旋流分離器、漿態床反應分離系統和方法及其在費託合成工藝中的應用的製作方法

2023-10-20 00:10:42

專利名稱：旋流分離器、漿態床反應分離系統和方法及其在費託合成工藝中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及化工領域。具體地說，涉及一種用於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託合 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並導致其價格 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)製備液體燃料的技術。例如，可以利用煤或天然氣獲取一氧化 碳和氫氣的合成氣，然後通過費託合成將該合成氣(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。實現費託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，由於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 而較為廣泛地應用於包括費託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託反應過程中，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，然後可採用重力沉降、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後的催 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後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後 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
本發明的目的在於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，而提供一種適用於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於所述旋流分離器主 體內、另一端穿過所述旋流分離器主體的頂部並位於所述旋流分離器主體外；所述固體 出料管連接於所述旋流分離器主體的底部並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於所述吸料管的底部。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，還提供了一種用於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 費託合成工藝中的應用。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於旋流分離器的固體出料管。 因而，該旋流分離器適於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，然後經過旋流分離後的相對較輕的液體 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。按照本發明所提供的漿態床反應分離系統以及用於漿態床反應的物料分離方 法，利用通過設置在漿態床反應器內部的內部旋流分離器，能夠在該漿態床反應器內部 對反應產生的漿液物料進行固液分離，從而克服了傳統上必須在漿態床反應器外部對漿 液物料進行分離的缺陷。


圖1為根據本發明的旋流分離器的結構示意圖；圖2為根據本發明的漿態床反應分離系統的一種實施方式的示意圖；圖3和圖4分別為根據本發明的漿態床反應分離系統的另一種優選實施方式的示 意圖。主要部件的附圖標記說明旋流分離器主體1液體出料管2固體出料管3
吸料管4旋流進料口5放料閥6漿態床反應器10內部旋流分離器11，11，
漿態床反應器10中的漿液物料12管道過濾器13反衝洗管14反衝洗閥15，15，液體出料閥16，16，儲罐17外部旋流分離器18膜分離器19氣體緩衝罐20加熱器21進氣控制閥22排氣控制閥23第一管道24第二管道25泵26儲存器27第三管道28
具體實施例方式下面參考附圖對本發明的具體實施方式
進行詳細地描述。如圖1所示，本發明提供的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1，其中，該旋流分離器還包括液體出料管2、固體出料管 3和至少一個吸料管4 ；液體出料管2的一端位於旋流分離器主體1內、另一端穿過旋流 分離器主體1的頂部並位於旋流分離器主體外；固體出料管3連接於旋流分離器主體1的 底部並與旋流分離器主體1的內部空間連通；吸料管4的一端與旋流分離器主體1中的旋 流進料口5連通、另一端朝向旋流分離器主體1的底部方向延伸；固體出料管3的底部高 於吸料管4的底部。該旋流分離器設置有至少一個吸料管4，該吸料管4位於旋流分離器主體1的外 部。而且，吸料管4的一端與旋流進料口 5連通、另一端朝向旋流分離器主體1的底部 方向延伸，且該吸料管4的端部超過固體出料管3的端部(固體出料管3的底部高度比吸 料管4的底部高度高50-500mm)。因而，具有吸料管4的旋流分離器非常適合設置在漿 態床反應器的內部，通過吸料管4吸取漿態床反應器中的漿液物料，並能夠將吸取的漿 液物料沿相對於旋流分離器主體1的內壁的切向方向輸送到該旋流分離器中，從而進行 旋流分離。本發明所提供的旋流分離器與傳統的旋流分離器的主要的改進之處在於吸料管4的設置，因而可以採用傳統旋流分離器的各個結構部件，只要使吸料管4與旋流分離 器的連接滿足由吸料管4吸入旋流分離器中的物料能夠在該旋流分離器中進行旋流分離 即可。在旋 流分離過程中，重質物料(即密度較重的物料，如催化劑顆粒)積聚在該旋 流分離器的底部，並能夠通過固體出料管3連續或間歇地排放出去，而輕質物料(即密度 較輕的物料，如作為反應產物的液體燃料)則會位於沉積的重質物料的上方，並能夠通 過液體出料管2排放出去，由此實現重質物料和輕質物料的分離。吸料管4至少為一個，優選為多個，如兩個。吸料管4可以與旋流分離器主體1 整體製成，也可以是獨立於旋流分離器主體1並能夠裝配於該旋流分離器主體1的部件。優選地，固體出料管3的底部(埠)高度比吸料管4的底部(埠)高度高 50-500·，如圖1和圖2所示，固體出料管3的底部(埠)與吸料管4的底部(埠) 之間的間距為H。由於固體出料管3的底部(埠)高度比吸料管4的底部(埠)高 度高，因而會產生壓力差，當在旋流分離器主體內產生負壓以通過吸料管4吸取漿液物 料時，便於通過位於較低位置的該吸料管4的埠吸取漿液物料。優選地，固體出料管3的埠高於漿態床反應器的漿液物料12，如圖2所示，以 便於排放分離後的固體物料。為了便於旋流分離後獲得的輕質物料(如液體燃料)通過液體出料管2排放到旋 流分離器主體外部，優選地，液體出料管2在旋流分離器內的長度應該滿足在進行旋 流分離過程中，該液體出料管2的埠用於抽吸分離獲得的輕質物料(如液體燃料)。而 且，優選地，液體出料管2的埠不用於抽吸分離後的重質物料(如催化劑顆粒)。因 而，優選地，液體出料管2在旋流分離器內的長度為旋流分離器主體1的圓柱形部分的直 徑的 1/4-1/2。旋流分離後獲得的重質物料(如催化劑顆粒)通過固體出料管3排放出來。為 了便於對固體出料進行控制，優選地，在固體出料管3上連接有放料閥6，如隔膜閥。在進行旋流分離時，能夠利用該放料閥6實現間歇放料。具體來說，當剛剛進 行旋流分離時，放料閥6關閉。隨著旋流分離的進行，分離獲得的較重物料(如催化劑顆 粒)會積聚在旋流分離器主體的下部。當較重物料積聚的需要釋放的程度時，可以將放 料閥6打開，從而允許較重物料通過該放料閥6排放出去。在完成較重物料的排放後， 再將放料閥6關閉，使分離後的較重物料積累。不斷重複上述過程，從而在旋流分離的 過程中，間歇地排放分離獲得的較重物料(如催化劑顆粒)。通過以上對旋流分離器的部件、結構及其運行過程的描述，可以知道該旋流分 離器適用於設置在漿態床反應器中，並在該漿態床反應器的內部對漿態床反應器中的漿 液物料進行旋流分離，從而克服了傳統上必須在漿態床反應器的外部對漿液物料進行分 離而帶來的技術缺陷。如圖2所示，本發明提供的漿態床反應分離系統包括漿態床反應器10和固液 分離裝置，該固液分離裝置包括設置在所述漿態床反應器10內的內部旋流分離器11，該 內部旋流分離器11包括至少一個吸料管4，該吸料管4能夠將所述漿態床反應器10中的 漿液物料吸入到所述內部旋流分離器11內進行固液旋流分離。與傳統的漿態床反應分離系統相比，本發明的漿態床反應分離系統主要的改進之處在於在漿態床反應器10 (在圖2中虛線示意性地表示)的內部設置了適用於在該漿 態床反應器10內部進行分離作用的內部旋流分離器11，從而能夠在該漿態床反應器10的 內部對漿態床反應器10中的漿液物料進行分離作用。位於漿態床反應器10中的內部旋流分離器11通過至少一個吸料管4將漿液物料 吸入該內部旋流分離器11的內部，以進行旋流分離。內部旋流分離器11可以通過任意 合適的方式利用吸料管4吸取漿態床反應器10中的漿液物料。例如，可以利用內部旋流 分離器11內部和外部的壓力差，還可以通過泵而在內部旋流分離器11的內部形成負壓。 該內部旋流分離器11可以是能夠通過吸料管4將漿態床反應器10中的漿液物料 吸入內部旋流分離器11內部的任意的旋流分離器。優選地，設置在漿態床反應器10中 的內部旋流分離器11為本發明所提供的上述旋流分離器。關於本發明所提供的旋流分離 器的上述特徵都能夠以任意合適的方式單獨地和/或組合地與這裡的內部旋流分離器11 結合在一起。例如，優選地，內部旋流分離器11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1，吸料管4的上端與旋流分離器主體1中的旋流進料口 5連通， 吸料管4的下端能夠伸入到漿態床反應器10中的漿液物料12中，內部旋流分離器主體1 的底部設置有固體出料管3，該固體出料管3上連接有放料閥6，固液分離裝置還包括液 體出料管2，液體出料管2的一端位於旋流分離器主體1內，液體出料管2的另一端穿過 旋流分離器主體1的頂部並位於漿態床反應器10的外部，從而能夠將內部旋流分離得到 的液體輸送至反應器外部。再如，優選地，固體出料管3的底部高度比吸料管4的底部高度高50_500mm， 以便於在固體出料管3和吸料管4都插入漿液物料時，在固體出料管3的底部和吸料管4 的底部之間形成壓力差。根據內部旋流分離器11設置在所述漿態床反應器10的實施方式，在進行旋流分 離時，需要進行內部固液旋流分離步驟，該內部固液旋流分離步驟包括將漿態床反應器 10內的由反應產生的漿液物料通過至少一個吸料管4吸入到內部旋流分離器11中，在該 內部旋流分離器11中對輸送來的漿液物料進行內部固液旋流分離。漿態床反應器10內的漿液物料通常包括固體催化劑顆粒和液體燃料。將該漿液 物料通過至少一個吸料管4吸入內部旋流分離器11後，在該內部旋流分離器中進行旋流 分離，從而使固體催化劑顆粒(當然，在該固體催化劑顆粒中也可能仍然會摻雜有少量 的液體殘餘)沉積在內部旋流分離器11的底部，進而能夠通過固體出料管3排出漿態床 反應器10中，以繼續發揮其催化作用；分離獲得的液體燃料則會在內部旋流器11的上部 (位於固體催化劑顆粒之上)，能夠通過液體出料管2排到外部。由此可見，在本發明所提供的漿態床反應分離系統，以及利用該分離系統進行 的用於漿態床反應的物料分離方法能夠實現在漿態床反應器的內部實現對漿液物料的分 離，從而克服了傳統上必須在漿態床反應器的外部進行分離作用而帶來的缺陷。優選地，內部固液旋流分離步驟還包括將固液旋流分離獲得的固體物料間歇地 排放到所述漿態床反應器10中(這可以通過固體出料管3上連接的放料閥6來實現)，將 固液旋流分離獲得的液體物料輸送到漿態床反應器10的外部，從而實現催化劑顆粒與液 體燃料產物的分離。
為了進一步提高經內部旋流分離步驟獲得的液體物料的純淨度，並使儘可能多 的催化劑能夠直接返回反應器中循環使用，優選地，如圖2所示，在液體出料管2上設置 有管道過濾器13。因而，利用管道過濾器13還能夠對經所述內部固液旋流分離獲得的液 體物料進行過濾步驟，以進一步實現固液分離。當分離後獲得的液體物料通過管道輸送而經過該管道過濾器13時，摻雜在該液 體物料中的細小固體顆粒就由該管道過濾器13保留下來，但液體仍然允許通過，從而使 通過後的液體的純淨度更高。當然，如果經過內部固液旋流分離後獲得的液體物料的純 淨度已經達到所需的要求，就無需另外設置管道過濾器13，也不需要在分離後通過該管 道過濾器13進行過濾步驟。管道過濾器13可以採用常用的實現固液分離的過濾器，例如，籃式過濾器、L 型過濾器或Y型過濾器。通常，過濾器的過濾精度(允許通過該過濾器的顆粒的最大粒 徑)約為5-10微米。當過濾進行了一段時間後，由於細小固體顆粒的積聚，會造成過濾性能的下 降。因而，如圖2所示，管道過濾器13連接有反衝洗管14，即反衝洗管14與管道過濾 器13相連，從而能夠利用通過反衝洗管14的反衝介質對管道過濾器13進行反衝。本發 明所提供的分離方法還包括利用反衝介質對管道過濾器13進行反衝處理的反衝步驟。 反衝洗管14用於向漿態床反應器10的內部輸送反衝介質，反衝介質經過管道過 濾器13的方向與分離後的液體物料經過管道過濾器13的方向恰好是相反的，因而能夠利 用反衝介質對管道過濾器13的反衝作用，將積聚在管道過濾器13的細小顆粒又反衝到漿 態床反應器10中，從而使管道過濾器13的過濾性能得以恢復。反衝介質可以是不影響漿態床反應器10內反應進行的氣體或液體，例如，反衝 介質可以是氮氣或惰性氣體中的任意一種；反衝介質還可以是分離後獲得的較為純淨的 液體物料的一部分。為了避免內部固液旋流分離步驟與反衝步驟之間的幹涉，對於同一內部旋流分 離器11來說，內部固液旋流分離步驟與反衝步驟不同時進行，即反衝步驟與內部固液旋 流分離步驟交替進行。具體來說，如圖2所示，在反衝洗管14設置有反衝洗閥15，在輸送液體物料的 管道中設置有液體出料閥16。當進行內部固液旋流分離步驟時，需要將分離獲得的液體物料輸送到外部，此 時反衝洗閥15關閉，而液體出料閥16打開。而當需要進行反衝步驟時，反衝洗閥15打開，通入相對高壓的反衝介質，同時 將液體出料閥16關閉，以防止反衝介質直接通過液體出料閥16流走。此時，反衝介質 只能通過管道過濾器13並對該過濾器進行衝洗。如圖4所示，為了向反衝洗管14提供氣態的反衝介質，設置了氣源(未顯示) 和與該氣源連通並儲存氣體的氣體緩衝罐20，在氣源與氣體緩衝罐20之間的管道中還設 置有加熱器21和進氣控制閥22。由於漿態床反應器中環境溫度相對較高，約為200°C至 300在氣體由加熱器21加熱到與漿態床反應器內環境溫度相近的溫度後，再利用該 氣體進行反衝，從而不會影響漿態床反應器內反應的正常進行。氣體緩衝罐20通過管路 與反衝洗管14相通，以向反衝洗管14供應氣態的反衝介質。
氣體緩衝罐20還設置有排氣控制閥23，可以控制將氣體緩衝罐20中的相對高壓 氣體排放到大氣或其他容器中。通過進氣控制閥22和排氣控制閥23，可以對氣體緩衝罐 20中的氣體壓力進行調節，以使氣體緩衝罐20中的氣體適用於反衝步驟。由於對於同一內部旋流分離器來說，內部固液旋流分離步驟與反衝步驟不能同時進行，因此為了確保能夠持續地獲得分離後的液體物料，優選地，所述固液分離裝置 包括二個能夠交替使用的所述內部旋流分離器11和11』，每個所述內部旋流分離器均設 置有管道過濾器和反衝洗管，如圖3所示。也就是說，設置在漿態床反應器10內的內部旋流分離器11和11』為兩個，從 而使得其中一個進行所述反衝步驟時，另一個進行所述內部固液旋流分離步驟。即，這 兩個內部旋流分離器11和11』不存在同時處於進行反衝步驟的階段。參考圖3，一個內部旋流分離器11進行內部固液旋流分離步驟時，液體出料閥 16打開，反衝洗閥15關閉。工作一段時間後(如10-15分鐘)，液體出料閥16關閉， 同時反衝洗閥15打開，另一反衝洗閥15』關閉，另一液體出料閥16』打開，此時，內 部旋流分離器11進行反衝步驟，而另一內部旋流分離器11』進行內部固液旋流分離步 驟。在內部旋流分離器11的反衝步驟進行一段時間後(如5秒鐘-3分鐘，進行反衝步 驟的時間相對於進行內部固液旋流分離步驟的時間較短)，反衝洗閥15關閉。此時，內 部旋流分離器11既不進行反衝步驟，也不進行內部固液旋流分離步驟。當另一內部旋流 分離器11』進行內部固液旋流分離步驟一段時間後(如10-15分鐘)，再對該另一內部 旋流分離器11』進行反衝步驟。如此不斷重複這個過程，交替使用兩個內部旋流分離器 11 和 11，。當然，也可以調整反衝步驟的時間，以使兩個內部旋流分離器11和11』不存在
停止工作的情形。為了儲存輸送到漿態床反應器外部的液體物料，優選地，所述漿態床反應分離 系統還包括位於漿態床反應器10外部的儲罐17，該儲罐與液體出料管2的所述另一端連 通。因而，在分離後的液體物料從漿態床反應器10內輸出後，可以將該液體物料儲存到 位於所述漿態床反應器10外部的儲罐17中。通常情況下，在進行反應過程中，漿態床反應器10中的操作壓力為 2.0-5.0Mpa。為了便於分離獲得的液體物料進入儲罐中，優選地，該儲罐17中的壓力稍 低於漿態床反應器10中的操作壓力，進一步優選地，儲罐17中的壓力比漿態床反應器10 中的操作壓力低0.2-0.5Mpa。而且，為了使漿態床反應器內部的氣體在完成反應後及時 排出，還可以通過管路進行馳放氣(如圖4所示)，以控制漿態床反應器10內部的壓力。此外，為了確保儲存在儲罐17中液體物料的質量，優選地，儲罐17的溫度與漿 態床反應器10中的溫度基本保持一致。這可以通過在儲罐17中設置加熱器來實現。為了使漿態床反應器10中的漿液物料通過吸料管4進入內部旋流分離器11中， 以進行旋流分離，優選地，在液體出料管2上設置有泵，所述泵的運行使得漿態床反應 器10內的漿液物料12能夠進入內部旋流分離器11內進行固液旋流分離並使分離出的液 體物料能夠導出漿態床反應器10。因而，在內部旋流分離器11進行內部固液旋流分離步 驟時，可以啟動該泵，能夠在內部旋流分離器11內部形成負壓，從而使漿態床反應器10 內的漿液物料12能夠進入內部旋流分離器11內，也能夠將分離獲得的液體物料從內部旋流分離器11中泵壓到漿態床反應器10的外部，或者將該液體物料輸送到儲存液體物料的 儲罐17中(如果所述分離系統設置有儲罐17的話)。在將液體物料輸送到儲罐17的實施方式中，還可以不利用泵產生的負壓來實現 漿液物料被吸取到內部旋流分離器11中。具體來說，可以將儲罐17的位置設置為使得 該儲罐17內液體物料的液面低於漿態床反應器10中漿液物料12的液面，從而使漿態床 反應器10內的漿液物料12能夠在漿態床反應器10內外壓差的作用下進入內部旋流分離 器11進行固液旋流分離，並使分離出的液體物料能夠導出漿態床反應器10。在該情形中，由於省略了泵的設置，因而既能節省能源，也能夠降低分離系統 的維護成本。當然，還可以採用各種常用的技術手段來實現儲罐17中的壓力略低於內部旋流 分離器17中的壓力。 為了進一步提高輸送到漿態床反應器10外部的液體物料的純淨度，優選地，所 述固液分離裝置還包括位於漿態床反應器10外的外部旋流分離器18，由該外部旋流分離 器18進行外部固液旋流分離步驟。例如，該外部旋流分離器18的進料口可以與液體出料管2的所述另一端連通， 以將經內部旋流分離器11分離的液體物料進行進一步的固液旋流分離。此情況中，所述 外部固液旋流分離步驟包括利用位於漿態床反應器10外的外部旋流分離器18對分離出的 液體物料進行進一步的固液旋流分離。因而，經過內部旋流分離步驟分離獲得的液體物 料又被輸入到外部旋流分離器18中，並由該外部旋流分離器18進行外部旋流分離步驟， 從而進一步清除摻雜在經過內部旋流分離步驟分離獲得的液體物料中的雜質，能夠進一 步提高其純淨度。如果在液體出料管2中設置有管道過濾器13的話，則上述外部固液旋流分離步 驟包括利用位於漿態床反應器10外的外部旋流分離器18對經過濾步驟分離後的液體物料 進行進一步的固液旋流分離。在該實施方式中，由於經過內部旋流分離步驟分離獲得的 液體物料在經過管道過濾器13時，已經經過過濾處理，從而外部旋流分離器18分離後的 液體材料能夠獲得更好的純淨度。再如，在分離系統設置有儲罐17的情況中，外部旋流分離器18的進料口可以與 儲罐17連通，以將儲罐17中的物料進行進一步的固液旋流分離。該情況下，所述外部 固液旋流分離步驟包括利用位於漿態床反應器10外的外部旋流分離器18對儲罐17中的 液體物料進行進一步的固液旋流分離。上述外部旋流分離器18可以有一個或多個，可以根據具體的工作場合的要求以 及分離精度的要求而加以選擇。在經過外部旋流分離器18分離獲得的液體物料具有相對 較高的純淨度，該液體物料也作為反衝介質，用於對管道過濾器13進行上述反衝步驟。 而經過外部旋流分離器18分離獲得的固體顆粒(較小的催化劑顆粒，通常也可能會摻雜 有液體而成為淤漿狀)則可以重新輸送到漿態床反應器10中，繼續發揮其催化作用。如 圖4所示，由泵26將該淤漿狀物質通過第一管道24輸送到漿態床反應器10中。為了再進一步獲得純淨度更高的液體燃料產品，優選地，所述固液分離裝置還 包括位於所述漿態床反應器10外的膜分離器19，所述分離方法還包括膜分離步驟。根據分離系統不同的組合方式，該膜分離器19也可以具有多種不同的設置方式。例如，所述膜分離器19的進料口可以與液體出料管2的所述另一端連通，以將經所 述內部旋流分離器分離的液體物料進行進一步的固液分離，因而所述膜分離步驟包括利 用位於漿態床反應器10外的膜分離器19對分離出的液體物料進行進一步的固液分離。在 該情況下，沒有設置上述儲罐17和外部旋流分離器18，而是將膜分離器19直接與內部 旋流分離器11的液體出料管2的埠相連通。因而，該實施方式能夠節省分離系統的成 本，但對液體出料管2流出的液體物料的純淨度要求相對較高。如果在液體出料管2中設置有管道過濾器13的話，則上述膜分離步驟包括利用 位於漿態床反應器10外的膜分離器19對經過濾步驟分離後的液體物料進行進一步的固液 分離。在該實施方式中，由於經過內部旋流分離步驟分離獲得的液體物料在經過管道過 濾器13時，已經經過過濾處理，從而膜分離器19分離後的液體材料能夠獲得更好的純淨度。再如，膜分離器19的進料口與儲罐17連通，以將儲罐17中的物料進行進一步 的固液分離，則所述膜分離步驟包括利用位於漿態床反應器10外的膜分離器19對儲罐17 中的液體物料進行進一步的固液分離。
又如，在分離系統設置有外部旋流分離器18的情況下，所述膜分離器19可以位 於外部旋流分離器18的下遊，用於對經所述外部旋流分離器18分離的液體物料進行進一 步的固液分離。則所述膜分離步驟包括利用位於漿態床反應器10外的膜分離器19對經 外部旋流分離器18分離後的液體物料進行進一步的固液分離。在設置有儲罐17和外部旋流分離器18的情況下，儲罐17也可以與膜分離器19 連通。例如，通過圖4所示的第三管道28。膜分離器19分離後獲得較為純淨的液體物 料的一部分還可以作為反衝介質，而用於對管道過濾器13進行反衝處理。例如，通過 圖4所示的第二管道25。如圖4所示，來自氣體緩衝罐20的氣體和來自膜分離器19的 液體物料都與反衝洗管14相通。但優選地，可以在管路中分別設置控制氣體的閥門(未 顯示)和控制液體物料的閥門，從而避免來自氣體緩衝罐20的氣體和來自膜分離器19的 液體物料同時進入反衝洗管14，也就是分別單獨使用液體或氣體的反衝介質進行反衝步 馬聚ο當然，在完成對液體物料的處理後，可以將滿足要求的液體物料輸送到儲存器 27中。膜分離器19分離後獲得的固體顆粒(如催化劑顆粒)可以返回到反應器中繼續 使用，但通常來說，由於此時獲得的固體顆粒粒徑較小，如果再重新輸送到漿態床反應 器10中的話，會使隨後的分離更為困難，因此可以將其排掉，而不應重新再輸送到漿態 床反應器10中。根據分離系統的不同組合方式，該儲存器27還可用於接收來自內部旋流分離器 11的液體出料管2的液體物料、來自儲罐17的液體物料、來自外部旋流分離器18的液體 物料，只要該液體物料滿足儲存在儲存器27的條件即可。以上描述了本發明所提供的漿態床反應分離系統的具體實施方式
，並結合該漿 態床反應分離系統對本發明提供的用於漿態床反應的物料分離方法一併進行了詳細地描 述。但是，本領域技術人員應該明白，以上對本發明主題的詳細說明為描述性的，而不 是用於限定本發明的範圍。本發明的保護範圍應由權利要求來加以限定。而且，在不脫 離本發明保護範圍的前提下，能夠對本發明的上述描述做出各種改進、添加、刪除和替換等。因此，上述漿態床反應分離系統中涉及的部件(如管道過濾器13、儲罐17、外部 旋流分離器18、膜分離器19等)，以及上述分離方法中所涉及的步驟(如反衝步驟、過 濾步驟、外部固液旋流分離步驟、膜分離步驟等)都能夠以任意方式單獨地和/或組合地 結合在本發明中。另外，雖然上述描述主要結合漿態床反應器的使用進行描述，但本發明並不限 於此。在以上說明書的描述的啟示之下，本發明所提供的技術方案也可應用於任何適合 使用本發明的技術方案的工作場合。但，優選地，在漿態床反應器10中進行的反應為費 託合成反應，所述由反應產生的漿液物料含有反應產生的液體產物和反應所使用的固體 催化劑。 本發明還提供了上述漿態床反應分離系統在費託合成工藝中的應用。
權利要求
1.一種旋流分離器，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(1)，其特徵在於，該旋流分離器還包括液體出料管(2)、固體出料 管(3)和至少一個吸料管(4)；所述液體出料管(2)的一端位於所述旋流分離器主體(1) 內、另一端穿過所述旋流分離器主體(1)的頂部並位於所述旋流分離器主體外；所述固 體出料管(3)連接於所述旋流分離器主體(1)的底部並與所述旋流分離器主體(1)的內部 空間連通；所述吸料管(4)的一端與所述旋流分離器主體(1)中的旋流進料口(5)連通、 另一端朝向所述旋流分離器主體(1)的底部方向延伸；所述固體出料管(3)的底部高於所 述吸料管(4)的底部。
2.根據權利要求1所述的旋流分離器，其中，所述固體出料管(3)的底部高度比所述 吸料管(4)的底部高度高50-500mm。
3.根據權利要求1所述的旋流分離器，其中，所述液體出料管(2)在旋流分離器內的 長度為所述旋流分離器主體(1)的圓柱形部分的直徑的1/4-1/2。
4.根據權利要求1-3中任意一項所述的旋流分離器，其中，在所述固體出料管(3)上 連接有放料閥(6)。
5.—種漿態床反應分離系統，包括漿態床反應器(10)和固液分離裝置，其特徵在 於，所述固液分離裝置包括設置在所述漿態床反應器(10)內的內部旋流分離器(11)，該 內部旋流分離器(11)包括至少一個吸料管(4)，該吸料管(4)能夠將所述漿態床反應器 (10)中的漿液物料吸入到所述內部旋流分離器(11)內進行固液旋流分離。
6.根據權利要求5所述的漿態床反應分離系統，其中，所述內部旋流分離器(11)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(1)；所述吸料管(4)的 上端與所述旋流分離器主體(1)中的旋流進料口(5)連通，所述吸料管(4)的下端能夠伸 入到所述漿態床反應器(10)中的漿液物料(12)中；所述內部旋流分離器主體(1)的底部 設置有固體出料管(3)，該固體出料管(3)上連接有放料閥(6)；所述固液分離裝置還包 括液體出料管(2)，所述液體出料管(2)的一端位於所述旋流分離器主體(1)內，所述液 體出料管(2)的另一端穿過所述旋流分離器主體(1)的頂部並位於所述漿態床反應器(10) 的外部。
7.根據權利要求6所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固體出料管(3)的底部高 度比所述吸料管(4)的底部高度高50-500mm。
8.根據權利要求6所述的漿態床反應分離系統，其中，在所述液體出料管(2)上設置 有管道過濾器(13)。
9.根據權利要求8所述的漿態床反應分離系統，其中，所述管道過濾器(13)連接有 反衝洗管(14)。
10.根據權利要求9所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分離裝置包括二個 能夠交替使用的所述內部旋流分離器(11，11』)，每個所述內部旋流分離器均設置有管 道過濾器和反衝洗管。
11.根據權利要求6-10中任意一項所述的漿態床反應分離系統，其中，該漿態床反應 分離系統還包括位於所述漿態床反應器(10)外部的儲罐(17)，該儲罐與所述液體出料管 的所述另一端連通。
12.根據權利要求6-10中任意一項所述的漿態床反應分離系統，其中，所述液體出料管(2)上設置有泵，所述泵的運行使得所述漿態床反應器(10)內的漿液物料(12)能夠進 入所述內部旋流分離器(11)內進行固液旋流分離並使分離出的液體物料能夠導出所述漿 態床反應器(10)。
13.根據權利要求11所述的漿態床反應分離系統，其中，所述儲罐(17)的位置設置 為使得該儲罐(17)內液體物料的液面低於所述漿態床反應器(10)中漿液物料(12)的液 面，從而使所述漿態床反應器(10)內的漿液物料(12)能夠在所述漿態床反應器(10)內 外壓差的作用下進入所述內部旋流分離器(11)進行固液旋流分離，並使分離出的液體物 料能夠導出所述漿態床反應器(10)。
14.根據權利要求6-10中任意一項所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分 離裝置還包括位於所述漿態床反應器(10)外的外部旋流分離器(18)，該外部旋流分離 器(18)的進料口與所述液體出料管(2)的所述另一端連通，以將經所述內部旋流分離器 (11)分離的液體物料進行進一步的固液旋流分離。
15.根據權利要求11所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分離裝置還包括位 於所述漿態床反應器(10)外的外部旋流分離器(18)，所述外部旋流分離器(18)的進料口 與所述儲罐(17)連通，以將所述儲罐(17)中的物料進行進一步的固液旋流分離。
16.根據權利要求6-10中任意一項所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分離 裝置還包括位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)，該膜分離器(19)的進料口與 所述液體出料管(2)的所述另一端連通，以將經所述內部旋流分離器(10)分離的液體物 料進行進一步的固液分離。
17.根據權利要求11所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分離裝置還包括位 於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)，所述膜分離器(19)的進料口與所述儲罐 (17)連通，以將所述儲罐(17)中的物料進行進一步的固液分離。
18.根據權利要求14所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分離裝置還包括位 於所述外部旋流分離器(18)下遊的膜分離器(19)，以將經所述外部旋流分離器(18)分離 的液體物料進行進一步的固液分離。
19.根據權利要求15所述的漿態床反應分離系統，其中，所述固液分離裝置還包括位 於所述外部旋流分離器(18)下遊的膜分離器(19)，以將經所述外部旋流分離器(18)分離 的液體物料進行進一步的固液分離。
20.權利要求5-19中任意一項所述的漿態床反應分離系統在費託合成工藝中的應用。
21.—種用於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漿態床反應器(10)內的由反應產生的漿液物料通過至少一個 吸料管(4)吸入到內部旋流分離器(11)中，在該內部旋流分離器(11)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(11)設置在所述漿態床反應器(10)的 內部。
22.根據權利要求21所述的方法，其中，所述內部固液旋流分離步驟還包括將所述固 液旋流分離獲得的固體物料間歇地排放到所述漿態床反應器(10)中，將所述固液旋流分 離獲得的液體物料輸送到所述漿態床反應器(10)的外部。
23.根據權利要求21所述的方法，其中，該方法還包括採用管道過濾器(13)將經所 述內部固液旋流分離獲得的液體物料進行進一步的固液分離的過濾步驟。
24.根據權利要求23所述的方法，其中，該方法還包括利用反衝介質對所述管道過 濾器(13)進行反衝處理的反衝步驟，所述反衝步驟與所述內部固液旋流分離步驟交替進 行。
25.根據權利要求24所述的方法，其中，設置在該漿態床反應器(10)內的內部旋流 分離器(11，11』 )為兩個，其中一個進行所述反衝步驟時，另一個進行所述內部固液旋 流分離步驟。
26.根據權利要求21-25中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括將分離獲得的 液體物料儲存到位於所述漿態床反應器(10)外部的儲罐(17)中。
27.根據權利要求26所述的方法，其中，所述儲罐(17)的位置設置為能夠使得該儲 罐(17)內液體物料的液面低於所述漿態床反應器(10)中的漿液物料的液面，從而使所述 漿態床反應器(10)內的漿液物料能夠在所述漿態床反應器(10)內外壓差的作用下通過所 述吸料管(4)進入所述內部旋流分離器(11)進行固液旋流分離，並使分離獲得的液體物 料導出所述漿態床反應器(10)。
28.根據權利要求21-25中任意一項所述的方法，其中，通過泵將所述漿態床反應器 (10)內的漿液物料泵入到所述內部旋流分離器(11)內進行固液旋流分離，並使分離獲得 的液體物料導出所述漿態床反應器(10)。
29.根據權利要求21或22所述的方法，其中，該方法還包括外部固液旋流分離步 驟，該外部固液旋流分離步驟包括利用位於所述漿態床反應器(10)外的外部旋流分離器 (18)對分離出的液體物料進行進一步的固液旋流分離。
30.根據權利要求23-25中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括外部固液旋流 分離步驟，該外部固液旋流分離步驟包括利用位於所述漿態床反應器(10)外的外部旋流 分離器(18)對經所述過濾步驟分離後的液體物料進行進一步的固液旋流分離。
31.根據權利要求26所述的方法，其中，該方法還包括外部固液旋流分離步驟，該外 部固液旋流分離步驟包括利用位於所述漿態床反應器(10)外的外部旋流分離器(18)對所 述儲罐(17)中的液體物料進行進一步的固液旋流分離。
32.根據權利要求21或22所述的方法，其中，該方法還包括膜分離步驟，該膜分離 步驟包括利用位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)對分離出的液體物料進行進 一步的固液分離。
33.根據權利要求23-25中任意一項所述的方法，其中，該方法還包括膜分離步驟， 該膜分離步驟包括利用位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)對經所述過濾步驟 分離後的液體物料進行進一步的固液分離。
34.根據權利要求26所述的方法，其中，該方法還包括膜分離步驟，該膜分離步驟包 括利用位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)對所述儲罐(17)中的液體物料進 行進一步的固液分離。
35.根據權利要求29所述的方法，其中，該方法還包括膜分離步驟，該膜分離步驟包 括利用位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)對經所述外部旋流分離器(18)分 離後的液體物料進行進一步的固液分離。
36.根據權利要求30所述的方法，其中，該方法還包括膜分離步驟，該膜分離步驟包 括利用位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)對經所述外部旋流分離器(18)分離後的液體物料進行進一步的固液分離。
37.根據權利要求31所述的方法，其中，該方法還包括膜分離步驟，該膜分離步驟包 括利用位於所述漿態床反應器(10)外的膜分離器(19)對經所述外部旋流分離器(18)分 離後的液體物料進行進一步的固液分離。
38.根據權利要求21所述的方法，其中，所述反應為費託合成反應，所述由反應產生 的漿液物料含有反應產生的液體產物和反應所使用的固體催化劑。
全文摘要
一種旋流分離器，包括旋流分離器主體，還包括液體出料管、固體出料管和至少一個吸料管；液體出料管的一端位於旋流分離器主體內、另一端穿過旋流分離器主體的頂部並位於旋流分離器主體外；固體出料管連接於旋流分離器主體的底部並與旋流分離器主體的內部空間連通；吸料管的一端與旋流分離器主體中的旋流進料口連通、另一端朝向旋流分離器主體的底部方向；固體出料管的底部高於所述吸料管的底部。一種漿態床反應分離系統和用於漿態床反應的物料分離方法。以及本發明的上述漿態床反應分離系統在費託合成工藝中的應用。利用本發明的包括上述旋流分離器、分離系統和分離方法的技術方案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。
文檔編號C10G2/00GK102009003SQ20091009204
公開日2011年4月13日 申請日期2009年9月7日 優先權日2009年9月7日
發明者嚴仲彪, 周萍, 張豔紅, 戴寶華, 汪華林, 錢卓群 申請人:中國石油化工股份有限公司