一种费托合成系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及费托合成领域，特别涉及一种以浆态床反应器为基础的费托合成系统及方法。
【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；同时，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]另外，对于浆态床反应器顶部出料，一方面，为了减少浆态床反应器顶部出料中的催化剂细粉夹带，通常会在反应器上部设置防止气相夹带的分离装置，将出料中的催化剂细颗粒和/或粉尘与反应器顶部出料分离，使得这部分催化剂细粉保留在反应器中，然而，这部分催化剂细粉由于破损早已丧失催化活性，并且在反应器中积聚还会增加系统过滤构件过滤负荷、严重时堵塞过滤构件导致停车。另一方面，即使在反应器上部不设置防止气相夹带的分离装置，从反应器顶部出来夹带催化剂细颗粒和/或粉尘的气态反应产物直接进入后续分离系统中，而目前常用分离系统难以对其进行高效分离。
[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，为了维持费托合成系统的正常运转，降低催化剂的损失并且脱除反应器气相出料和液相出料中的催化剂细颗粒，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费托合成系统及方法，以解决浆态床反应器的气相出料和液相出料中催化剂分离困难的问题，保证费托合成系统的连续稳定运行。
[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]一种费托合成系统，所述费托合成系统包括:
[0010]浆态床反应器，用于进行费托合成反应；
[0011]第一过滤装置，所述第一过滤装置设置在所述浆态床反应器内，用于对待引出所述浆态床反应器的液相出料中的催化剂进行过滤；
[0012]第一分离装置，用于对来自所述第一过滤装置的滤液进行气液分离，以得到气相产物和液相产物；
[0013]第二分离装置，用于对来自所述浆态床反应器的气相出料进行气液分离，以得到气相产物和液相产物；和
[0014]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，以及来自所述第二分离装置的液相产物进行汽提分离，其中，所述汽提塔的顶部设有塔顶出料口、底部设有塔底出料口 ；在所述塔顶出料口与塔底出料口之间，所述汽提塔由上至下还设有第二分离装置液相进口、产物出口、第一分离装置液相进口、第一分离装置气相进口和蒸汽入口 ；所述蒸汽入口用于接收汽提用蒸汽，所述产物出口用于排出合格产物。
[0015]根据本发明的费托合成系统，优选地，所述第二分离装置包括:
[0016]第一分离器，用于对来自所述浆态床反应器的气相出料进行气液分离；所述第一分离器内设有换热盘管，所述换热盘管用于使来自所述浆态床反应器的气相出料与待进入所述浆态床反应器的原料气换热冷凝；
[0017]第一冷凝器，用于对来自所述第一分离器的气相产物进行冷凝；
[0018]第二分离器，用于对所述第一冷凝器的冷凝产物进行气液分离；
[0019]第三分离器，用于对来自第二分离器的液相产物进行减压分离；所述第三分离器为卧式罐体分离器，在所述第三分离器内设有从其底部向上延伸的第三分离器溢流板，从而将所述第三分离器分为位于所述第三分离器溢流板一侧的进料区和位于所述第三分离器溢流板另一侧的溢流区；所述第三分离器进料区的顶部设有第三分离器进料管、底部设有第三分尚器排水管，所述第三分尚器溢流区的顶部设有第三分尚器气相出口管、底部设有第三分离器液相出口管，用于排出分离得到的液相产物；
[0020]所述汽提塔通过所述第二分离装置液相进口接收来自所述第一分离器和第三分离器的液相产物。优选地，所述第二分离装置液相进口在所述汽提塔上沿纵向设有两个，其中，位置在上的第二分离装置液相进口用于接收来自所述第三分离器的液相产物，位置在下的第二分离装置液相进口用于接收来自所述第一分离器的液相产物。本发明通过设置多个分离器进行多级分离，不仅使得气相产物可以有效脱除催化剂细粉，同时使得第一分离器中仍可保持较高的温度，而只需使后续分离器中的温度相应降低，避免了采用单个分离器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。
[0021]根据本发明的费托合成系统，优选地，所述第一过滤装置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。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。
[0022]根据本发明的费托合成系统，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。
[0023]根据本发明的费托合成系统，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。
[0024]进一步优选地，所述第一过滤装置设有多组，例如3-12组、或者5-8组，在同一高度上绕所述浆态床反应器侧壁均匀布置，每组过滤装置包括3-30根，优选5-25根，更优选10-20根过滤管件