浆料反应器细粒的分离和除去制造技术

本发明专利技术的实施方式的特征在于通过使三相浆态工艺中的一部分气体和浆料混合物脱气，并使脱气浆料部分的固体含量降低至低于约２０ｗｔ％。然后将脱气且固体含量降低的浆料部分引入到细粒分离装置中用以分离和除去细粒。已发现前述工序提高了细粒分离装置的效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种从液体和本体催化剂颗粒的浆料中分离细固体颗粒的方法和设备。特别地，本专利技术重力沉降器涉及这样的方法和设备在用于合成烃的工艺中的用途，在所述工艺中在三相浆料反应器内使氢气和一氧化碳的混合物与液体中的催化剂颗粒浆料接触。
技术介绍
浆态工艺，特别是在鼓泡塔中进行的那些，被科学文献广泛报道，因此对于本领域技术人员而言是已知的。这样的浆态工艺的一个实例是通过费-托工艺生产烃。通常使合成气流(主要由氢和一氧化碳组成)与固体催化剂的液体悬浮液接触来进行费-托工艺。气相通常可具有1 1至3 1的氏/0)摩尔比。分散液主要是线性石蜡烃反应产物的混合物。通过产生使催化剂颗粒悬浮在液体中的小气泡的气体分配器，将气体送入“鼓泡塔反应器”的底部。随着合成气通过塔上升，合成气主要转化为在反应温度和压力条件下是液体的烃类产品。形成的这些气态产物上升到反应器的顶部，从反应器顶部将它们除去。因为需要将反应器中的浆料保持在恒定的水平，所以连续或间歇地将液体产品从反应器中除去。然而，这样做，重要的是从被除去的液体中分离出分散的催化剂颗粒以维持反应器中催化剂的恒定总量。通常，在位于浆料床的过滤区中进行分离。过滤区通常包含圆柱形过滤介质，液体产品通过该过滤介质从外部进入内部，在此处，液体产品被收集并从反应器中除去。在某些反应器的设计中，在外部过滤区中过滤液体产品，而使分离出的催化剂返回到反应器。与过滤系统相关的一个问题是随着时间的推移过滤效率降低，这需要补救措施， 例如反冲洗过滤介质，除去和清洗滤芯或更换滤芯。过滤效率的降低主要是由于液体产品中存在非常小的，被称作“细粒”的催化剂颗粒，它在过滤器产生一种日益增加的不透水固体饼，需要更频繁的反冲洗，并且随着时间的推移堵塞过滤器。反应器中催化剂细粒的存在是由于在反应容器中存在的湍动流体动力(turbulent hydrodynamic)条件下，随着时间的推移发生了催化剂的磨耗。已提出一些方法用来除去细粒，但这些都不能令人满意。例如，已经提出的重力沉降器，但因为细颗粒是如此之小，使它们并没有在一定可用的时间段内沉降下来。也提出了磁分离，但已证明其是无效的。使用斜板、水力旋流器和类似的分离装置在从粗颗粒中、尤其是在高浆料固体含量下的粗颗粒中分离细粒也是无效的。因此，需要提高在含有气体和浆料的三相工艺中从大量催化剂浆料中分离催化剂细粒的效能。专利技术概述因此，本专利技术提供了在含有气体和浆料的三相工艺中从本体催化剂的浆料中分离催化剂细粒的方法和设备。本专利技术的实施方式的特征在于使浆料的一部分脱气从而使脱气浆料中的固体含量降低至低于约20wt%，并将固体含量降低的浆料送到细粒分离装置以分离和除去细粒。来自反应器浆料的催化剂细粒的优先分离和除去方法增长了在主过滤系统，即在三相气浆工艺中用于将液体产品与本体催化剂分离的系统以可接受的效能水平下运行的时段。重要的是，本专利技术还提高了用于三相气浆工艺的细粒分离系统的效能和效率。将在如下的详细描述中描述本专利技术的各种实施方式。附图说明图1是三相气浆工艺的细粒分离系统的示意图，所述三相气浆工艺包括按照本专利技术使脱气浆料分离为含有细粒的物流和富含粗催化剂的物流的水力旋流器。图2是按照本专利技术的一个实施方式的脱气降液管杯体的示意图。图3是按照本专利技术的另一实施方式的脱气和浆料取出系统的示意图。图4是用于本专利技术实践中的备选脱气和沉降系统的示意图。图5是本专利技术备选实施方式的示意图，其中在外部脱气容器中使来自三相气浆鼓泡塔中的浆料脱气以用于在水力旋流器中的后续处理。专利技术详述本专利技术适用于在三相气浆反应器中进行的化学反应。这类反应的一个具体实例是费-托合成工艺，为方便起见，将通过具体参考费-托烃合成工艺描述本专利技术。合适地，费-托合成工艺的反应器是鼓泡反应器，其包括含有悬浮在液相中的催化剂的立式容器，通过该垂直容器使合成气鼓泡。还合适地，反应器将包括一个或多个气体分离立式降液管，其有助于通过反应器的浆料循环。通常反应器还将包括过滤系统，其包含一个或多个允许液体穿过以除去的多孔过滤介质。当然，任选地，所述过滤系统可以位于反应器的外部。在任一实例中，通常将滤液输送到其它工艺并提质。如前所述，合成气包含摩尔比为1 1至3 1、优选2.1 1的吐和⑶。任何能够在费-托合成反应中具有活性的催化剂都可用于本专利技术。优选地，催化剂可包含有效量的在合适的无机支撑材料上的Co或狗以及Re、Ru、Fe、Ni、Th、Zr、Hf、U、 Mg和La中的一种或多种。这些在反应条件下为液体的线性烃类反应产物构成了反应器中的浆料液。在分别为约320-850 °F、80_600psig和100-40，000V/hr/V的温度、压力和气时空速(以按每小时每催化剂体积的合成气混合物的标称体积(0°C，latm)表示)下进行费-托反应。将首先参照图1描述所述方法和设备。如所示，细粒取出系统包括位于鼓泡塔反应器容器10内的降液管9。降液管9包括配置有使部分浆料脱气的装置的区段11，在该实例中显示为在降液管9上的气体分离顶部杯体12。基本上，使这部分浆料脱气的装置应该足以降低干扰固液分离装置运行的任何气体。在脱气装置中应该除去优选约80体积％的气体、更优选约90体积％的气体、最优选基本上全部的气体。在本专利技术的实践中，然后将脱气浆料中的固体含量降低至低于约20wt%、优选低于约15wt%、更优选低于约10wt%。在图1的实施方式中，气体分离顶部杯体12不仅能从除去必要量的气体，而且还能降低杯体中浆料的固体含量，这是因为杯体中湍流的降低使粗固体沉降下来并通过降液管9返回到主浆料体中。水力旋流器14通过导管15与降液管11的气体分离杯体12可操作性地连通。水力旋流器是其中通过由切线方向的入口、或通过轴向方向入口的叶片引起的进料的旋转运动而使液体进料经受离心力的装置。在旋转运动期间，具有较重颗粒的液体集中在水力旋流器的壁上，而具有较细的悬浮颗粒的液体集中在旋流器的中心。在切线方向入口的水力旋流器中，具有较细的悬浮颗粒的液体在水力旋流器的顶部被除去，而较大的颗粒在水力旋流器的底部被除去。在轴向水力旋流器中，较大的颗粒被从接近器壁的区域除去，而细颗粒被从水力旋流器的中心区域除去。这两种类型的水力旋流器都可以用于本专利技术。在随后的描述中，将假定水力旋流器具有切向进料口。如图1中所示，用于该例证的水力旋流器14具有切向进料口，因此具有用于除去溢流的顶部导管16和用于除去底流的底部导管17。任选地，水力旋流器14可以位于反应器10的内部，但优选地，其位于如图1所示的反应器10的外部。同样如图1中所示，导管17与容器10可操作性地连通。如所示，可以提供阀19和20，用于在必要时测定从杯体12到通过水力旋流器14 的脱气浆料，或用于在需要维护情况下的隔离。虽然图1中的细粒分离装置是水力旋流器14，但应该很容易地意识到可以使用其它液-固分离装置，例如斜板、楔形丝过滤器和类似的分离装置。在操作中，反应器10中的部分的气体和浆料进入到气体分离杯体12以提供脱气浆料。由于其中湍流的减少，粗固体将沉降在杯体12的锥形区中从而提供具有低固体含量的浆料。使在杯体12中沉降出的粗固体通过降液管9返回到主浆料体。将固体含量降低的浆料进料至细粒分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种将包含在鼓泡塔中三相气体和浆料混合物内的本体催化剂与细粒分离的方法，所述方法包括：使气体和浆料混合物的一部分脱气以提供脱气浆料；使所述脱气浆料中的固体含量降低至低于约２０ｗｔ％；和将固体含量降低的浆料输送到细粒分离装置用以分离和除去细粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·G·哈蒙德，
申请(专利权)人：埃克森美孚研究工程公司，
类型：发明
国别省市：US