[發明專利]旋流分離器、漿態床反應分離系統和方法及其在費托合成工藝中的應用

有效

• 申請號: 200910092042.1
• 申請日: 2009-09-07
• 公開（公告）號: CN102009003A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 張艷紅;錢卓群;周萍;戴寶華;汪華林;嚴仲彪
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司
• 主分類號: B04C5/00
• 分類號: B04C5/00;B04C5/13;B04C5/14;B01J8/22;B01D35/00;B04C9/00;C10G2/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳小蓮;王鳳桐

技術領域

本發明涉及化工領域。具體地說，涉及一種用于對漿態床反應器中的液體產物與固體催化劑進行分離的旋流分離器和漿態床反應分離系統以及分離方法及其在費托合成工藝中的應用。

背景技術

眾所周知，作為工業血液的石油在世界上的儲量是有限的。然而，隨著人類社會的不斷發展，對原油的需要也越來越大，使得有限的石油資源日益減少并導致其價格不斷上漲，從而在日益增加的石油需求與有限的石油資源之間產生較大的矛盾。

為了減小對有限的石油資源的過度依賴，人們已經開發出利用固態燃料(如煤)或氣態燃料(如天然氣)制備液體燃料的技術。例如，可以利用煤或天然氣獲取一氧化碳和氫氣的合成氣，然后通過費托合成將該合成氣(包括一氧化碳和氫氣)轉化為液體燃料，如各種烴類、醇類或醚類等液體燃料等。

實現費托合成的反應器有多種類型，包括固定床反應器、漿態床反應器等，其中，由于漿態床反應器具有結構簡單、操作方便、轉化率高、分散效果均勻等優點，因而較為廣泛地應用于包括費托合成反應的多種化工領域的化學反應中。

在利用漿態床反應器進行費托反應過程中，漿態床反應器中主要含有氣態的合成氣(包括一氧化碳和氫氣)、固態的催化劑顆粒和液態的合成產物(如液體燃料)，而固態的催化劑顆粒與液態燃料通常摻雜在一起而成為漿液物料。因此，為了獲得較高品質的液態燃料，如何將固態催化劑顆粒與液態燃料有效地分離是非常重要的。

目前，常用的方法是在漿態床反應器外部對上述漿液物料進行分離。例如，將漿態床反應器中的漿液物料從該漿態床反應器中輸送到外部，然后可采用重力沉降、過濾、萃取或磁分離技術等使液態燃料與催化劑顆粒分離開，以獲得液體燃料。

然而，這種在漿態床反應器外部進行分離的作業不可避免地必須將分離后的催化劑通過泵重新輸送到漿態床反應器中，不但極大程度上延長了漿態床反應器的操作時間，影響工作效率，而且在利用泵將分離后的催化劑顆粒重新輸送到漿態床反應器中的過程中，很容易造成催化劑顆粒的磨損，一方面使催化劑顆粒的粒徑變小而增加了以后分離的難度，還使催化劑的活性降低，使催化劑的使用壽命縮短。

因而，需要一種能夠在漿態床反應器內部對漿液物料進行分離的技術方案。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統上在漿態床反應器外部對漿液物料進行分離的缺陷，而提供一種適用于在漿態床反應器內部對漿液物料進行分離的旋流分離器，以及能夠實現在漿態床內部對漿液物料進行分離的漿態床反應分離系統及其分離方法。

根據本發明的一個方面，提供了一種旋流分離器，該旋流分離器包括上部為頂端封閉的圓柱形、下部為倒圓錐形的旋流分離器主體，其中，該旋流分離器還包括液體出料管、固體出料管和至少一個吸料管；所述液體出料管的一端位于所述旋流分離器主體內、另一端穿過所述旋流分離器主體的頂部并位于所述旋流分離器主體外；所述固體出料管連接于所述旋流分離器主體的底部并與所述旋流分離器主體的內部空間連通；所述吸料管的一端與所述旋流分離器主體中的旋流進料口連通、另一端朝向所述旋流分離器主體的底部方向；所述固體出料管的底部高于所述吸料管的底部。

根據本發明的另一方面，還提供了一種漿態床反應分離系統，包括漿態床反應器和固液分離裝置，其中，所述固液分離裝置包括設置在所述漿態床反應器內的內部旋流分離器，該內部旋流分離器包括至少一個吸料管，該吸料管能夠將所述漿態床反應器中的漿液物料吸入到所述內部旋流分離器內進行固液旋流分離。

根據本發明的再一方面，還提供了一種用于漿態床反應的物料分離方法，該方法包括內部固液旋流分離步驟，該內部固液旋流分離步驟包括將所述漿態床反應器內的由反應產生的漿液物料通過至少一個吸料管吸入到內部旋流分離器中，在該內部旋流分離器中對輸送來的漿液物料進行內部固液旋流分離，所述內部旋流分離器設置在漿態床反應器的內部。

此外，根據本發明的又一方面，還提供了本發明的上述漿態床反應分離系統在費托合成工藝中的應用。

按照本發明所提供的旋流分離器，該旋流分離器設置有吸料管，吸料管的一端與旋流分離器的旋流進料口連通，而另一端向下延伸而低于旋流分離器的固體出料管。因而，該旋流分離器適于設置在漿態床反應器的內部，通過其吸料管將漿態床反應器的漿液物料吸入該旋流分離器中以進行旋流分離，然后經過旋流分離后的相對較輕的液體通過液體出料管輸出到漿態床反應器外部，相對較重的固體(如催化劑顆粒)通過固體出料管又排到漿態床反應器中。

由此可見，利用本發明所提供的旋流分離器能夠實現在漿態床反應器內部實現對漿液物料的固液分離。