专利名称：一种浆态床f-t合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法
技术领域：
本发明涉及到化工工艺，具体指一种浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法。
背景技术：
浆态床反应器又称三相床反应器，是一种常用的化工合成反应器。固体催化剂颗粒悬浮于浆液中，反应气体鼓泡进入溶剂并穿过溶剂层到达催化剂表面发生反应。F-T合成工艺是由F. Fischer和H. Tropsch在上一世纪三十年代发明的液态烃合成技术，该工艺以煤或天然气生成的合成气为原料，以产品蜡即碳原子数为10到60的烷烃为浆液，在浆态床反应器中使一定碳氢比的合成气鼓泡吹入，通过含有粒状催化剂的液相介质反应生成液态烃。因其具有高的单程转化率、反应热容易移除、高的C+5组份产品、催化剂易于置换、操作成本低等优点，已成为取代固定床合成技术进行液态烃合成最先进的煤炭和天然气间接液化技术。浆态床F-T合成工艺中，合成的油品和催化剂共存于反应器中，当反应进行一段时间后，催化剂的活性会因种种原因降低。为了维持反应器中催化剂的高活性，就需定期取出一部分活性降低的催化剂，另补充一部分高活性的新催化剂。目前浆态床F-T合成反应主要采用两大类催化剂，一类为铁基催化剂，取出后不再循环使用；另一类为贵重金属类催化剂如钴基催化剂，因价格昂贵，需要加氢还原恢复其活性后循环使用。催化剂加氢还原的第一步需要将催化剂与浆液分离开，除去包裹在催化剂表面和沉积在催化剂活性孔中以及内凹面上的蜡。这样才能使催化剂与还原氢气充分接触，反应并恢复活性。活性恢复后的催化剂与浆液在制浆器中制浆，制成含一定重量百分比的催化剂浆液返回反应器，作为高活性催化剂循环使用。美国Syntroleum公司所披露的催化剂与衆液的分离方法为从衆态床F-T合成反应器中取出催化剂浆液，通过沉降得到催化剂浓缩浆液，然后在卧螺沉降离心机中用滗析法分离浓缩催化剂浆液中的催化剂与蜡液。在沉降罐中得到催化剂浓度为60% 70%的进一步浓缩的催化剂浆液。将该进一步浓缩的催化剂浆液送入脱蜡干燥器中，采用电加热器加热循环热油Therminol 72，热油打入干燥器的外夹套和内部转动的螺旋推进器中，加热脱蜡干燥器，用热氮气吹扫加热后气化的蜡，使催化剂中的蜡含量降低到10% 20%， 得到可以自由流动的催化剂干粉。将催化剂干粉送入氧化还原反应器；用氢气气提和加氢裂化使催化剂中的烃含量降低到3 %以下。然后通氧气使催化剂孔道中的碳和蜡燃烧，清除催化剂孔道中的积碳和蜡。烧碳后可使催化剂中的烃含量降低到O. 2 %以下，并且金属钴被氧化成氧化钴。然后引入氢气还原，使氧化钴还原为金属钴，并且生成水。还原再生后的催化剂再与浆液混合形成催化剂浆液，再生后的催化剂浆液送入浆态床F-T合成反应器继续使用。上述方法中输送到脱蜡干燥器中的催化剂仍然含有30% 40%蜡，蜡脱除所需能耗大；同时在干燥过程中不仅要用热油加热浆液，而且还要用加热器加热氮气到343°C吹扫催化剂。这种脱蜡方法不仅升温慢，工艺复杂、而且需要在343°C保持恒温4小时，能耗高、投资大。如果温度控制不好，过热还容易烧结催化剂，破坏催化剂的活性；而从脱蜡干燥器出来的含蜡10% 20%的催化剂，还需采用氢气气提，进一步降低催化剂中的蜡含量到 3%以下。氢气气提是一个十分复杂的除蜡过程，每一步升温和恒温都有严格要求，不仅耗能，而且耗时。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能耗低且经济、简便、高效的浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法。本发明拟全程采用简单的过滤方法来分离催化剂和蜡液。过滤是分离悬浮液最普遍和最有效的单元操作之一，与沉降分离相比，可使悬浮液的分离更迅速、更彻底；与蒸发、 干燥等非机械操作相比，其能量消耗较低。采用过滤法分离催化剂和蜡液，其关键是溶剂的选择。蜡在溶剂中的溶解经历溶胀和溶解两个过程。首先溶剂与蜡接触后溶剂分子运动速度很快，陆续渗透到蜡分子之间的空隙中，并使空隙逐渐增大，分子间的距离被拉大，蜡被溶胀，链段之间的作用力减弱，使蜡的分子运动愈来愈自由，最后溶解在溶剂中，再经沉降、过滤或滗析与催化剂分离。溶解过程中，蜡分子在溶剂中扩散的速度是影响蜡溶解的一个重要因素。溶解的蜡分子扩散越快，该溶剂的溶蜡速率就越高。若进入溶剂中的蜡分子不能较快扩散，则会在催化剂表面重新形成一个蜡的富集层阻碍蜡继续溶解。本发明在大量研究的基础上选出极性与蜡分子相近、汽化温度低且溶蜡速度大于等于O. 016g/min的溶剂，如轻质油、石油醚、 溶剂油等，以避免上述问题。表I所推荐的为8种效果较好且比较经济的有机溶剂。本申请方案中除这八种溶剂外还可选用其它溶剂，例如包括加增重剂和表面活性剂的复配溶剂。所述的增重剂可选用重苯，表面活性剂可选用烷基或芳基磺酸盐、油溶性烷基季铵盐、聚氧乙烯壬基酚醚、和/ 或磷酸酯等。对于浆态床F-T合成工艺，最合适的溶剂是系统的另一种产品轻质合成油。表I八种推荐选择的有机溶剂
权利要求
1.一种浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法，其特征在于包括下述步骤从浆态床反应器中取出的含催化剂重量为20% 30%的悬浮液，送入一级过滤器进行一级过滤；一级过滤后在一级过滤器的滤网上得到含浆液15% 25%的一级催化剂滤饼；用溶剂冲洗一级催化剂滤饼，冲洗压力大于等于所述一级过滤器内压力O. 3 I. 3MPa ;冲洗后的溶剂连同催化剂一起送入第一溶蜡器内；向第一溶蜡器内补充所述的溶剂，控制第一溶蜡器中溶剂的量为所述一次催化剂滤饼中蜡量的5 10倍；维持第一溶蜡器中的温度在35 160°C，溶蜡时间120 240min ；一级溶蜡结束后，从第一溶蜡器中排出的悬浮液进入到二级过滤器中进行二级过滤； 过滤后得到溶有蜡的溶液和含浆液10% 20%的二级催化剂滤饼；用溶剂冲洗所述的二级催化剂滤饼，冲洗后的物料送至第二溶蜡器中；向第二溶蜡器内补充溶剂，控制所述第二溶蜡器中溶剂的量为所述二级催化剂滤饼中蜡量的5 10倍；维持第二溶蜡器中的溶解温度为35 160°C，溶蜡时间120 240min ； 二级溶蜡结束后，从第二溶蜡器中排出的悬浮液进入到滗析机中进行固液分离；分离出的固体催化剂干燥后送至氧化还原反应器进行再生；所述的溶剂为极性与所述蜡分子相近且汽化温度低于174°C的有机溶剂，并且所述溶剂的溶蜡速度大于等于O. 016g/min。
2.根据权利要求I所述的浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法， 其特征在于所述第一溶蜡器和第二溶蜡器中的溶蜡温度为90-100°C，溶蜡时间为150 200min。
3.根据权利要求I或2所述的浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法， 其特征在于所述的溶剂选自石油醚、90#溶剂油、6#溶剂油、200#溶剂油、120#溶剂油或轻质油。
4.根据权利要求3所述的浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法，其特征在于所述的溶解压力为O. 3 O. 5MPa。
全文摘要
本发明涉及到一种浆态床F-T合成工艺中固体催化剂和浆液的分离方法，其首先将从浆态床中取出的悬浮液送入一级过滤器过滤，然后用溶剂冲洗催化剂浆液，冲洗后的溶剂连同催化剂一起送入第一溶蜡器内，在35～160℃时溶解120～240min，浆液经第二次过滤后再进行第二次溶解，二级溶解结束后送去氧化还原反应器进行再生。本发明所提供的方法简单、经济，并大大降低了能耗。
文档编号B01D37/00GK102580396SQ201210027959
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月7日 优先权日2012年2月7日
发明者吴伟伟, 周华辉, 曹红英, 李管社, 雷永杰, 韩梅, 黄莉蓉 申请人:中国石化集团宁波工程有限公司, 中国石化集团宁波技术研究院, 中国石油化工股份有限公司