CN101391196A

CN101391196A - 一种将费托合成产物重馏分从浆态床反应器抽出的方法

Info

Publication number: CN101391196A
Application number: CNA2008102254755A
Authority: CN
Inventors: 门卓武; 石玉林; 卜亿峰; 吕毅军; 王洪学
Original assignee: China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd; Shenhua Group Corp Ltd
Current assignee: China Shenhua Coal to Liquid Chemical Co Ltd; Shenhua Group Corp Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: CN101391196B

Abstract

本发明提供了一种将费托合成产物重馏分从浆态床反应器抽出的方法，具体包括以下步骤：在浆态床反应器中，当费托反应气相物流和浆液相物流流经设置在浆态床反应器液相中的金属烧结过滤棒时，使费托合成重馏分和部分催化剂粉末从浆态床反应器浆液相中分离出来；将所述费托合成重馏分和部分催化剂粉末送入后续的液固分离装置中，进一步分离费托合成重馏分和催化剂粉末，使所得到的费托合成重馏分符合下游加工工艺的要求。该方法不仅避免了催化剂颗粒进一步破碎后被气相物流从反应器顶部带出、沉积在换热器等设备中，而且还提高了浆态床反应器的操作稳定性、延长了装置的操作周期，并可为下游装置提供合格的费托合成产物重馏分。

Description

一种将费托合成产物重馏分从浆态床反应器抽出的方法

技术领域

本发明涉及一种分离浆态床费托合成催化剂和产物重馏分的方法。

背景技术

费托合成是由煤制取合成液体燃料和化工原料的重要的煤炭间接液化技术。由于浆态床费托合成自身的特点和技术经济优势，近年来浆态床费托合成技术得到了大力发展。浆态床反应器要求催化剂的粒度不能太大，否则催化剂和产物无法形成浆液相，但这也带来了将催化剂与费托合成产物分离的难题。为解决此难题，人们重点研究在浆态床反应器内放置过滤装置将费托合成产物重馏分抽出的工艺方法。

专利US6462098公开了一种如图1所示的在浆态床反应器内设置过滤器进行分离的方法，其中，费托合成产物重馏分从管线54出反应器，反冲洗液从管线53进入过滤器。其采用自动反冲洗方式来保证过滤棒正常工作，但这种方式常会因少量棒的反冲洗效果不好失去作用，并导致其他过滤棒的负荷增加，使反冲洗频率加快，进而又导致部分过滤棒反冲洗效果不好，最终使整个反冲洗过滤系统不能正常工作。

另外，在费托合成浆态床反应器工业运转过程中，由于催化剂间及催化剂与反应器壁和内构件间的碰撞和摩擦，会产生一定量的催化剂粉末。催化剂粉末在浆态床重馏分抽出过滤器上富集，特别是堵到过滤孔上易造成过滤系统压差上升过快，致使过滤系统的反冲洗次数逐步增加，直到无法正常工作，严重制约浆态床反应器的平稳运转。且催化剂粉末进一步与催化剂、浆态床反应器的器壁和内部构件摩擦、碰撞，会生产更为细小的颗粒。这些更细小的颗粒会被气相物流从浆态床反应器顶部带出，并沉积在换热器等设备中，从而造成整个装置因气体循环系统压降过大而被迫停车等问题。

发明内容

针对以上技术缺陷，本发明的目的在于提供一种改进的将费托合成产物重馏分从浆态床反应器中抽出的方法。

本发明所提供的将费托合成产物重馏分从浆态床反应器抽出的方法包括以下步骤：

-在浆态床反应器中，当费托反应气相物流和浆液相物流流经设置在浆态床反应器液相中的金属烧结过滤棒时，使费托合成重馏分和部分催化剂粉末从浆态床反应器浆液相中分离出来；

-将所述费托合成重馏分和部分催化剂粉末送入后续的液固分离装置中，进一步分离费托合成重馏分和催化剂粉末，使所得到的费托合成重馏分符合下游加工工艺的要求。

下面进一步详细说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

在本发明所述方法中，第一级过滤所采用的金属烧结过滤棒优选为非对称金属烧结过滤棒；所述过滤棒的过滤精度应低于浆态床反应器内催化剂粉末的粒径，优选其过滤精度为浆态床反应器内催化剂粉末粒径的120-500％，进一步优选为催化剂粉末粒径的130-300％。例如，所述过滤棒的过滤精度可以为10～50μm或20～40μm或25～35μm。所述催化剂粉末一般情况下是指粒径小于10μm的极为细小的催化剂颗粒。

在本发明所述浆态床费托合成反应器中，所述过滤棒可根据实际工艺的要求在反应器液相中设置为若干组，例如，设置两组或两组以上的过滤棒，各组过滤棒之间并联连接，在装置运转过程中可切换操作。具体设置方式可通过常规工艺计算确定，例如，每组可由8-10个死端向上的过滤棒并联连接，所述过滤棒在浆态床反应器的径向方向上均匀分布，距浆态床反应器的器壁约1/3-1/4直径处和浆态床反应器的轴向高约1/2-3/4处。

在本发明所述方法中，经第一级过滤抽出的费托合成重馏分和催化剂粉末经由产物抽出管线送入后续的液固分离装置中，以实现费托合成重馏分和催化剂粉末的进一步分离。本发明第二级过滤可采用任何本领域常用的错流过滤分离装置，尤其是可选用各种成熟的固液分离技术，例如，板筐过滤、吸附过滤或自动反冲洗过滤等。经第二级过滤后的费托合成产物重馏分，其固体颗粒含量和金属含量等指标能够满足下游进一步提质加工装置的要求，例如，本发明第二级过滤的过滤精度可达到0.5μm或更高。

在实际操作过程中，浆态床反应器中的气相和浆液相以较高的流速流经金属烧结过滤棒的外表面，费托合成产物重馏分从浆液中抽出，催化剂颗粒会在过滤棒表面堆积形成具有一定厚度的滤饼。同时，由于浆态床反应器中的气相和浆液相物流以较高的流速通过滤棒的外表面，也会将在过滤棒表面形成的部分滤饼冲刷走，使得滤饼厚度变小。若不断地将费托合成产物重馏分从浆液中抽走，过滤棒外滤饼的厚度会有所增加。经过一段时间后，会在过滤棒的外表面形成厚度不会有较大变化的滤饼层。在合理的过滤压差下，其抽出费托合成产物重馏分的量在较长的时间内(1个月～几个月)会基本保持恒定。且过滤棒外的滤饼层也会起到过滤材料的作用，提高过滤的精度。比如，过滤棒的过滤精度为25μm，若在过滤棒外形成2～3mm的费托合成催化剂滤饼层，会使过滤精度提高到10μm以内。

因此，在根据本发明所提供的方法进行装置设计或改造时，可根据过滤棒外形成稳定滤饼层后的过滤精度，计算将费托合成产物重馏分从浆态床反应器中抽出所需的过滤面积，然后在浆态床反应器内设置所需的若干组过滤棒。这样，在浆态床反应器运转的初期可以不进行过滤棒的反冲洗操作，从而保证过滤系统长期稳定运转，避免频繁的反冲洗带来的一系列问题。

此外，在实际操作过程中，由于费托合成催化剂的活性随运转时间而下降，一般可通过提高反应温度来提供原料气的转化率，这也导致产物中C₅ ⁺的选择性下降，整个装置的技术经济性变差。为解决上述问题，一般需要卸出部分活性已下降的催化剂，然后补入一定量的新鲜催化剂，以提高整个反应器内的催化剂活性、保持装置产量和产品分布的稳定性。当需要通过置换部分催化剂以提高浆态床反应器内催化剂的活性时，对浆态床反应器内的过滤棒进行反冲洗操作，此操作可在短期内(1或几个小时)进行多次。由于反冲洗操作后过滤棒外几乎没有滤饼层，其过滤精度下降，具有较大粒径的催化剂粉末会与合成产物重馏分一道被带出浆态床反应器。这样就可将部分活性较低的催化剂粉末从浆态床中卸出。若此量仍不能满足要求，可通过直排的方法将更多的催化剂排出浆态床反应器，以实现将部分催化剂卸出浆态床反应器的目的。然后补入新鲜催化剂，进入下一个稳定运转的周期。

与现有技术相比，本发明所述方法的有益效果主要体现在以下方面：

本发明通过两级过滤实现费托合成产物重馏分的抽出和分离，通过对两级过滤设备及其过滤精度的合理配置，不仅基本上避免了催化剂颗粒进一步破碎后被气相物流从反应器顶部带出、沉积在换热器等设备中，而且还提高了浆态床反应器的操作稳定性、延长了装置的操作周期，并可为下游装置提供合格的费托合成产物重馏分。

与常用的金属烧结过滤棒相比，本发明所述非对称金属烧结过滤棒流通面积大、过滤所需的压差小，可有效地减小过滤面积，且滤饼的致密程度低，降低反冲洗的难度。

此外，在集中进行过滤棒的反冲洗后，可将具有较大粒径的催化剂粉末从浆态床反应器中分离出来，避免它们进一步破碎后形成更细小的粉末，并被费托合成反应尾气带出反应器，沉积在换热器等设备中，造成气体循环系统压降增大，严重时导致装置停车。

附图说明

图1为US6462098的工艺流程示意图；

图2为本发明所述方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明所提供的方法，但本发明并不因此而受到任何限制。

如图2所示，在浆态床费托合成反应器3的浆液相中设置若干组非对称金属烧结过滤棒1。原料气自底部进入该费托合成反应器中，在费托合成铁基催化剂的作用下进行费托合成反应，所形成的气相和浆液相物流以较高的流速流经过滤棒1。在系统压差的作用下，费托合成产物重馏分和部分催化剂粉末从浆态床反应器浆液相中分离出来，经产物抽出线4输送至液固分离装置2中，进一步分离费托合成重馏分和催化剂粉末。所得到的符合下游加工工艺要求的费托合成产物重馏分经管线5送至下游装置，而含大量催化剂粉末的废液经管线6排出。费托合成气相产物及尚未反应的原料气自该反应器的顶部排出。此外，每组过滤棒均设有反冲洗管线7，以满足反冲洗操作的需要。

下面的实施例可进一步详细说明本发明所述方法及其实施效果，但以下实施例不应理解为对本发明所述方法的任何限制。

实施例1

采用US5324335中公布的方法制得的费托合成Fe-Cu-K催化剂进行试验。在浆态床反应器的浆液相中，催化剂的浓度为30wt％，其粒度分布范围为40～200μm，费托合成产物重馏分的生产量为30吨/小时。

如图2所示，所采用的浆态床反应器中安装了北京安泰科技公司生产的SL50*800非对称金属烧结过滤棒1。所述过滤棒共设置40组，每组由10个并联的过滤棒组成，且所述过滤棒在该反应器的径向方向上均匀设置。所述过滤棒的过滤精度为25μm。

对费托合成产物重馏分进行精过滤处理(二级过滤)的装置为过滤精度是0.2μm的自动反冲洗过滤器系统。

装置首次开工后，前三天每天进行一次反冲洗操作，将新鲜催化剂碰撞和磨损形成的大量粉末外排，随后的两个月内稳定运转，两个月后每两周进行一次过滤棒反冲洗操作，并相应的外排部分催化剂，使每次外排的催化剂占反应器中催化剂总装填量的8％，并向系统中补充相应量的新鲜催化剂，以保持反应器内催化剂的活性基本稳定。试验证明：费托合成产物重馏分中小于20μm粉末含量低于0.1wt％，气相携带的催化剂粉末低于5ppm，且装置可稳定运行2年以上。

截至目前，本领域同类费托合成工业装置的正常开工周期低于2年，气相产物携带的催化剂粉末一般在100ppm以上。

实施例2

采用CN1233463中公布的方法制得的费托合成Fe基催化剂进行试验。在浆态床反应器的浆液相中，催化剂的浓度为30wt％，其粒度分布范围为40～200μm，费托合成产物重馏分的生产量为30吨/小时。

如图2所示，所采用的浆态床反应器中安装了北京安泰科技公司生产的SL50*800非对称金属烧结过滤棒1。所述过滤棒共设置35组，每组由10个并联的过滤棒组成，且所述过滤棒在该反应器的径向方向上均匀设置。所述过滤棒的过滤精度为35μm。

对费托合成产物重馏分进行精过滤处理(二级过滤)的装置为过滤精度是0.5μm的自动反冲洗过滤器2。

装置首次开工后，前三天每天进行一次反冲洗操作，将新鲜催化剂碰撞和磨损形成的大量粉末外排，随后的两个月内稳定运转，两个月后每两周进行一次过滤棒反冲洗操作，并相应的外排部分催化剂，使每次外排的催化剂占反应器中催化剂总装填量的8％，并向系统中补充相应量的新鲜催化剂，以保持反应器内催化剂的活性基本稳定。试验证明：费托合成产物重馏分中小于25μm粉末含量低于0.2wt％，气相携带的催化剂粉末低于1ppm，且装置可稳定运行2年以上。

Claims

1、一种将费托合成产物重馏分从浆态床反应器抽出的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-在浆态床反应器中，当费托反应气相物流和浆液相物流流经设置在浆态床反应器浆液相中的金属烧结过滤棒时，使费托合成重馏分和部分催化剂粉末从浆态床反应器浆液相中分离出来；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属烧结过滤棒为非对称金属烧结过滤棒；且所述过滤棒的过滤精度低于浆态床反应器内催化剂粉末的粒径。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述过滤棒的过滤精度为浆态床反应器内催化剂粉末粒径的120-500％；优选为催化剂粉末粒径的130-300％。

4、根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述过滤棒的过滤精度为10-50μm；优选为20-40μm；进一步优选为25～35μm。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述浆态床反应器中设置两组或两组以上的过滤棒，其中，各组过滤棒之间并联连接，在装置运转过程中可切换操作，每组由8-10个死端向上的过滤棒并联连接而成，所述过滤棒在浆态床反应器的径向方向上均匀分布，并位于距浆态床反应器的器壁约1/3-1/4直径处和距浆态床反应器的轴向高约1/2-3/4处。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述后续液固分离装置选自：板筐过滤器、吸附过滤器或自动反冲洗过滤器中任一种。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述后续液固分离装置的过滤精度为0.5μm或更高。