CN102626568A - 一种用于三相浆态床反应器的产品过滤*** - Google Patents

一种用于三相浆态床反应器的产品过滤*** Download PDF

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张文军
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Abstract

本发明涉及一种用于三相浆态床反应器的产品过滤***，包括器内过滤器；器外过滤器组、反吹扫流体缓冲罐组、净化产品缓冲罐；以及控制***，所述器内过滤器含有多组液-固过滤分离组件，所述器内过滤器为粗过滤器；所述器外过滤器组含有2-3个器外过滤器，所述器外过滤器为精过滤器；控制***控制流量控制阀门、出口控制阀门、第一阀门和第二阀门的关闭和开启。本发明采用器内粗过滤、器外精过滤组合，这样在经过器内过滤器粗过滤抽出液体产品的同时，将未破损的催化剂留在***内，而夹带有少量破损小颗粒催化剂的液体产品在***外由精过滤器进一步过滤净化，从而避免了现有技术中的问题，可以连续在线运行，并在线清洗，经济高效。

Description

一种用于三相浆态床反应器的产品过滤***
技术领域
本发明涉及一种用于三相浆态床反应器的产品过滤***，该***适用于三相浆态床的液体产品与固体催化剂的分离，具体的说适用于煤化工中费托合成反应器的液体产品的连续抽出净化过滤***。 
背景技术
三相浆态床反应器是指气体鼓泡分散的气、液、固三相反应器，其中气或(气、液)为反应物，固体颗粒多为催化剂，浆态床的反应产物一般为液体或气体和液体的混合物。浆态床具有显著的传热性能，一般用于放热反应中。浆态床的典型应用是F-T合成反应。但浆态床反应器在运行中存在液体产品的自动连续抽出和液固分离难点。以F-T合成反应浆态床反应器为例，反应原料合成气(H2+CO)从反应器下部进入反应器，通过鼓泡分布与悬浮于液体介质中的固体催化剂颗粒混合接触反应生产气液多产物体系，其中气相产物，从反应器上部排出，液体产品从反应器的侧线抽出。由于F-T合成浆态床反应体系的固体催化剂浓度高，为体系重量的10％-30％左右，所以其液相产品的自动连续抽出和液固分离始终是一个难题。 
美国专利US5770629、英国专利GB2403728、中国专利CN101417219B均提供浆态床器外过滤液固分离技术，美国专利US5770629的技术优势是进入过滤器的体系中固含量比实际的反应体系小，减轻了过滤负荷，缺点是过滤***容易受反应***波动的影响，容易操作不稳，而且过滤原件在线清洗困难；英国专利GB2403728专利技术的缺陷是器外过滤流程长，被过滤下的浆液用泵输送返回***，会导致催化剂的破损；CN101417219B提供的器外错流过滤技术，虽然属于无泵操作，缩短了过滤流程，但催化剂的器外运输仍会导致催化剂的破碎，损坏催化剂的催化活性。 
为了避免器外过滤带来的催化剂破损问题，美国专利US8022109B2提 供一种三相浆态床液体产品的器内过滤方案，该方案中器内过滤器进行精过滤，器外过滤器只起安全作用即只在器内过滤器泄漏时保护下游设备，而不起过滤作用。这样由于器内采用一次完成产品净化任务的精过滤器，所以过滤通量很低、需要较大的过滤面积，不仅导致成本增加，更导致器内布置困难；而且，滤芯容易堵塞，在过滤操作中压差增长快，频繁反冲洗会影响器内反应***传质的稳定性。因此，业内一直在寻求一种经济安全高效的进行三相浆态床的液体产品与固体催化剂的分离***。 
发明内容
本发明为克服目前技术的不足提供一种器内粗过滤、器外精过滤的三相浆态床液体产品与固体催化剂分离的***，器内过滤器抽出液体产品的同时，将未破损的催化剂留在***内，而夹带有少量破损小颗粒催化剂的液体产品在***外由器外过滤器进一步过滤净化，该过滤***全自控操作，连续在线运行，并在线清洗，经济高效。 
本发明采用的技术方案如下： 
一种用于三相浆态床反应器的产品过滤***，包括 
设置在所述三相浆态床反应器内部的器内过滤器； 
设置在所述三相浆态床反应器外部的器外过滤器组、反吹扫流体缓冲罐组、净化产品缓冲罐； 
以及控制***， 
所述器内过滤器含有多组液固过滤分离组件，所述器内过滤器为粗过滤器； 
所述器外过滤器组含有至少一个器外过滤器，所述器外过滤器为精过滤器； 
所述器内过滤器和所述器外过滤器之间的管道上设有流量控制阀门，所述反吹扫流体缓冲罐和所述器内过滤器之间的管道上设有出口控制阀门，所述反吹扫流体缓冲罐和所述器外过滤器之间的管道上设有第一阀门，所述净化产品缓冲罐和所述器外过滤器之间的管道上设有第二阀门，控制***控制流量控制阀门的开启度以及出口控制阀门、第一阀门、第二 阀门的关闭和开启。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述过滤分离组件均匀分布在所述三相浆态床反应器的内部侧壁，所述器内过滤分离组件包括上、下连通组件，所述上、下连通组件之间设有多个多孔烧结金属滤管。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述器内过滤器具有6-20个液固过滤分离组件。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述反吹扫流体缓冲罐中的流体为液体或压缩气体。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述气体为压缩工艺气体。
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述器外过滤器并联设置2-3，用于交替下线反冲洗。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述器内过滤器过滤精度为2-40μm；所述器外过滤器过滤精度为0.1-10μm。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述器内过滤器过滤精度为5-30μm；所述器外过滤器过滤精度为0.2-5μm。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述器内过滤器的过滤分离效率大于99％，器外过滤器的过滤分离效率大于98％。 
上述用于三相浆态床反应器的产品过滤***，优选地，所述过滤***过滤后产品的固含量小于50PPm。 
本发明取得的技术效果： 
本发明采用器内粗过滤、器外精过滤组合的三相浆态床液体产品与固体催化剂分离的***，这样在经过器内过滤器粗过滤抽出液体产品的同时，将未破损的催化剂留在***内，而夹带有少量破损小颗粒催化剂的液体产品在***外由精过滤器进一步过滤净化，从而避免了现有技术中器内精过滤导致的过滤通量低、滤芯容易堵塞、投资成本高、布置困难，以及过滤操作中压差增长快，频繁反冲洗影响器内反应***传质的稳定性等缺 陷。本专利***中催化剂由于在器内采用粗过滤，不会导致催化剂破损，且过滤通量较高，不会发生堵塞问题。 
其次，该过滤***采用的反吹扫流体缓冲罐组可以由多个反吹扫流体缓冲罐组成，可以通过***控制，实现对器内过滤器组、器外过滤器组的轮换清洗，不影响***连续运行。 
再次，本***全自控操作，连续在线运行，并在线清洗，经济高效。 
附图说明
图1是本发明实施例的结构详图； 
图2是本发明实施例的结构示意图； 
图3是本发明实施例中器内过滤器的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。 
参见图1以及图2，一种用于三相浆态床反应器的产品过滤***，包括设置在三相浆态床反应器1内部的器内过滤器2；器内过滤器2含有多组液固过滤分离组件，器内过滤器2为粗过滤器；设置在三相浆态床反应器1外部的器外过滤器组3，器外过滤器组含有2-3个器外过滤器，器外过滤器3为精过滤器；反吹扫流体缓冲罐组，包括有两个反吹扫流体缓冲罐4、净化产品缓冲罐5；以及控制***，器内过滤器2和器外过滤器3之间的管道上设有多个流量控制阀门6，每个流量控制阀门6分别对应控制液固过滤分离组件，反吹扫流体缓冲罐4和器内过滤器2之间的管道上设有多个出口控制阀门7，反吹扫流体缓冲罐4和器外过滤器3之间的管道上设有第一阀门8，净化产品缓冲罐5和器外过滤器3之间的管道上设有第二阀门9，控制***控制流量控制阀门、出口控制阀门、第一阀门和第二阀门的关闭和开启。 
再参见图1，器内过滤器2有多组液固过滤分离组件组成，所有器内液固过滤分离组件均沿反应器的器壁排布，每个液固过滤分离组件由多根适合于液固分离的多孔烧结金属滤管组成，如图3所示，同一个过滤分离 组件内所有滤管通过连通组件实现滤管的上下连通。每个液固过滤分离组件的上部连通器11通过管道与反吹扫流体缓冲罐4相连，下部连通器10通过管道与器外过滤器3的入口相连。器内过滤器所含器内液固过滤分离组件数量为6-20个，分别沿器壁排列于反应器液相空间的上部。不同的器内液固过滤分离组件均可以单独独立的进行过滤和反冲洗操作。 
优选地，器内过滤器2为粗过滤器，器内过滤器2的过滤精度根据浆液内的催化剂颗粒分布的不同而有所不同，但一般来说，过滤精度为2-40μm，优选地为5-30μm。器内过滤器2采用高通量烧结金属多孔材料，可以过滤10-30wt％固含量的浆料。器外过滤器3为精过滤器，过滤精度为0.1-10μm，优选地为0.2-5μm。 
多个器内液固过滤分离组件采用次序轮流反吹的方式，每次仅对一个器内液固过滤分离组件进行反冲洗，其余器内液固过滤分离组件保持过滤状态。器内过滤器2的反冲洗周期为1-3小时，即在1-3小时内，器内过滤器全部过滤分离组件完成一次反冲洗。 
器内过滤器2的反冲洗方式为***式。反冲洗流体可以是液体，也可以是气体，优选工艺油品或压缩工艺气体对器内过滤器2进行反吹，以减少对反应体系扰动，保证反应体系的稳定进行。 
优选地，器外过滤器组含有2-3个器外过滤器3，用于交替下线反冲洗，器外过滤器3采用烧结金属多孔材料滤管，滤管的过滤精度选为0.1-10μm，优选的过滤精度为：0.2-5μm。器外过滤器3的单次过滤周期为3-5小时，器外过滤器的操作压力比反应器压力低0.3-0.4MPa，以保证器内过滤器2的液体产品可以在压差作用下，进入器外过滤器3。过滤器的温度与反应一致。 
反吹扫流体缓冲罐4的操作温度与反应器温度相同，压力比反应器压力大0.4-0.6MPa。 
器内过滤器的过滤分离效率大于99％，器外过滤器的过滤分离效率大于98％。 
本专利的产品过滤***过滤后产品的固含量小于50PPm。 
本发明的工作流程工艺如下： 
参见图2，液体产品在抽出前，经器内过滤器2过滤，经器内过滤器2分离后，夹带少量细小催化剂颗粒粗产品透过器内过滤器被连续抽出***，催化剂颗粒被拦截于反应器内部过滤器滤管外表面，抽出***的粗产品进入器外过滤器3进一步过滤后，进入净化产品缓冲罐5。 
当器内过滤器2的滤管外表面的滤饼达到一定厚度(过滤压差达到一定值)后，控制***会自动启动反冲洗程序，依次对每一液固过滤分离组件进行反冲洗，譬如需要对器内过滤器的一个液固过滤分离组件进行反冲洗，则首先关闭该液固过滤分离组件对应的第一流量控制阀门61，打开第一出口控制阀门71，对由第一流量控制阀门61、第一出口控制阀门71控制的器内过滤器进行反吹冲，反冲洗结束后，关闭第一出口控制阀门71，开启第一流量控制阀门61，使此液固过滤分离组件重新进入过滤状态。然后依次对第二流量控制阀门62第二出口控制阀门72等阀门控制的液固过滤分离组件进行反冲洗，器内过滤器的反冲洗采用脉冲式，单组反吹洗时间为1-2秒，优选的为1秒，反吹洗流体量不会对反应器内反应体系造成影响。 
抽出后的粗产品进入器外过滤器3，在器外过滤器3中粗产品夹带的少量(PPm级)催化剂颗粒被滤管截留，打开第二阀门9，净化后产品透过滤管，进入净化产品缓冲罐5。当在线器外过滤器的过滤压差达到设定值时，自控***会将其交替自动切换下线进行反冲洗。器外过滤器3的反冲洗与器内过滤器2相同，即先关闭器外过滤器3的进口阀门11和第二阀门9，打开反冲洗流体的第一阀门8，对过滤器中的滤管进行反冲洗。反冲洗结束后，关闭第一阀门8，打开器外过滤器3的进口阀门11和第二阀门9，重新进入过滤状态。 
本领域技术人员应该认识到，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本专利内容，不应理解为是对本专利保护范围的限制，只要是根据本专利所揭示精神所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利保护范围。 

Claims (10)

1.一种用于三相浆态床反应器的产品过滤***，包括
设置在所述三相浆态床反应器内部的器内过滤器；
设置在所述三相浆态床反应器外部的器外过滤器组、反吹扫流体缓冲罐组、净化产品缓冲罐；以及控制***；
其特征在于：
所述器内过滤器含有多组液固过滤分离组件，所述器内过滤器为粗过滤器；
所述器外过滤器组含有至少一个器外过滤器，所述器外过滤器为精过滤器；
所述器内过滤器和所述器外过滤器之间的连通管道上设有流量控制阀门，所述反吹扫流体缓冲罐和所述器内过滤器之间的管道上设有出口控制阀门，所述反吹扫流体缓冲罐和所述器外过滤器之间的管道上设有第一阀门，所述净化产品缓冲罐和所述器外过滤器之间的管道上设有第二阀门，所述控制***控制流量控制阀门的开启度以及出口控制阀门、第一阀门、第二阀门的关闭和开启。
2.根据权利要求1所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述器内过滤器的液固过滤分离组件均匀分布在所述三相浆态床反应器的内部侧壁，所述器内过滤器包括上、下连通组件，所述上、下连通组件之间设有多个多孔烧结金属滤管。
3.根据权利要求2所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述器内过滤器具有6-20个液固过滤分离组件。
4.根据权利要求1或2所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述反吹扫流体缓冲罐中的流体为液体或压缩气体。
5.根据权利要求4所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述气体为压缩工艺气体。
6.根据权利要求1或2所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述器外过滤器并联设置2-3个，用于交替下线反冲洗。
7.根据权利要求1或2所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述器内过滤器过滤精度为2-40μm；所述器外过滤器过滤精度为0.1-10μm。
8.根据权利要求7所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述器内过滤器过滤精度为5-30μm；所述器外过滤器过滤精度为0.2-5μm。
9.根据权利要求1所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述器内过滤器的过滤分离效率大于99％，所述器外过滤器的过滤分离效率大于98％。
10.根据权利要求1所述的用于三相浆态床反应器的产品过滤***，其特征在于：所述产品过滤***过滤后产品的固含量小于50PPm。
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