所述助滤板8与所述浆料流入口 22之间的距离为所述壳体21直径的1/5-2/5，所述助滤板8的上端和下端与所述壳体21之间的距离为所述壳体21高度的0.1-0.3倍；进一步优选地，所述助滤板8与所述浆料流入口 22之间的距离为所述壳体I直径的1/4-1/3，所述助滤板8的上端和下端与所述壳体21之间的距离为所述壳体21高度的0.15-0.25倍，以提高其对费托合成产物的初步分离效果。
[0043]在本发明的一个优选实施方式中，如图2所示，所述助滤板8包括本体81、位于所述本体81上端的第 一斜板82和位于所述本体81下端的第二斜板83，所述第一斜板82在所述本体81上端倾斜向内(即倾向于所述壳体21的中心轴)设置，并且与所述本体81的夹角α为钝角；所述第二斜板83在所述本体81下端倾斜向内设置，并且与所述本体81的夹角β为钝角。优选地，所述第一斜板82和第二斜板83与所述本体81的夹角为100-150°，进一步优选为110-120°，从而使得费托合成产物在流过所述助滤板8时具有一个水平方向的速度分量，减小壳体21内物流的返混与阻力，以进一步提高初步分离效果。
[0044]在本发明中，所述过滤单元7设置在所述壳体21内，用于对所述壳体21内的费托合成产物中的催化剂颗粒进行过滤分离。在一个实施例中，所述过滤单元7包括一个或多个过滤管件9，所述过滤管件9上设有滤孔(图中未标出)，所述过滤管件9底部设有滤液出口(图中未标出)，本领域技术人员可以理解，当所述过滤管件9设有多个时，所述过滤单元7的滤液可以通过所述滤液出口汇集后引出。
[0045]在另一个实施例中，如图3所示，所述过滤管件9包括外过滤管91、内过滤管92、外出料管93和内出料管94，所述内过滤管92设置在所述外过滤管91的内部，并且所述内过滤管92的滤孔直径小于所述外过滤管91的滤孔直径；所述外过滤管91的上部设有外反冲洗口 911，用于向所述外过滤管91内引入反冲洗液，所述内过滤管92的上部设有内反冲洗口 921，用于向所述内过滤管92内引入反冲洗液；所述外出料管93连接至所述外过滤管91的底部，用于引出所述外过滤管91与内过滤管92之间的过滤产物；所述内出料管94连接至所述内过滤管92的底部，用于引出所述内过滤管92内的过滤产物。优选地，所述外过滤管91的滤孔直径为15-60微米，开孔率不小于30 %，所述内过滤管92的滤孔直径为1_10微米，开孔率不小于60%，所述外过滤管91的直径不小于所述内过滤管92直径的1.5倍；进一步优选地，所述外过滤管91的滤孔直径为20-50微米，开孔率不小于35% ;所述内过滤管92的滤孔直径为2-8微米，开孔率不小于65 %，所述外过滤管91的直径为所述内过滤管92直径的1.5-3倍；更进一步优选地，所述外过滤管91的滤孔直径为30-40微米，开孔率为40-50% ;所述内过滤管92的滤孔直径为4-6微米，开孔率为70-80%，所述外过滤管91的直径为所述内过滤管92直径的1.8-2.5倍。
[0046]在本发明中，待分离的费托合成产物经所述外过滤管91过滤脱除大部分催化剂后进入外过滤管91内，在所述外过滤管91内进一步经所述内过滤管92过滤脱除细小的催化剂颗粒后经所述内出料管94引出，所述外过滤管91与内过滤管92之间剩余的物料经所述外出料管93引出，可以进一步送入储罐或送回所述浆态床反应器I ο通过两级过滤，可以有效防止滤孔阻塞，提高过滤效率，尤其适合于本发明的费托合成产物。另外，本发明的过滤管件还可以利用所述外反冲洗口 911和内反冲洗口 921定期引入冲洗液对所述外过滤管91和内过滤管92进行反冲洗，以减小过滤阻力。
[0047]在本发明的过滤管件9的一个优选实施例中，所述外过滤管91设有非过滤段912 (即不设置滤孔的部分)，所述非过滤段912位于所述外过滤管91的下部，所述内过滤管92位于所述非过滤段912内。这种设计可以使得经外过滤管91过滤进入的反应产物不会在惯性的作用下直接作用于所述内过滤管92的表面，而是向下流动，在所述外过滤管91的下部与所述内过滤管92接触，由于反应产物的流动方向与所述内过滤管92的过滤表面平行，从而可以带走附着于所述内过滤管92表面的催化剂颗粒，有助于保持滤孔畅通，提高过滤效率。
[0048]本领域技术人员可以理解，为了提高过滤效率，所述第一过滤装置可以设有多组，比如3-12组、或者5-8组，每组第一过滤装置内设置3-30根，优选5_25根，更优选10-20根过滤管件，以提高过滤速率。
[0049]所述第一分离装置3用于对来自所述第一过滤装置2的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物。所述汽提塔4用于对来自所述第一分离装置3的气相产物和液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔4的上部设有液相进料口(图中未标出)，用于接收来自所述第一分离装置3的液相产物；所述汽提塔4的下部设有蒸汽入口(图中未标出)，用于接收汽提用蒸汽；所述汽提塔4还设有位于所述液相进料口与蒸汽入口之间的气相进料口(图中未标出)，以及位于所述气相进料口与所述液相进料口之间的产物出口(图中未标出)，所述气相进料口用于接收来自所述第一分离装置的气相产物；所述产物出口用于排出固含量合格的费托合成产物(即催化剂脱除量达到要求的费托合成产物，以下简称合格产物)，例如固含量小于2ppm。
[0050]在一个优选的实施方式中，所述第一分离装置3包括第一分离罐31和第二分离罐32，所述第一分离罐31用于对来自所述第一过滤装置2的滤液进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔4的液相进料口 ；所述第二分离罐32用于对来自所述第一分离罐31的气相产物进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔4的液相进料口、气相产物送至所述汽提塔4的气相进料口。
[0051]在本发明的一个优选实施方式中，所述费托合成产物分离系统还包括第二分离装置5和第二过滤装置6。所述第二分离装置5包括冷凝器51和分离器52，所述冷凝器51用于对所述汽提塔4的塔顶出料进行冷凝；所述分离器52用于对来自所述冷凝器51的冷凝产物进行分离；所述分离器52为卧式罐体分离器，在所述分离器52内设有从其底部向上延伸的溢流板53，从而将所述分离器分为位于所述溢流板53 —侧的进料区和位于所述溢流板53另一侧的溢流区；所述进料区的顶部设有冷凝器进料管54、底部设有排水管55，所述溢流区的顶部设有气相出口管56、底部设有液相出口管57，用于排出合格产物。
[0052]所述第二过滤装置6包括第一过滤器61、脱附罐62和第二过滤器63，所述第一过滤器61用于对所述汽提塔4的塔底出料进行过滤；所述脱附罐62用于使所述第一过滤器61的滤液与助滤剂充分混合；所述第二过滤器63用于对来自所述脱附罐62的物料进行过滤，得到合格产物。
[0053]运行时，来自所述第一过滤装置2的滤液进入所述第一分离罐31进行气液分离，所得气相产物进一步进行第二分离罐32进行气液分离，第二分离罐32的气相产物经气相进料口进入汽提塔4，第一分离器31和第二分离器32的液相产物经液相进料口进入汽提塔4，汽提所用水蒸汽经蒸汽入口进入汽提塔4进行汽提，汽提后，合格产物经产物出口排出。汽提塔4塔顶出料物进入第二分离装置5，经冷凝器51冷凝后进入分离器52中分离，水相自排水管排出55，气相自气相出口管56排出，合格产物自液相出口管57排出。汽提塔4塔低出料进入第二过滤装置6，经第一过滤器61过滤后，在脱附罐62将助滤剂(例如白土和硅藻土)与第一过滤器61的滤液充分混合，以吸附滤液中的微小颗粒，然后通过第二过滤器63过滤得到合格产物。
[0054]本发明还提供一种利用上述费托合成产物分离系统分离费托合成产物的方法，所述方法包括利用所述第一过滤装置2对来自浆态床反应器I的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器I ;利用所述第一分离装置3对来自所述第一过滤装置2的滤液进行气液分离，以得到气相产物和液相产物；和在水蒸汽的作用下，利用所述汽提塔4对来自所述第一分离装置3的气相产物和液相产物进行汽提分离，并通过所述产物出口排出合格产物。
[0055]在一个优选实施方式中，所述方法还包括利用所述第二分离 装置5对所述汽提塔4的塔顶出料进行分离，并通过所述分离器52的液相出口管57排出合格产物；利用所述第二过滤装置6对所述汽提塔4的塔底出料进行过滤，并通过第二过滤器63过滤得到合格产物。
[0056]在本发明的一个优选实施方式中，所述第一分离装置3的进料流量为所述第一过滤装置2的进料流量的0.25-0.5倍、固含量不大于60ppm ;所述汽提塔4的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置3的进料流量的0.75-0.9倍；所述汽提塔4的塔底出料流量为所述汽提塔4的液相进料口的进料流量0.3-0.5倍，固含量为所述第一分离装置3进料固含量的2-3.8倍；进一步优选地，所述第一分离装置3的进料流量为所述第一过滤装置2的进料流量的0.3-0.4倍、固含量不大于50ppm(例如40-50ppm);所述汽提塔4的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置3的进料流量的0.8-0.85倍；所述汽提塔4的塔底出料流量为所述汽提塔4的液相进料口的进料流量0.35-0.45倍，固含量为所述第一分离装置3进料固含量的2.3-3.4倍。
【主权项】
1.一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统，所述费托合成产物分离系统包括: 第一过滤装置，用于对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器； 第一分离装置，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和 汽提塔，用于对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔的上部设有液相进料口，用于接收来自所述第一分离装置的液相产物；所述汽提塔的下部设有蒸汽入口，用于接收汽提用蒸汽；所述汽提塔还设有位于所述液相进料口与蒸汽入口之间的气相进料口，以及位于所述气相进料口与所述液相进料口之间的产物出口，所述气相进料口用于接收来自所述第一分离装置的气相产物；所述产物出口用于排出固含量合格的费托合成产物。2.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述第一过滤装置包括壳体、过滤单元和助滤板，所述过滤单元设置在所述壳体内；所述壳体的侧壁上设有浆料流入口，用于接收来自所述浆态床反应器的待分离产物，所述壳体的底部设有浆料流出口，用于使过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；所述助滤板沿纵向设置于所述浆料流入口与所述过滤单元之间，并且所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间留有距离。3.根据权利要求2所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述过滤单元包括至少一个过滤管件，所述过滤管件包括外过滤管、内过滤管、外出料管和内出料管，所述内过滤管设置在所述外过滤管内部，并且所述内过滤管的滤孔直径小于所述外过滤管的滤孔直径；所述外过滤管的上部设有外反冲洗口，用于向所述外过滤管内引入反冲洗液，所述内过滤管的上部设有内反冲洗口，用于向所述内过滤管内引入反冲洗液；所述外出料管连接至所述外过滤管的底部，用于引出所述外过滤管与内过滤管之间的过滤产物并送回所述浆态床反应器；所述内出料管连接至所述内过滤管的底部，用于引出所述内过滤管内的过滤产物。4.根据权利要求3所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述外过滤管上设有非过滤段，所述非过滤段位于所述外过滤管的下部，所述内过滤管位于所述非过滤段内。5.根据权利要求4所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述外过滤管的滤孔直径为15-60微米，开孔率不小于30 %，所述内过滤管的滤孔直径为1-10微米，开孔率不小于60%，所述外过滤管的直径为所述内过滤管直径的1.5-3倍。6.根据权利要求2-5中任一项所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述壳体呈圆筒形，所述助滤板与所述浆料流入口之间的距离为所述壳体直径的1/5-2/5 ;所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间的距离为所述壳体高度的0.1-0.3倍。7.根据权利要求6所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述助滤板包括本体、位于所述本体上端的第一斜板和位于所述本体下端的第二斜板，所述第一斜板在所述本体上端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角；所述第二斜板在所述本体下端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角。8.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述第一分离装置包括: 第一分离罐，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口 ；和 第二分离罐，用于对来自所述第一分离罐的气相产物进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口、气相产物送至所述汽提塔的气相进料口。9.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述费托合成产物分离系统还包括第二分离装置，所述第二分离装置包括: 冷凝器，用于对所述汽提塔的塔顶出料进行冷凝；和 分离器，用于对来自所述冷凝器的冷凝产物进行分离；所述分离器为卧式罐体分离器，在所述分离器内设有从其底部向上延伸的溢流板，从而将所述分离器分为位于所述溢流板一侧的进料区和位于所述溢流板另一侧的溢流区；所述进料区的顶部设有冷凝器进料管、底部设有排水管，所述溢流区的顶部设有气相出口管、底部设有液相出口管，用于排出固含量合格的费托合成产物。10.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述费托合成产物分离系统还包括第二过滤装置，所述第二过滤装置包括: 第一过滤器，用于对所述汽提塔的塔底出料进行过滤； 脱附罐，用于使所述第一过滤器的滤液与助滤剂充分混合；和 第二过滤器，用于对来自所述脱附罐的物料进行过滤，得到固含量合格的费托合成产物。11.一种利用权利要求1-10中任一项所述的费托合成产物分离系统分离费托合成产物的方法，所述方法包括利用所述第一过滤装置对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；利用所述第一分离装置对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和在水蒸汽的作用下，利用所述汽提塔对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，并通过所述产物出口排出固含量合格的费托合成产物。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 利用所述第二分离装置对所述汽提塔的塔顶出料进行分离，并通过所述分离器的液相出口管线排出固含量合格的费托合成产物； 利用所述第二过滤装置对所述汽提塔的塔底出料进行过滤，并通过第二过滤器得到固含量合格的费托合成产物。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一分离装置的进料流量为所述第一过滤装置的进料流量的0.25-0.5倍、固含量不大于60ppm ;所述汽提塔的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置的进料流量的0.75-0.9倍；所述汽提塔的塔底出料流量为所述汽提塔的液相进料口的进料流量0.3-0.5倍，固含量为所述第一分离装置进料固含量的2-3.8倍，其中，所述流量均为体积流量。
【专利摘要】本发明公开了一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法，所述费托合成产物分离系统包括：第一过滤装置、第一分离装置和汽提塔；本发明通过各装置的配合实现产物分离，分离过程设计科学、合理，解决了浆态床反应器合成产物分离困难的问题，可以保证浆态床反应器合成产物的连续、高效分离。
【IPC分类】B01D36/02, B01D36/00, B01J8/22, C10G2/00
【公开号】CN104888667
【申请号】CN201510246847
【发明人】王峰, 焦洪桥, 罗春桃, 雍晓静
【申请人】神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
【技术领域】
[0001]本发明涉及费托合成领域，特别涉及一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着石油资源的日益减少，以及人类对保护生态环境要求的日益严格，世界对洁净液体燃料的需求急剧增加，为了满足这种需求，各国科研工作者致力于研宄开发洁净燃料油生产技术，其中以费托(Fischer-Tropsch)合成技术最受瞩目。典型的费托合成工艺流程为:首先，煤/天然气经气化或部分氧化、重整转化为合成气，再将合成气脱硫、脱氧净化后，根据采用的费托合成工艺条件及催化剂，调整H/C0比，然后进入费托合成反应器制取混合烃。最后，合成产物经分离加工改质后即可得到不同目标产品。
[0003]费托合成反应器是合成油技术的核心反应器，已报道的费托合成反应器有多种形式，包括固定床、流化床和浆态床等。由于费托合成浆态床反应器具有温度均匀易控、气速操作范围宽、催化剂可在线置换等优点，因此，目前国内外广泛采用该类型反应器。但是，在浆态床反应器中，合成的液体产品由于高分子量而具有较高的沸点，不容易汽化，因此通常以液态的形式在合成反应器内部积累，必须定期或连续地将其从反应器内部排出，从而保证反应器的正常运转。在排蜡过程中，为了保证高转化率，同时避免催化剂损失，需将催化剂细粉从合成蜡产物中分离出来，让其返回反应器；另外，合成蜡的进一步加工改质流程也对固体催化剂的含量有严格的要求。
[0004]然而，在费托合成浆态床反应器中，催化剂颗粒直径因其制备技术限制而一般具有20?150 μ m的宽范围分布，既容易发生催化剂大颗粒在费托合成反应生成蜡中沉积，也容易发生催化剂小颗粒被反应产物携带出的现象；催化剂颗粒混杂在费托合成反应生成蜡中形成浆液，在从反应器中抽出蜡时需要对催化剂颗粒进行有效分离，使催化剂保留在反应器内继续参与反应。
[0005]美国专利USP 3829478公开了一种典型的浆态床外分离系统。该系统从反应器内浆液相上部将含催化剂的浆液引出反应器外，然后通过气液分离将分离出的气相送回反应器，液相进入浆液沉降罐；在沉降罐中，催化剂颗粒依靠重力沉降至底部；底部富含催化剂颗粒的浆液循环返回反应器，上部基本不含催化剂颗粒的液体由沉降罐上部引出。该方法主要是通过重力沉降来实现催化剂颗粒和液体产品的分离，因此沉降过程较长，且沉降分离罐尺寸较大。专利W002/96840 Al公开了一种磁分离器，在浆液的外循环主管道外侧增设T形磁铁。当含有催化剂的浆液流过时，部分催化剂颗粒被磁场吸附到管壁上，使得从支管流出的浆液中催化剂浓度相应降低，这部分浆液再进入下游的过滤装置分离出重质烃。该方法可在一定程度上减轻过滤装置的操作负荷，但设备相对复杂，且浆液的外循环主管道壁上所吸附催化剂的回收、利用存在一定困难。
[0006]因此，为了保证费托合成蜡质量，维持浆态反应器的正常运转，降低催化剂的损失，开发一项连续有效、经济合理的固-液分离技术对于浆态床费托合成的工业化目标而言是十分必要的。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法，以解决浆态床反应器合成产物分离困难的问题，保证浆态床反应器合成产物的连续、高效分离。
[0008]为实现上述发明目的的第一方面，本发明采用以下技术方案:
[0009]一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统，所述费托合成产物分离系统包括:
[0010]第一过滤装置，用于对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；
[0011]第一分离装置，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和
[0012]汽提塔，用于对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔的上部设有液相进料口，用于接收来自所述第一分离装置的液相产物；所述汽提塔的下部设有蒸汽入口，用于接收汽提用蒸汽；所述汽提塔还设有位于所述液相进料口与蒸汽入口之间的气相进料口，以及位于所述气相进料口与所述液相进料口之间的产物出口，所述气相进料口用于接收来自所述第一分离装置的气相产物；所述产物出口用于排出固含量合格的费托合成产物。
[0013]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述第一过滤装置包括壳体、过滤单元和助滤板，所述过滤单元设置在所述壳体内；所述壳体的侧壁上设有浆料流入口，用于接收来自所述浆态床反应器的待分离产物，所述壳体的底部设有浆料流出口，用于使过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；所述助滤板沿纵向设置于所述浆料流入口与所述过滤单元之间，并且所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间留有距离。
[0014]优选地，所述壳体呈圆筒形，所述助滤板与所述浆料流入口之间的距离为所述壳体直径的1/5-2/5 ;所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间的距离为所述壳体高度的
0.1-0.3倍；进一步优选地，所述助滤板与所述浆料流入口之间的距离为所述壳体直径的1/4-1/3，所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间的距离为所述壳体高度的0.15-0.25倍，以提高其对费托合成产物的初步分离效果。
[0015]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述助滤板包括本体、位于所述本体下端的第一斜板和位于所述本体下端的第二斜板，所述第一斜板在所述本体上端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角；所述第二斜板在所述本体下端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角。进一步优选地，所述第一斜板和第二斜板与所述本体的夹角为100-150°，更进一步优选为110-120°，以进一步提高初步分离效果。
[0016]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述过滤单元包括至少一个过滤管件，所述过滤管件包括外过滤管、内过滤管、外出料管和内出料管，所述内过滤管设置在所述外过滤管内部，并且所述内过滤管的滤孔直径小于所述外过滤管的滤孔直径；所述外过滤管的上部设有外反冲洗口，用于向所述外过滤管内引入反冲洗液，所述内过滤管的上部设有内反冲洗口，用于向所述内过滤管内引入反冲洗液；所述外出料管连接至所述外过滤管的底部，用于引出所述外过滤管与内过滤管之间的过滤产物并送回所述反应器；所述内出料管连接至所述内过滤管的底部，用于引出所述内过滤管内的过滤产物。本发明的过滤管件沿纵向设置在反应器的中部，可以减小对反应器内浆料流动的阻挠，同时纵向流动的浆料还可以有效去除过滤管件表面附着的固体阻塞物，提高过滤效率。
[0017]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述外过滤管上设有非过滤段，所述非过滤段位于所述外过滤管的下部，例如所述非过滤段的长度不超过所述外过滤管长度的1/2，所述内过滤管位于所述非过滤段内，这种设计可以使得经外过滤管过滤进入的反应产物不会在惯性的作用下直接作用于所述内过滤管的表面，而是向下流动，在所述外过滤管的下部与所述内过滤管接触，由于反应产物与所述内过滤管的过滤表面平行，从而带走附着于所述内过滤管表面的催化剂颗粒，有助于保持滤孔畅通，提高过滤效率。
[0018]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述外过滤管的滤孔直径为15-60微米，开孔率不小于30 %，所述内过滤管的滤孔直径为1-10微米，开孔率不小于60 %，所述外过滤管的直径不小于所述内过滤管直径的1.5倍；进一步优选地，所述外过滤管的滤孔直径为20-50微米，开孔率不小于35% ;所述内过滤管的滤孔直径为2-8微米，开孔率不小于65%，所述外过滤管的直径为 所述内过滤管直径的1.5-3倍；更进一步优选地，所述外过滤管的滤孔直径为30-40微米，开孔率为40-50% ;所述内过滤管的滤孔直径为4-6微米，开孔率为70-80%，所述外过滤管的直径为所述内过滤管直径的1.8-2.5倍。
[0019]在本发明中，为了提高过滤效率，所述第一过滤装置优选设有多组，比如3-12组、或者5-8组，每组第一过滤装置内设置3-30根，优选5-25根，更优选10-20根过滤管件。
[0020]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述第一分离装置包括:
[0021]第一分离罐，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口 ；和
[0022]第二分离罐，用于对来自所述第一分离罐的气相产物进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口、气相产物送至所述汽提塔的气相进料口。本发明通过设置两级分离罐，使得第一分离罐中仍可保持较高的温度，而只需使第二分离罐中的温度相应降低，避免了采用单个分离罐时需要将物料全部降低到相应温度的情况，有利于节能及后续汽提。
[0023]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述费托合成产物分离系统还包括第二分离装置，所述第二分离装置包括:
[0024]冷凝器，用于对所述汽提塔的塔顶出料进行冷凝；和
[0025]分离器，用于对来自所述冷凝器的冷凝产物进行分离；所述分离器为卧式罐体分离器，在所述分离器内设有从其底部向上延伸的溢流板，从而将所述分离器分为位于所述溢流板一侧的进料区和位于所述溢流板另一侧的溢流区；所述进料区的顶部设有冷凝器进料管、底部设有排水管，所述溢流区的顶部设有气相出口管、底部设有液相出口管，用于排出固含量合格的费托合成产物。
[0026]根据本发明的费托合成产物分离系统，优选地，所述费托合成产物分离系统还包括第二过滤装置，所述第二过滤装置包括:
[0027]第一过滤器，用于对所述汽提塔的塔底出料进行过滤；
[0028]脱附罐，用于使所述第一过滤器的滤液与助滤剂充分混合；和
[0029]第二过滤器，用于对来自所述脱附罐的物料进行过滤，得到固含量合格的费托合成产物。
[0030]为实现上述发明目的的第二方面，本发明采用以下技术方案:
[0031]一种利用上述的费托合成产物分离费托合成产物的方法，分离费托合成产物的方法，所述方法包括利用所述第一过滤装置对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；利用所述第一分离装置对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和在水蒸汽的作用下，利用所述汽提塔对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，并通过所述产物出口排出固含量合格的费托合成产物。
[0032]根据本发明的方法，优选地，所述方法还包括利用所述第二分离装置对所述汽提塔的塔顶出料进行分离，并通过所述分离器的液相出口管线排出固含量合格的费托合成产物；利用所述第二过滤装置对所述汽提塔的塔底出料进行过滤，并通过第二过滤器得到固含量合格的费托合成产物。
[0033]根据本发明的方法，优选地，所述第一分离装置的进料流量为所述第一过滤装置的进料流量的0.25-0.5倍、固含量不大于60ppm ;所述汽提塔的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置的进料流量的0.75-0.9倍；所述汽提塔的塔底出料流量为所述汽提塔的液相进料口的进料流量0.3-0.5倍，固含量为所述第一分离装置进料固含量的2-3.8倍，其中，所述流量均为体积流量。进一步优选地，所述第一分离装置的进料流量为所述第一过滤装置的进料流量的0.3-0.4倍、固含量不大于50ppm ;所述汽提塔的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置的进料流量的0.8-0.85倍；所述汽提塔的塔底出料流量为所述汽提塔的液相进料口的进料流量0.35-0.45倍，固含量为所述第一分离装置进料固含量的
2.3-3.4 倍。
[0034]本发明在对费托合成产物进行分离时，通过第一过滤装置对物料进行预分离，由于允许滤液中具有一定的固含量(例如不大于60ppm)，从而有利于保持较高过滤效率；并且，来自第一过滤装置的滤液经第一分离装置分离成气液两相后分别送入汽提塔，有利于降低汽提塔负荷，提高汽提效果；另外，经汽提塔分离后，可以得到不少于汽提塔液相进料流量30%的合格产物，塔顶出料经分离后同样可以得到合格产物，而塔底出料则可以浓缩绝大部分固相颗粒，虽然其固相含量高，流量小，非常适合于后续集中过滤处理，且无需大型设备，过滤效率高。因此，本发明通过各装置的配合实现产物分离，分离过程设计科学、合理，解决了浆态床反应器合成产物分离困难的问题，可以保证浆态床反应器合成产物的连续、高效分离。
【附图说明】
[0035]图1为本发明的费托合成产物分离系统的结构示意图；
[0036]图2为图1中第一过滤装置的一种实施方式的结构示意图；
[0037]图3为本发明第一过滤装置中过滤单元的过滤管件的一种实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0038]以下结合附图对本发明进行详细说明，但本发明并非仅限于此。
[0039]如图1所示，本发明提供的浆态床反应器的费托合成产物分离系统包括第一过滤装置2、第一分离装置3和汽提塔4。
[0040]其中，所述第一过滤装置2用于对来自浆态床反应器I的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器1，以继续反应。在一个优选实施方式中，如图2所示，所述第一过滤装置2包括壳体21、过滤单元7和助滤板8，所述过滤单元7设置在所述壳体21内；所述壳体21的侧壁上设有浆料流入口 22，用于接收来自所述浆态床反应器I的待分离产物，所述壳体21的底部设有浆料流出口 23，用于使过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器I ;所述助滤板8沿纵向设置于所述浆料流入口 22与所述过滤单元7之间，并且所述助滤板8的上端和下端均与所述壳体21之间留有距离。
[0041]在本发明中，来自浆态床反应器I的带有催化剂颗粒的费托合成产物通过浆料流入口 22进入壳体21内，在所述助滤板8的阻挡下，可以形成初步的分离，即含催化剂颗粒较少的一部分费托合成产物从所述助滤板8上端流过，含有催化剂颗粒较多的另一部分费托合成产物从所述助滤板8的下端流过，并且由于所述壳体21的底部设有浆料流出口 23，因此所述过滤单元7主要对含有催化剂颗粒较少的费托合成产物进行过滤，降低了过滤单元7的过滤负荷，并且设置所述助滤板8还可以防止费托合成产物在进入壳体21内的过程中产生鼓涌现象，引起液位波动，造成操作不稳定。经过所述过滤单元7过滤得到的滤液继续进入第一分离装置进行分离3，过滤后剩余的产物含有较多催化剂颗粒，返回所述浆态床反应器I继续催化费托合成反应。
[0042]在本发明的一个优选实施方式中，所述壳体21呈圆筒形，所述助滤板8与所述浆料流入口 22之间的距离为所述壳体21直径的1/5-2/5，所述助滤板8的上端和下端与所述壳体21之间的距离为所述壳体21高度的0.1-0.3倍；进一步优选地，所述助滤板8与所述浆料流入口 22之间的距离为所述壳体I直径的1/4-1/3，所述助滤板8的上端和下端与所述壳体21之间的距离为所述壳体21高度的0.15-0.25倍，以提高其对费托合成产物的初步分离效果。
[0043]在本发明的一个优选实施方式中，如图2所示，所述助滤板8包括本体81、位于所述本体81上端的第 一斜板82和位于所述本体81下端的第二斜板83，所述第一斜板82在所述本体81上端倾斜向内(即倾向于所述壳体21的中心轴)设置，并且与所述本体81的夹角α为钝角；所述第二斜板83在所述本体81下端倾斜向内设置，并且与所述本体81的夹角β为钝角。优选地，所述第一斜板82和第二斜板83与所述本体81的夹角为100-150°，进一步优选为110-120°，从而使得费托合成产物在流过所述助滤板8时具有一个水平方向的速度分量，减小壳体21内物流的返混与阻力，以进一步提高初步分离效果。
[0044]在本发明中，所述过滤单元7设置在所述壳体21内，用于对所述壳体21内的费托合成产物中的催化剂颗粒进行过滤分离。在一个实施例中，所述过滤单元7包括一个或多个过滤管件9，所述过滤管件9上设有滤孔(图中未标出)，所述过滤管件9底部设有滤液出口(图中未标出)，本领域技术人员可以理解，当所述过滤管件9设有多个时，所述过滤单元7的滤液可以通过所述滤液出口汇集后引出。
[0045]在另一个实施例中，如图3所示，所述过滤管件9包括外过滤管91、内过滤管92、外出料管93和内出料管94，所述内过滤管92设置在所述外过滤管91的内部，并且所述内过滤管92的滤孔直径小于所述外过滤管91的滤孔直径；所述外过滤管91的上部设有外反冲洗口 911，用于向所述外过滤管91内引入反冲洗液，所述内过滤管92的上部设有内反冲洗口 921，用于向所述内过滤管92内引入反冲洗液；所述外出料管93连接至所述外过滤管91的底部，用于引出所述外过滤管91与内过滤管92之间的过滤产物；所述内出料管94连接至所述内过滤管92的底部，用于引出所述内过滤管92内的过滤产物。优选地，所述外过滤管91的滤孔直径为15-60微米，开孔率不小于30 %，所述内过滤管92的滤孔直径为1_10微米，开孔率不小于60%，所述外过滤管91的直径不小于所述内过滤管92直径的1.5倍；进一步优选地，所述外过滤管91的滤孔直径为20-50微米，开孔率不小于35% ;所述内过滤管92的滤孔直径为2-8微米，开孔率不小于65 %，所述外过滤管91的直径为所述内过滤管92直径的1.5-3倍；更进一步优选地，所述外过滤管91的滤孔直径为30-40微米，开孔率为40-50% ;所述内过滤管92的滤孔直径为4-6微米，开孔率为70-80%，所述外过滤管91的直径为所述内过滤管92直径的1.8-2.5倍。
[0046]在本发明中，待分离的费托合成产物经所述外过滤管91过滤脱除大部分催化剂后进入外过滤管91内，在所述外过滤管91内进一步经所述内过滤管92过滤脱除细小的催化剂颗粒后经所述内出料管94引出，所述外过滤管91与内过滤管92之间剩余的物料经所述外出料管93引出，可以进一步送入储罐或送回所述浆态床反应器I ο通过两级过滤，可以有效防止滤孔阻塞，提高过滤效率，尤其适合于本发明的费托合成产物。另外，本发明的过滤管件还可以利用所述外反冲洗口 911和内反冲洗口 921定期引入冲洗液对所述外过滤管91和内过滤管92进行反冲洗，以减小过滤阻力。
[0047]在本发明的过滤管件9的一个优选实施例中，所述外过滤管91设有非过滤段912 (即不设置滤孔的部分)，所述非过滤段912位于所述外过滤管91的下部，所述内过滤管92位于所述非过滤段912内。这种设计可以使得经外过滤管91过滤进入的反应产物不会在惯性的作用下直接作用于所述内过滤管92的表面，而是向下流动，在所述外过滤管91的下部与所述内过滤管92接触，由于反应产物的流动方向与所述内过滤管92的过滤表面平行，从而可以带走附着于所述内过滤管92表面的催化剂颗粒，有助于保持滤孔畅通，提高过滤效率。
[0048]本领域技术人员可以理解，为了提高过滤效率，所述第一过滤装置可以设有多组，比如3-12组、或者5-8组，每组第一过滤装置内设置3-30根，优选5_25根，更优选10-20根过滤管件，以提高过滤速率。
[0049]所述第一分离装置3用于对来自所述第一过滤装置2的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物。所述汽提塔4用于对来自所述第一分离装置3的气相产物和液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔4的上部设有液相进料口(图中未标出)，用于接收来自所述第一分离装置3的液相产物；所述汽提塔4的下部设有蒸汽入口(图中未标出)，用于接收汽提用蒸汽；所述汽提塔4还设有位于所述液相进料口与蒸汽入口之间的气相进料口(图中未标出)，以及位于所述气相进料口与所述液相进料口之间的产物出口(图中未标出)，所述气相进料口用于接收来自所述第一分离装置的气相产物；所述产物出口用于排出固含量合格的费托合成产物(即催化剂脱除量达到要求的费托合成产物，以下简称合格产物)，例如固含量小于2ppm。
[0050]在一个优选的实施方式中，所述第一分离装置3包括第一分离罐31和第二分离罐32，所述第一分离罐31用于对来自所述第一过滤装置2的滤液进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔4的液相进料口 ；所述第二分离罐32用于对来自所述第一分离罐31的气相产物进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔4的液相进料口、气相产物送至所述汽提塔4的气相进料口。
[0051]在本发明的一个优选实施方式中，所述费托合成产物分离系统还包括第二分离装置5和第二过滤装置6。所述第二分离装置5包括冷凝器51和分离器52，所述冷凝器51用于对所述汽提塔4的塔顶出料进行冷凝；所述分离器52用于对来自所述冷凝器51的冷凝产物进行分离；所述分离器52为卧式罐体分离器，在所述分离器52内设有从其底部向上延伸的溢流板53，从而将所述分离器分为位于所述溢流板53 —侧的进料区和位于所述溢流板53另一侧的溢流区；所述进料区的顶部设有冷凝器进料管54、底部设有排水管55，所述溢流区的顶部设有气相出口管56、底部设有液相出口管57，用于排出合格产物。
[0052]所述第二过滤装置6包括第一过滤器61、脱附罐62和第二过滤器63，所述第一过滤器61用于对所述汽提塔4的塔底出料进行过滤；所述脱附罐62用于使所述第一过滤器61的滤液与助滤剂充分混合；所述第二过滤器63用于对来自所述脱附罐62的物料进行过滤，得到合格产物。
[0053]运行时，来自所述第一过滤装置2的滤液进入所述第一分离罐31进行气液分离，所得气相产物进一步进行第二分离罐32进行气液分离，第二分离罐32的气相产物经气相进料口进入汽提塔4，第一分离器31和第二分离器32的液相产物经液相进料口进入汽提塔4，汽提所用水蒸汽经蒸汽入口进入汽提塔4进行汽提，汽提后，合格产物经产物出口排出。汽提塔4塔顶出料物进入第二分离装置5，经冷凝器51冷凝后进入分离器52中分离，水相自排水管排出55，气相自气相出口管56排出，合格产物自液相出口管57排出。汽提塔4塔低出料进入第二过滤装置6，经第一过滤器61过滤后，在脱附罐62将助滤剂(例如白土和硅藻土)与第一过滤器61的滤液充分混合，以吸附滤液中的微小颗粒，然后通过第二过滤器63过滤得到合格产物。
[0054]本发明还提供一种利用上述费托合成产物分离系统分离费托合成产物的方法，所述方法包括利用所述第一过滤装置2对来自浆态床反应器I的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器I ;利用所述第一分离装置3对来自所述第一过滤装置2的滤液进行气液分离，以得到气相产物和液相产物；和在水蒸汽的作用下，利用所述汽提塔4对来自所述第一分离装置3的气相产物和液相产物进行汽提分离，并通过所述产物出口排出合格产物。
[0055]在一个优选实施方式中，所述方法还包括利用所述第二分离 装置5对所述汽提塔4的塔顶出料进行分离，并通过所述分离器52的液相出口管57排出合格产物；利用所述第二过滤装置6对所述汽提塔4的塔底出料进行过滤，并通过第二过滤器63过滤得到合格产物。
[0056]在本发明的一个优选实施方式中，所述第一分离装置3的进料流量为所述第一过滤装置2的进料流量的0.25-0.5倍、固含量不大于60ppm ;所述汽提塔4的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置3的进料流量的0.75-0.9倍；所述汽提塔4的塔底出料流量为所述汽提塔4的液相进料口的进料流量0.3-0.5倍，固含量为所述第一分离装置3进料固含量的2-3.8倍；进一步优选地，所述第一分离装置3的进料流量为所述第一过滤装置2的进料流量的0.3-0.4倍、固含量不大于50ppm(例如40-50ppm);所述汽提塔4的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置3的进料流量的0.8-0.85倍；所述汽提塔4的塔底出料流量为所述汽提塔4的液相进料口的进料流量0.35-0.45倍，固含量为所述第一分离装置3进料固含量的2.3-3.4倍。
【主权项】
1.一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统，所述费托合成产物分离系统包括: 第一过滤装置，用于对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器； 第一分离装置，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和 汽提塔，用于对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔的上部设有液相进料口，用于接收来自所述第一分离装置的液相产物；所述汽提塔的下部设有蒸汽入口，用于接收汽提用蒸汽；所述汽提塔还设有位于所述液相进料口与蒸汽入口之间的气相进料口，以及位于所述气相进料口与所述液相进料口之间的产物出口，所述气相进料口用于接收来自所述第一分离装置的气相产物；所述产物出口用于排出固含量合格的费托合成产物。2.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述第一过滤装置包括壳体、过滤单元和助滤板，所述过滤单元设置在所述壳体内；所述壳体的侧壁上设有浆料流入口，用于接收来自所述浆态床反应器的待分离产物，所述壳体的底部设有浆料流出口，用于使过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；所述助滤板沿纵向设置于所述浆料流入口与所述过滤单元之间，并且所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间留有距离。3.根据权利要求2所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述过滤单元包括至少一个过滤管件，所述过滤管件包括外过滤管、内过滤管、外出料管和内出料管，所述内过滤管设置在所述外过滤管内部，并且所述内过滤管的滤孔直径小于所述外过滤管的滤孔直径；所述外过滤管的上部设有外反冲洗口，用于向所述外过滤管内引入反冲洗液，所述内过滤管的上部设有内反冲洗口，用于向所述内过滤管内引入反冲洗液；所述外出料管连接至所述外过滤管的底部，用于引出所述外过滤管与内过滤管之间的过滤产物并送回所述浆态床反应器；所述内出料管连接至所述内过滤管的底部，用于引出所述内过滤管内的过滤产物。4.根据权利要求3所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述外过滤管上设有非过滤段，所述非过滤段位于所述外过滤管的下部，所述内过滤管位于所述非过滤段内。5.根据权利要求4所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述外过滤管的滤孔直径为15-60微米，开孔率不小于30 %，所述内过滤管的滤孔直径为1-10微米，开孔率不小于60%，所述外过滤管的直径为所述内过滤管直径的1.5-3倍。6.根据权利要求2-5中任一项所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述壳体呈圆筒形，所述助滤板与所述浆料流入口之间的距离为所述壳体直径的1/5-2/5 ;所述助滤板的上端和下端与所述壳体之间的距离为所述壳体高度的0.1-0.3倍。7.根据权利要求6所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述助滤板包括本体、位于所述本体上端的第一斜板和位于所述本体下端的第二斜板，所述第一斜板在所述本体上端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角；所述第二斜板在所述本体下端倾斜向内设置，并且与所述本体的夹角为钝角。8.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述第一分离装置包括: 第一分离罐，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口 ；和 第二分离罐，用于对来自所述第一分离罐的气相产物进行气液分离，并将得到的液相产物送至所述汽提塔的液相进料口、气相产物送至所述汽提塔的气相进料口。9.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述费托合成产物分离系统还包括第二分离装置，所述第二分离装置包括: 冷凝器，用于对所述汽提塔的塔顶出料进行冷凝；和 分离器，用于对来自所述冷凝器的冷凝产物进行分离；所述分离器为卧式罐体分离器，在所述分离器内设有从其底部向上延伸的溢流板，从而将所述分离器分为位于所述溢流板一侧的进料区和位于所述溢流板另一侧的溢流区；所述进料区的顶部设有冷凝器进料管、底部设有排水管，所述溢流区的顶部设有气相出口管、底部设有液相出口管，用于排出固含量合格的费托合成产物。10.根据权利要求1所述的费托合成产物分离系统，其特征在于，所述费托合成产物分离系统还包括第二过滤装置，所述第二过滤装置包括: 第一过滤器，用于对所述汽提塔的塔底出料进行过滤； 脱附罐，用于使所述第一过滤器的滤液与助滤剂充分混合；和 第二过滤器，用于对来自所述脱附罐的物料进行过滤，得到固含量合格的费托合成产物。11.一种利用权利要求1-10中任一项所述的费托合成产物分离系统分离费托合成产物的方法，所述方法包括利用所述第一过滤装置对来自浆态床反应器的费托合成产物进行过滤，并将过滤后的剩余产物返回所述浆态床反应器；利用所述第一分离装置对来自所述第一过滤装置的滤液进行汽液分离，以得到气相产物和液相产物；和在水蒸汽的作用下，利用所述汽提塔对来自所述第一分离装置的气相产物和液相产物进行汽提分离，并通过所述产物出口排出固含量合格的费托合成产物。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括 利用所述第二分离装置对所述汽提塔的塔顶出料进行分离，并通过所述分离器的液相出口管线排出固含量合格的费托合成产物； 利用所述第二过滤装置对所述汽提塔的塔底出料进行过滤，并通过第二过滤器得到固含量合格的费托合成产物。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一分离装置的进料流量为所述第一过滤装置的进料流量的0.25-0.5倍、固含量不大于60ppm ;所述汽提塔的液相进料口的进料流量为所述第一分离装置的进料流量的0.75-0.9倍；所述汽提塔的塔底出料流量为所述汽提塔的液相进料口的进料流量0.3-0.5倍，固含量为所述第一分离装置进料固含量的2-3.8倍，其中，所述流量均为体积流量。
【专利摘要】本发明公开了一种浆态床反应器的费托合成产物分离系统及方法，所述费托合成产物分离系统包括：第一过滤装置、第一分离装置和汽提塔；本发明通过各装置的配合实现产物分离，分离过程设计科学、合理，解决了浆态床反应器合成产物分离困难的问题，可以保证浆态床反应器合成产物的连续、高效分离。
【IPC分类】B01D36/02, B01D36/00, B01J8/22, C10G2/00
【公开号】CN104888667
【申请号】CN201510246847
【发明人】王峰, 焦洪桥, 罗春桃, 雍晓静
【申请人】神华集团有限责任公司, 神华宁夏煤业集团有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
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