流化床反应系统以及使用该系统的方法_3

文档序号:9295920阅读:来源:国知局
0的粗产物出口 103 排出。具体来说,上述源自气体原料和液态水W及作为反应副产物形成的水蒸气,与其他产 物和未反应的原料一起,作为粗产物从流化床反应器的粗产物出口 103排出。
[0084] 所述粗产物中包含产物了二帰,副产物一氧化碳、二氧化碳、醒、丽、有机酸等,还 包含水蒸气、未反应的氧气、了帰W及由各种原料引入的惰性气体(例如氮气)等等。在一个 优选的实施方式中所述粗产物中包含3-7摩尔%的了二帰,63-75摩尔%的水蒸气,所述粗 产物的温度为350-39(TC。
[0085] 所述粗产物经第一管道201输送至产物分离换热一体化装置8。优选地,可W在所 述第一管道201中设置一个或多个冷却装置206、206A,所述冷却装置206、206A可W在对 所述粗产物进行冷却的同时回收一部分废热。在本发明的一个实施方式中,所述粗产物在 经过所述一个或多个冷却装置206、206A的冷却之后,在进入所述产物分离换热一体化装 置8之前的温度降至100-20(TC。例如,在图1所示的实施方式中,在第一管道201中设置 两个冷却装置,即冷却器206和后冷器206A。所述冷却器206和后冷器206A可W是相同 的冷却装置,也可W是完全不同的冷却装置。例如,所述冷却器206可W是废热锅炉,后冷 器206A可W是例如具有水冷外套的冷却装置。所述粗产物在经过冷却器206之后温度降 至250-30(TC,在经过后冷器206A之后,温度进一步降至100-20(TC。
[0086] 粗产物在第一管道201中经过上述冷却步骤之后流入所述产物分离换热一体化 装置8,在该装置8中分离为目标产物和含油水两部分。目标产物经由产物分离换热一体化 装置8顶部的目标产物出口 82,从产物收集管道105排出,含油水经由位于产物分离换热 一体化装置8底部的含油水出口 83,从液体收集管道106流出。所述产物分离换热一体化 装置8可W是本领域公知的任意分离换热一体化装置,其包括粗产物入口 81、目标产物出 口 82和含油水出口 83。优选地,可W用循环水和/或外加补充水为所述分离换热一体化装 置8提供水。例如在一个实施方式中,将含油水出口 83流出的物流中的一部分水分分离出 来,作为循环水输送回该产物分离换热一体化装置8中,在此情况下,在该产物分离换热一 体化装置8的顶部设置有循环水入口 84。在另一个实施方式中,从外界向所述产物分离换 热一体化装置8另外输入外加补充水,在此情况下,该产物分离换热一体化装置8顶部设置 有补充水入口。在本发明的又一个实施方式中,外加补充水和循环水同时输入所述产物分 离换热一体化装置8中;在此情况下,所述外加补充水和循环水可W分别通过独立的循环 水入口和补充水入口输入,或者可W合并起来经由同一个入口(例如循环水入口)输入。例 如在本发明的一个优选的实施方式中,所述装置8是水冷培。冷却处理之后的粗产物经由 第一管道201从该水冷培的偏下方位置的粗产物入口 81引入并向上方流动,冷却水流从该 水冷培8的培顶部的循环水入口 84和/或补充水入口(图中未显示)引入并向下方流动,所 述冷却水流的流速为0. 2-3m/s,优选为0. 5-2m/s,温度为5-45C,优选为5-20°C。粗产物和 冷却水流W逆流的方式相互接触,粗产物中的醒、丽、酸等物质W及部分水蒸气、少量了帰、 了二帰被冷却水流吸收,同时粗产物的热量被转移到冷却水流中。形成的目标产物从培顶 的目标产物出口 82排出,其中了二帰产物的含量为10-55重量%,另外还包含氮气、未反应 的了帰和氧气、C0、O)2、和水。冷却水流在吸收了粗产物中的醒、丽、酸等物质W及部分水蒸 气和少量了帰、了二帰之后形成含油水,从水冷培底部的含油水出口 83,经由液体收集管道 106排出。在本发明的一个实施方式中,所述含油水包含60-99. 99重量%的液态水。
[0087] 随后,所述含油水分为几部分进入后续环节,第一部分为排污废水,第二部分作为 循环急冷液态水返回至雾化喷头16,可选地,还包括第H部分,其作为循环冷却水返回至所 述产物分离换热一体化装置8,例如水冷培中,另外,还可W任选地包括第四部分,其W水蒸 气的形式作为流化床反应器10的原料蒸汽的一部分,通过原料入口 14输入流化床反应器 10中。
[0088] 在本发明的一个实施方式中,所述含油水的第一部分经由排污管道108作为废水 排出。在本发明的一个优选实施方式中,所述第一部分在排出之前流经冷却和/或纯化装 置11,用来从所述第一部分回收有用的组分,分离对环境有害的废料组分,W及回收废热。
[0089] 在本发明的一个优选的实施方式中,所述含油水中的第二部分在经由液体收集管 道106之后,经由通过第二管道202输送到所述流化床反应器10,将含油水的第二部分作为 液态水,通过雾化喷头16喷入所述流化床反应器10中,重复进行上述液态水在流化床内部 直接吸热相变的过程。在本发明的一个优选实施方式中,通过雾化喷头16进入流化床反应 器10中的液态水中,有一部分为所述含油水的第二部分,即循环急冷液态水,还有一部分 是新鲜补充的液态水。在本发明的另一个优选实施方式中,通过雾化喷头16进入流化床反 应器中的液态水全部来自所述含油水的第二部分一循环急冷液态水。在本发明的另一个优 选的实施方式中,所述第二管道202中可W包括一个或多个第二冷却/加热装置、一个或多 个泉W及一个或多个纯化装置。所述含油水的第二部分,即循环急冷液态水可W在所述第 二管道202中进行纯化、升压和加热,从而达到压力为10~2化ar,温度为120~22(TC的 条件,然后W所需的速率喷入流化床反应器10中。纯化方法可W采用曝气、氧化、中和、过 滤、生化纯化方法、软化、离子交换和/或膜分离处理等等。所述纯化装置可W用来分离含 油水的第二部分即所述急冷液态水中的醒、丽、酸、了二帰、了帰等组分。也可W不对所述急 冷液态水中的含氧化合物进行分离,使得含有含氧化合物的水流直接进入流化床反应器10 中。
[0090]W上所述用来将含油水的一部分循环返回雾化喷头16的第一管道201、产物分离 换热一体化装置8和第二管道202构成了核必的外循环,而将下文中提到的用来使得冷却 水在所述产物分离换热一体化装置8中循环的过程称为辅助的冷却循环。
[0091] 辅助的冷却循环:
[0092] 在本发明的另一个优选实施方式中,所述含油水中的第H部分作为循环冷却水通 过第H管道204流到所述产物分离换热一体化装置8 (在图1所示实施方式中为水冷培)的 循环水入口 84,作为冷却水流的一部分。在本发明的一个优选的实施方式中,所述冷却水流 由循环冷却水和新鲜的补充冷却水提供。在本发明的另一个优选地实施方式中,在所述第 H管道204中包括一个或多个冷却装置、一个或多个泉W及一个或多个纯化装置。所述第 H部分的循环冷却水首先要在所述第H管道204中经历冷却和/或纯化处理,从而达到所 需的温度(例如20~5(TC),并减少含氧化合物与姪类含量,然后在泉的作用下,W所需的 速率喷入所述产物分离换热一体化装置8中。所述纯化装置可W用来分离所述急冷液态水 中的醒、丽、酸、了二帰、了帰等组分。在上述辅助的冷却循环中包含水的冷却循环。具体来 说,物料W及其中所含的水等经过第H管道204中的冷却装置后,作为冷却物料从产物分 离换热一体化装置8顶部的循环水入口 84流向底部,对从产物分离换热一体化装置8的底 部的粗产物入口 81流向顶部的产物物流形成对流冷却的作用。
[0093] 辅助水内循环换热:
[0094] 可选地,本发明的流化床反应系统还可W包括另外的辅助水内循环换热装置。如 图1所示,所述辅助水内循环换热装置可W包括与第四管道111相连的外部换热器7、流入 管线113、内部换热器3和流出管线114。所述内部换热器3设置在所述流化床反应器10 内部,能够与所述流化床反应器10的内部发生热交换,但是不会发生传质(物质交换)。如 图1所述,使得换热流体从所述外部换热器7的第一换热管道71流出,依次流过流入管线 113、内部换热器3、流出管线114,回到所述外部换热器7的第一换热管道71,从而吸收流化 床反应器10中反应生成的热量。所述含油水的第四部分通过第四管道111流入所述外部 换热器7中的第二换热管道72,第二换热管道72中的所述含油水的第四部分与所述第一换 热管道71中的换热流体之间发生热交换,使得该含油水的第四部分吸热升温,有可能至少 部分地发生气化,之后再从该外部换热器7的第二换热管道72流入第五管道112,使得流回 原料入口的流体是汽化状态。
[0095] 在本发明的另一个实施方式中,如图8所示,所述外部换热器7用汽包107代替。 在此情况下,所述含油水的第四部分经由第四管道111流入所述汽包107,在其中分离蒸汽 和水,然后使得剩余的物料经过流入管线113、内部换热器3、流出管线114进行循环。下文 会结合附图对此种使用汽包的实施方式进行更具体的描述。
[0096] 所述辅助水内循环换热装置中使用辅助循环水进行换热。具体来说,利用内部换 热器3吸收流化床反应器1的反应热,然后外部换热器7通过传热将内部换热器3吸收的 热量送走,或者将所述已经吸收了热量的辅助循环水从外部换热器7中输送到其他的位置 W带走热量。在本发明的一个优选的实施方式中,所述流入管线113和流出管线114可W 任选地与第一管道201中的冷却装置206、206A中的一个或多个相连,用W从送些冷却装置 206、206A转移热量。在本发明的另一个优选的实施方式中,所述第四管道111经由附加的 管道与所述第一管道201中的冷却装置206、206A中的一个或多个相连,利用送些冷却装置 206、206A回收的废热。在本发明的另一个优选的实施方式中,所述辅助水内循环换热装置 与本发明的整个流化床反应系统中包括的任意一个或多个冷却装置相连,用来从送些冷却 装置回收废热。
[0097] 具体来说,在图1所示的实施方式中,将含油水的第四部分通过第四管道111输送 到所述辅助水内循环换热装置,作为辅助循环水的一部分。具体来说,含油水出口通过第四 管道111与所述外部换热器7相连。所述第四管道中包括一个或多个第四冷却/加热装 置、一个或多个泉W及一个或多个纯化装置。所述含油水的第四部分通过所述冷却
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