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