一種漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法
【專利摘要】一種漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法，其特征在于來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與具有磁性的費托合成催化劑經(jīng)脫氣后進入分離器的中下部，催化劑靠重力沉降初步與費托合成重質(zhì)產(chǎn)物分離，得到的富含催化劑的濃漿液于分離器下部循環(huán)回漿態(tài)床反應器，而得到的稀漿液進入分離器中上部的磁分離器區(qū)；在磁分離區(qū)，催化劑受磁力被吸附在磁場區(qū)，當磁場區(qū)吸附的催化劑達到設定量時，撤去磁場，催化劑靠重力下沉至所說的導流管，沿導流管流向分離器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器；經(jīng)磁分離后含少量催化劑的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)過濾元件進一步分離出催化劑后排出分離器，而過濾下來的催化劑循環(huán)回漿態(tài)床反應器。
【專利說明】一種楽態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由合成氣制備烴類的催化劑與重質(zhì)產(chǎn)物的分離方法，具體地說涉及一種漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界能源結(jié)構(gòu)的變化，以及全球環(huán)保要求的日益提高，以天然氣和煤基合成氣為原料通過費托合成制備合成油的方法，具有產(chǎn)品清潔，不含硫、氮、芳香烴等優(yōu)點，近年來引起了世界各國的重視。
[0003]費托合成技術的核心是催化劑和反應器技術。目前，費托合成催化劑主要包括鈷催化劑和鐵催化劑。在反應器方面，費托合成漿態(tài)床反應器具有取熱便利、結(jié)構(gòu)簡單、投資低以及易于大型化的特點，成為費托合成反應器的主要發(fā)展方向。固體催化劑與重質(zhì)產(chǎn)物的分離是漿態(tài)床反應器的關鍵技術之一。
[0004]漿態(tài)床費托合成催化劑與重質(zhì)產(chǎn)物的分離可以采用沉降、過濾等方法。漿態(tài)床費托合成漿液中固含量可達20-50% (質(zhì)量)，直接用過濾法進行固液分離時，過濾負荷大，反沖洗的間隔短，反沖洗操作頻繁。單獨用沉降法分離時，由于細顆粒催化劑不易沉降，造成催化劑帶出過多。
[0005]漿態(tài)床費托合成一般使用鐵基或鈷基催化劑，鐵和鈷均為磁性材料，能被磁鐵吸弓丨。USP7360657公開了一種漿態(tài)床費托合成漿液連續(xù)固液分離方法，所用磁分離器內(nèi)設置一根或多根直立的磁棒，漿液由磁分離器中部進入磁分離器，漿液中的磁性催化劑顆粒被磁棒吸引，由于重力而沿磁棒向下滑動，清液從磁分離器頂部出口流出，富含催化劑顆粒的濃漿液從磁分離器的底部出口排出。CN101229499A公開了一種分離漿態(tài)床費托合成重餾分和鐵基催化劑的方法，來自漿態(tài)床反應器的費托合成產(chǎn)物重餾分與鐵基催化劑的混合漿液進入位于漿態(tài)床反應器外部的沉降罐中，并使沉降罐中的混合漿液在磁力線方向向下的磁場的作用下實現(xiàn)費托合成重餾分與鐵基催化劑的快速分離；分離后的費托合成重餾分通過設置在沉降罐上部的過濾器進行過濾后作為產(chǎn)品排出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種不同于現(xiàn)有技術的，將沉降、磁分離、過濾等方式巧妙組合起來進行漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離新方法。
[0007]本發(fā)明提供的漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法，其特征在于含有下述過程:來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與具有磁性的費托合成催化劑顆粒的漿液經(jīng)脫氣后，進入分離器；在分離器中下部的沉降區(qū)，所說的催化劑的大顆?？恐亓Τ两蹬c所說的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)初步分離；其中的稀漿液進入分離器中上部的磁分離區(qū)，而分離器下部富含催化劑顆粒的濃漿液自動循環(huán)回漿態(tài)床反應器；在分離器中上部靠近分離器器壁設置磁分離區(qū)，所說的磁分離區(qū)由設置于分離器外的磁鐵和分離器內(nèi)的流體流動通道、催化劑導流管構(gòu)成，設置有η層磁分離裝置；上述所說的經(jīng)初步分離后的稀漿液沿所說的流體流動通道進入磁分離區(qū)內(nèi)，所說的磁分離區(qū)由下至上的第一層磁分離裝置會最先吸附催化劑顆粒，當所吸附的催化劑顆粒達到設定量時，撤去該裝置的磁場，則脫除磁力吸附的催化劑顆?？恐亓ο鲁林了f的催化劑導流管，沿所說的催化劑導流管流向分離器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器，同時，所說的磁分離區(qū)由下至上的第二層磁分離裝置啟動，將隨液體向上涌動的催化劑顆粒吸附，再撤去磁場，則脫除磁力吸附的催化劑顆粒靠重力下沉至所說的催化劑導流管；直到第η層磁分離裝置啟動磁場和撤去磁場操作，使得更多的催化劑顆粒在磁分離區(qū)得以分離并循環(huán)回漿態(tài)床反應器，經(jīng)第η層磁分離裝置處理后，僅含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物沿所說的流體流動通道進入分離器上部的過濾區(qū)；在過濾區(qū)設置一組或多組過濾元件，所說的經(jīng)磁分離后含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)過濾元件進一步分離出催化劑顆粒后排出分離器；定期反沖洗過濾元件，使過濾下來的催化劑顆粒靠重力沿導流管流向分離器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器。
[0008]本發(fā)明提供的分離方法具有下列特點和優(yōu)點:
[0009](I)利用大顆粒催化劑易沉降，用磁力分離磁性催化劑，分離效率高，過濾除去少量細顆粒催化劑，反沖洗間隔長的特點，采用沉降/磁分離/過濾組合分離方法，可以實現(xiàn)漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的高效分離。
[0010](2)分離器體積小，過濾器反沖洗間隔長，分離后的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物中催化劑含量低。
[0011](3)易于實施，可實現(xiàn)連續(xù)長周期操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為漿態(tài)床費托合成反應重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法的工藝流程圖。
[0013]圖2為實施本發(fā)明方法的一種組合分離器結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明提供的漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法，其特征在于含有下述過程:來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與具有磁性的費托合成催化劑顆粒的漿液經(jīng)脫氣后，進入分離器；在分離器中下部的沉降區(qū)，所說的催化劑的大顆?？恐亓Τ两蹬c所說的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)初步分離；其中的稀漿液進入分離器中上部的磁分離區(qū)，而分離器下部富含催化劑顆粒的濃漿液自動循環(huán)回漿態(tài)床反應器；在分離器中上部靠近分離器器壁設置磁分離區(qū)，所說的磁分離區(qū)由設置于分離器外的磁鐵和分離器內(nèi)的流體流動通道、催化劑導流管構(gòu)成，設置有η層、優(yōu)選2或3層磁分離裝置；上述所說的經(jīng)初步分離后的稀漿液沿所說的流體流動通道進入磁分離區(qū)內(nèi)，所說的磁分離區(qū)由下至上的第一層磁分離裝置會最先吸附催化劑顆粒，當所吸附的催化劑顆粒達到設定量時，撤去該裝置的磁場，則脫除磁力吸附的催化劑顆?？恐亓ο鲁林了f的催化劑導流管，沿所說的催化劑導流管流向分離器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器，同時，所說的磁分離區(qū)由下至上的第二層磁分離裝置啟動，將隨液體向上涌動的催化劑顆粒吸附，再撤去磁場，則脫除磁力吸附的催化劑顆?？恐亓ο鲁林了f的催化劑導流管；直到第η層磁分離裝置啟動磁場和撤去磁場操作，使得更多的催化劑顆粒在磁分離區(qū)得以分離并循環(huán)回漿態(tài)床反應器，經(jīng)第η層磁分離裝置處理后，僅含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物沿所說的流體流動通道進入分離器上部的過濾區(qū)；在過濾區(qū)設置一組或多組過濾元件，所說的經(jīng)磁分離后含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)過濾元件進一步分離出催化劑顆粒后排出分離器；定期反沖洗過濾元件，使過濾下來的催化劑顆?？恐亓ρ貙Я鞴芰飨蚍蛛x器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器。
[0015]本發(fā)明提供的分離方法中，所說的具有磁性的費托合成催化劑為鐵基或鈷基催化齊U，它們能被磁鐵吸引。所說的鐵基催化劑可以選自沉淀鐵、熔鐵、雷尼鐵、非晶態(tài)鐵、載體負載型的鐵催化劑，所說的鈷基可以選自非晶態(tài)鈷、雷尼鈷、載體負載型的鈷催化劑，所說的具有磁性的費托合成催化劑，其粒度為0.1-500微米，優(yōu)選0.5-200微米。
[0016]本發(fā)明提供的分離方法中，來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與具有磁性的費托合成催化劑的漿液從沉降、磁分離和過濾的組合分離器的中下部進入。在沉降區(qū)中，物料向上流動的線速度為0.001-20cm/s、優(yōu)選0.01_5cm/s。
[0017]本發(fā)明提供的分離方法中，所說的磁分離區(qū)由電磁鐵、位于分離器內(nèi)的流體流動通道和催化劑導流管所構(gòu)成；所說的電磁鐵的表面磁感應強度為50-30000高斯、優(yōu)選500-10000高斯；所說電磁鐵通電與斷電交替進行，通電時間為2-1800秒、優(yōu)選5-1200秒，斷電時間1-1200秒、優(yōu)選3-600秒。所用電磁分離裝置是一組或多組，優(yōu)選多組。
[0018]本發(fā)明提供的分離方法中，所說的磁分離區(qū)也可以由可以移動的永磁鐵、永磁鐵移動控制裝置、位于分離器內(nèi)的流體流動通道和催化劑導流管所構(gòu)成；所說的永磁鐵的表面磁感應強度為50-30000高斯、優(yōu)選500-10000高斯。所說永磁鐵移動的距離為5-1000毫米、優(yōu)選50-500毫米；永磁鐵在靠近分離器筒體時的停留時間為2-1800秒、優(yōu)選5-1200秒；永磁鐵離開分離器筒體的時間1-1200秒、優(yōu)選3-600秒。所用永磁鐵分離裝置是一組或多組，優(yōu)選多組。
[0019]本發(fā)明提供的分離方法中，所說流體在磁場區(qū)流體流動通道中流動的線速度為
0.002_100cm/s、優(yōu)選 0.05_50cm/s。
[0020]本發(fā)明提供的分離方法中，所說過濾元件是粉末金屬燒結(jié)過濾管、金屬絲網(wǎng)燒結(jié)過濾管、陶瓷膜、金屬絲網(wǎng)、濾布中的一種或幾種的組合，過濾元件孔徑為0.1-50微米。
[0021]本發(fā)明提供的分離方法中，所說的沉降/磁分離/過濾組合分離器殼體的磁場區(qū)域選用對磁力線無阻礙的材質(zhì)。
[0022]本發(fā)明提供的分離方法中，一個漿態(tài)床反應器可以配置一個或多個沉降/磁分離/過濾組合分離器。
[0023]下面通過附圖對本發(fā)明進行進一步說明。
[0024]本發(fā)明提出的漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法的一種流程如圖1所示。從漿態(tài)床反應器中上部排出的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的漿液經(jīng)管線I進入脫氣罐，脫除夾帶的氣泡，氣體通過平衡管2返回漿態(tài)床反應器；脫氣后的漿液經(jīng)管線3進入漿態(tài)床反應器外部的分離器；在分離器中，利用重力、磁力和過濾，使催化劑和費托合成重質(zhì)產(chǎn)物分離，富含催化劑的濃漿液經(jīng)管線4自動循環(huán)回漿態(tài)床反應器，分離出的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)管線5進入后續(xù)工段，過濾下來的催化劑定期用反沖洗罐6的液體反沖洗。
[0025]圖2為實施本發(fā)明方法的一種組合分離器結(jié)構(gòu)簡圖。來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的漿液從分離器的中下部進入分離器，在A區(qū)域(沉降區(qū))，漿液向上流動，漿液中的催化劑顆?？恐亓M行沉降，漿液中顆粒較大的催化劑被分離下來。在分離器的中上部側(cè)面圓周方向上設置一個或多個電磁鐵，也可以設置一個或多個永磁鐵；在分離器的中上部側(cè)面上下方向上也可以設置多層電磁鐵或多層永磁鐵，上下兩層電磁鐵交替通電，下層通電時，上層斷電，下層斷電時，上層通電。磁鐵使分離器筒壁內(nèi)側(cè)形成磁場區(qū)，沉降分離后的漿液進入磁場區(qū)，具有磁性的催化劑顆粒被吸附停留在B區(qū)，分離出的催化劑顆粒的清液沿流體流通通道向上流動，進入上一層磁鐵的磁場區(qū)。當B區(qū)吸附的催化劑顆粒量達到一定程度后(接近飽和)，下層電磁鐵停電(當采用永磁鐵時，使永磁鐵向外側(cè)移動，使其離開分離器一定距離)，磁場消失，B區(qū)的催化劑靠重力，下沉到C區(qū)，然后經(jīng)C區(qū)下部的催化劑導流管沉入分離器底部。當下層電磁鐵停電時，上層電磁鐵通電，使其內(nèi)側(cè)D區(qū)域形成磁場區(qū)，向上涌動的催化劑顆粒被吸附停留在D區(qū)，分離出催化劑顆粒的清液進入E區(qū)。當B區(qū)吸附的催化劑顆粒下沉后，立即給B區(qū)電磁鐵通電，同時D區(qū)電磁鐵停電，D區(qū)磁場消失，D區(qū)的催化劑顆?？恐亓ο鲁恋紹區(qū)，并被吸附在B區(qū)。E區(qū)含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)過濾元件進一步過濾后排出分離器，定期反沖洗過濾元件，反沖洗下來的催化劑顆粒靠重力沉入F區(qū)，然后沿F區(qū)下方的導流管流向分離器底部，分離器底部的濃漿液循環(huán)回漿態(tài)床反應器。
[0026]下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明，但并不因此而限制本發(fā)明的內(nèi)容。
[0027]實施例1-4
[0028]實施例1-4流程如圖1所示，所用的沉降/磁分離器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，沉降/磁分離器內(nèi)徑0.6米，采用兩組電磁鐵實現(xiàn)磁分離，電磁鐵直徑0.15米，電磁鐵表面磁感應強度為2000高斯，過濾采用燒結(jié)金屬過濾管，過濾元件孔徑17微米，反沖洗時間間隔為30分鐘。所用的催化劑為氧化鋁負載的鈷基費托合成催化劑，催化劑鈷含量20%(質(zhì)量)，平均粒徑50微米，從反應器中引出的催化劑漿液中催化劑濃度為26%(質(zhì)量)。由下至上第一個電磁鐵通電時間100秒，斷電時間10秒，通電、斷電交替進行；由下至上第二個電磁鐵通電時間10秒，斷電時間100秒，通電、斷電交替進行；上下兩個電磁鐵的操作模式為:下層電磁鐵通電時，上層斷電，下層斷電時，上層通電。漿液處理量及分離后液體中固含量見表1。
[0029]表1·
[0030]
【權利要求】
1.一種漿態(tài)床費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與催化劑的分離方法，其特征在于含有下述過程:來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與具有磁性的費托合成催化劑顆粒的漿液經(jīng)脫氣后，進入分離器；在分離器中下部的沉降區(qū)，所說的催化劑的大顆?？恐亓Τ两蹬c所說的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)初步分離；其中的稀漿液進入分離器中上部的磁分離區(qū)，而分離器下部富含催化劑顆粒的濃漿液自動循環(huán)回漿態(tài)床反應器；在分離器中上部靠近分離器器壁設置磁分離區(qū)，所說的磁分離區(qū)由設置于分離器外的磁鐵和分離器內(nèi)的流體流動通道、催化劑導流管構(gòu)成，設置有η層磁分離裝置；上述所說的經(jīng)初步分離后的稀漿液沿所說的流體流動通道進入磁分離區(qū)內(nèi)，所說的磁分離區(qū)由下至上的第一層磁分離裝置會最先吸附催化劑顆粒，當所吸附的催化劑顆粒達到設定量時，撤去該裝置的磁場，則脫除磁力吸附的催化劑顆粒靠重力下沉至所說的催化劑導流管，沿所說的催化劑導流管流向分離器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器，同時，所說的磁分離區(qū)由下至上的第二層磁分離裝置啟動，將隨液體向上涌動的催化劑顆粒吸附，再撤去磁場，則脫除磁力吸附的催化劑顆?？恐亓ο鲁林了f的催化劑導流管；直到第η層磁分離裝置啟動磁場和撤去磁場操作，使得更多的催化劑顆粒在磁分離區(qū)得以分離并循環(huán)回漿態(tài)床反應器，經(jīng)第η層磁分離裝置處理后，僅含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物沿所說的流體流動通道進入分離器上部的過濾區(qū)；在過濾區(qū)設置一組或多組過濾元件，所說的經(jīng)磁分離后含少量催化劑顆粒的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物經(jīng)過濾元件進一步分離出催化劑顆粒后排出分離器；定期反沖洗過濾元件，使過濾下來的催化劑顆?？恐亓ρ貙Я鞴芰飨蚍蛛x器底部，并循環(huán)回漿態(tài)床反應器。
2.按照權利要求1的方法，其中，所說的費托合成催化劑選自鐵催化劑和/或鈷催化劑。
3.按照權利要求2的方法，其中，所說的鐵催化劑選自沉淀鐵、熔鐵、雷尼鐵、非晶態(tài)鐵或者載體負載型的鐵催化劑；所說的鈷催化劑選自非晶態(tài)鈷、雷尼鈷或者載體負載型的鈷催化劑。
4.按照權利要求1的方法，其中，所說的來自漿態(tài)床反應器的費托合成重質(zhì)產(chǎn)物與具有磁性的費托合成催化劑顆粒的漿液經(jīng)脫氣后，進入分離器，物料在分離器中下部沉降區(qū)向上流動的線速度為0.001-20cm/so
5.按照權利要求4的方法，其中，所說的物料在分離器中下部沉降區(qū)向上流動的線速度為 0.01_5cm/s。
6.按照權利要求1的方法，其中，所說的磁分離裝置由電磁鐵、位于分離器內(nèi)的流體流動通道和催化劑導流管構(gòu)成；所說電磁鐵的表面磁感應強度為50-30000高斯。
7.按照權利要求6的方法，其中，所說電磁鐵，其通電與斷電交替進行，通電時間為2-1800秒，斷電時間1-1200秒。
8.按照權利要求1的方法，其中，所說的磁分離裝置由可移動的永磁鐵、永磁鐵移動控制裝置、位于分離器內(nèi)的流體流動通道和催化劑導流管構(gòu)成；所說的永磁鐵的表面磁感應強度為50-30000高斯。
9.按照權利要求8的方法，其中，所說的永磁鐵，移動的距離為5-1000毫米；永磁鐵在靠近分離器筒體時的停留時間為2-1800秒；永磁鐵離開分離器筒體時的時間1-1200秒。
10.按照權利要求1的方法，其中，流體在磁分離區(qū)的流體流通通道中的流動線速度為0.002-100cm/s。
11.按照權利要求1的方法，其中，所說的η為2或者3。
12.按照權利要求1的方法，其中，所說的過濾元件是粉末金屬燒結(jié)過濾管、金屬絲網(wǎng)燒結(jié)過濾管、陶瓷膜、金屬絲網(wǎng)、濾布中的一種或幾種的組合，過濾元件孔徑為0.1-50微米。
13.按照權利要求1的·方法，其中，所說的催化劑顆粒，其粒度為0.1-500微米。
【文檔編號】B03C1/30GK103846160SQ201210504532
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權日:2012年11月30日
【發(fā)明者】孟祥堃, 張曉昕, 王宣, 慕旭宏, 宗保寧, 聶紅 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院