專利名稱：處理具有不同液體流速和固體含量的漿料的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種處理漿料的方法和系統(tǒng)，該漿料是由以不同流速和體積生成的并且包含不同的固體含量。特別地，本發(fā)明涉及一種在這種漿料中將懸浮物和懸濁液分類的方法和系統(tǒng)。
背景技術：
許多工業(yè)過程中生成的流體含有懸浮的固體，最終需要從懸濁液中將該固體分離和分類。這種工業(yè)過程的一個實例是烴合成中的費-托三相漿態(tài)工藝。通常在鼓泡塔反應器中通過將合成氣流(包括吐和(0)與固體催化劑的懸浮液接觸進行費-托三相漿態(tài)，烴合成工藝。合成氣將具有從約1 1至約3 1的吐CO摩爾比。該分散液體主要是直鏈的烴反應產物。為了促進催化劑和合成氣之間的接觸，通過產生小氣泡的氣體分配器將氣體進料至鼓泡塔的底部。隨著合成氣泡在塔中上升，它們不僅將催化劑分散在液體中，而且還反應生成烴產物，該產物在反應溫度和壓力條件下主要是液體。所有生成的氣態(tài)產物上升到反應器頂部時被從反應器除去。由于將反應器中的漿料保持在一個不變的水平是必要的，因此要連續(xù)地或間歇地從反應器中除去液體產物。然而，在這樣做的同時，從將要除去的液體中分離分散的催化劑顆粒以使催化劑在反應器中保持一個恒定的總量很重要。通常，在位于漿態(tài)床中的過濾區(qū)完成該分離。該分離區(qū)通常包含圓柱形過濾介質，液體通過過濾介質的外部到內部從而被收集并從反應器中除去。在一些反應器設計中，在外部的過濾系統(tǒng)中過濾液體產物，而將分離的催化劑返回反應器中。隨著時間的推移，鼓泡塔中出現的水力條件導致催化劑的一些損耗，由此形成的催化劑顆粒被稱為“細?！?。細粒是那些具有小于10微米的尺寸的顆粒。與之相反，粗的催化劑顆粒是那些具有大于或等于10微米的尺寸的顆粒。過濾介質的通道尺寸必然會決定可能與液體產物一起通過過濾器的細粒的量。因此，從鼓泡塔中除去的液體產物可能要經過第二階段的分離過程以提供基本上無細粒的液體產物，并且第二階段含固體的物流需要進一步的液-固分離。第二階段物流的體積和固體含量將會隨催化劑的損耗程度不同而不同。同樣，隨著時間的推移，未通過過濾器的細粒將開始堵塞過濾器。因此，過濾器的效率降低，而如用液流反沖洗的補救措施變得很有必要。通常用液體以脈沖方式間歇進行過濾器的反沖洗。這會導致細粒在漿料中的聚集，是我們所不希望的。因此，有必要控制漿料中聚集的細粒的量。因此，必要時要除去含細粒的滑流，并且這些負載細粒的滑流可能要經過分離和分類?，F有技術已知的是，三相漿料反應器中使用的催化劑或者連續(xù)地或者間歇地被再生。通常當催化劑的活性降至無法保證反應物轉化率的點時就會使該催化劑再生。在再生過程中，第一步通常需要從催化劑中除去蠟。在一種方法中，這是通過用溶劑洗滌催化劑完成的。通常通過傾析從催化劑中分離溶劑，由此提供了含固體的液流，所述固體主要是細粒。這些固體也需要從液體中分類和分離。
明顯地，用于控制漿料細粒濃度的含催化劑的物流，其流速以及固體含量和粒徑分布會與再生步驟產生的物流不同。也會與上述第二階段的分離過程中產生的含固體的物流不同。其它需要固體分類和分離的含固體的液流源自于那些偶然的鼓泡塔反應器錐體、 凈化裝置、設備沖洗過程等的沖刷。當然，這些液流將會在不同時段以不同速度產生，并將會具有不同的固體含量。本發(fā)明的一個目的是提供一種分類和分離懸浮在液流里的固體的方法和系統(tǒng)，該固體是以不同的速度產生并且含有不同量的固體。本發(fā)明的另一個目的是提供一種粒徑分類和固體濃集的一體化系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在不同的負載條件下運行。本發(fā)明的這些和其它目的將通過以下對本發(fā)明的描述而變得明顯。發(fā)明概述廣泛地講，本發(fā)明的特征在于一種從一個或多個來源收集多種漿料的方法和系統(tǒng)，這些源頭都含有不同粒度分布和含量的固體顆粒。對收集的漿料進行分類分離以提供富集細粒的物流和主要含粗的固體顆粒的物流。在特別的實施方式中，可以包含一個或多個下列特征。收集的漿料可以在選定的時間段內保留在收集系統(tǒng)中而固體通過機械攪拌保持在懸浮液中。在隨后的處理或使用之前，可以在沉淀區(qū)將粗的部分收集和濃集。為了使細粒與漿料，可以將富集細粒物流送入固體濃集裝置。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)對于收集各種不同的漿料物流是特別有用的，除了三相漿態(tài)工藝中的主要產物物流。該收集的物流隨后要經過分類分離。將在本發(fā)明以下的內容中具體描述本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的具體實施方式
和其它特征。


圖1是描述本發(fā)明的一個實施方式的示意圖。圖2是表示本發(fā)明的另一個實施方式的示意圖。在下面將會具體描述這些實施方式。發(fā)明詳述本發(fā)明可應用于產生漿料物流的工業(yè)過程，這些物流中的固體物質需要分離和分類。實際上，本發(fā)明特別適用于三相漿態(tài)工藝。這種工藝的一個具體的例子是費-托合成工藝。為方便起見，本發(fā)明將會具體參考費-托烴合成工藝來描述。適當地，費-托合成工藝的反應器是一種鼓泡塔反應器，該反應器包括垂直的管道，其可容納在液相中懸浮的催化劑，合成氣起泡通過該液相。同樣適當地，該反應器包括一個或多個垂直的氣體分離下管道，其幫助反應器中漿料的循環(huán)。如之前指明的，合成氣包含摩爾比為1 1至3 1的吐和⑶。漿料包含那些直鏈烴反應產物，其在反應條件下是液體。合適的費-托烴合成催化劑包括在合適的無機載體上的有效量的Co以及Re、Ru、Fe, Ni, Th, Zr, Hf, Mg和La中的一種或多種。進行費-托反應的溫度、壓力和每小時的氣體空速在約320 ° 至850 °F,80至 600psi和100至40，000V/hr/V范圍內，其分別以每小時每體積的催化劑制得的合成氣混合物的標準體積(60 0F , Iatm)表示。在費-托工藝的操作中，將通過內部過濾器從反應器中除去液體產物以提供初產物物流。任選地，為從催化劑固體中分離液體產物以提供初產物物流，可將漿料送入位于反應器之外的過濾系統(tǒng)。同樣在費-托工藝的操作中，以連續(xù)或分批方式處理漿料滑流從而產生負載細粒的二級物流，從而控制漿料細粒含量。該二級液流將需要固體的分離和分類。其它含固體二級物流可以源自于以下過程中產生的物流，包括沖刷反應器錐體收集的液體，在再生之前洗滌催化劑、反應器凈化以及設備沖洗處理獲得的傾析液體。本發(fā)明中任何一種或所有的這些二級物流可以用本發(fā)明中的系統(tǒng)處理。因此，在本發(fā)明的一個方面，提供了一種費-托烴合成設備，其包括在此描述的固體分類和分離系統(tǒng)。現通過參考圖1描述本發(fā)明系統(tǒng)的第一個實施方式及其在費-托烴合成工藝中的一體化。如圖所示，由管道5，6，7和8提供來自于費-托工藝的不同來源1，2，3和4的漿料，以將它們各自的漿料轉移至收集鼓桶10的上部11處收集。該收集鼓桶10的上部11 包含機械混合裝置12，其可使收集到鼓桶10的漿料中的固體保持懸浮。鼓桶10中還提供了加熱裝置以防止?jié){料中蠟產物的冷卻和固化。這樣的加熱裝置是盤管14，來自于物流源 15的物流通過該盤管被循環(huán)。該加熱裝置還包含冷凝物的接收裝置16。其它加熱裝置可能包含熱油、電加熱套等。適當地通過從鼓桶10中移出漿料并將其轉移至水力旋流器17，使收集到鼓桶10 的漿料分類和分離。水力旋流器是這樣的裝置，其中液體進料要經受離心力，該離心力是由切線定向入口引入的進料的旋轉運動產生的。在旋轉運動過程中，含有粗的催化劑顆粒的液體在水力旋流器的底部濃集，而含有催化劑細粒的液體在水力旋流器的頂部濃集。如圖1所示，通過在鼓桶10側面的管道18移出漿料并將其通過泵20抽吸經由管道19進入水力旋流器17。雖然圖中示出了離心泵20，但使用的泵優(yōu)選是容積式泵特別是螺桿泵以減小催化劑的損耗。如圖1所示，水力旋流器17具有為除去溢流物流的頂部管道21和為除去底流物流的底部管道22。溢流物流可以被轉移至固體濃集裝置23，例如一種交叉流式分離裝置， 其中細粒被收集并經由管線M移除去處理或回收而液體產物經由管線25除去進行進一步處理。經由管線22從水力旋流器17除去的底流物流被轉移至沉淀區(qū)，該沉淀區(qū)顯示為圖鼓桶10的底部沈。底部沈由圓柱形部件27和底部圓錐形部件觀環(huán)繞。并且，底部沈通過多個釜餾隔板四與鼓桶10的頂部11分離。底部沈的操作類似于使用沉淀在錐體觀中的粗的催化劑固體的稠化器。在傳統(tǒng)的稠化器中，使用溢流堰或排水管使澄清的液體與固體分離。在本發(fā)明的這種實施方式中， 將液體進料至部分26隨后上升進入鼓桶10的上部11。優(yōu)選地，所用的液體是水力旋流器17中的一部分溢流物流。鼓桶10的部分沈中收集的粗的催化劑經由管線30除去，并可送入例如催化劑的再生裝置脫蠟鼓桶(未標出)以脫蠟，隨后再生。在剛剛描述的第一個實施方式中，只顯示了一個水力旋流器；然而，可任選使用一排水力旋流器。同樣，在剛剛描述的第一個實施方式中，只使用了一個收集鼓桶；然而，可任選使用第二個收集鼓桶，并與來源1、2、3和4可操作地連接，且其具有與如圖1中描述的單個鼓桶實施方式有關的元件。在本發(fā)明的實踐中無論是使用一個還是兩個鼓桶，它們優(yōu)選具有足夠的能力以允許基于設計能力的漿料流速和與其一體化的費托工藝的輸出量的變化。例如，每個鼓桶優(yōu)選具有支撐一天的容量尺寸。這樣，本發(fā)明的分類和分離系統(tǒng)可以獨立于烴合成過程的操作而單獨操作。下游設備同樣允許短暫的維護周期從而不影響從合成過程中接受漿料進料的能力。本發(fā)明的另一和優(yōu)選的實施方式在圖2中予以描述。在這個實施方式中，單獨的外部沉淀區(qū)，即容器126，代替與收集鼓桶10 —體化的粗的催化劑沉淀區(qū)，用作粗的催化劑的收集部分。如圖2所示，容器1 具有圓柱形部件127和底部錐形部件128?？蛇x地，容器126也可以用混合裝置1 提供。在操作過程中，經由管道18從收集鼓桶10中移出漿料并將其送入水力旋流器17。經由管道22將來自水力旋流器17的底流物流22送至粗的催化劑收集容器126。從容器126中的固體中分離的液體經由管線132送至鼓桶10，而收集的固體可以經由管線130除去。在這個實施方式中，容器1 優(yōu)選在高的壓力下操作，由此不需要再提供泵以將分離的液體傳送至鼓桶10。如圖1的實施方式，如果需要，可任選提供第二個收集鼓桶，并且其操作基本與單獨鼓桶的實施方式類似。
權利要求
1.在三相漿態(tài)工藝中，其中產生具有不同體積和不同固體含量的多種液體漿料，產生的所有漿料均需要固體分類和分離，其中的改進包括在一個或多個收集鼓桶中收集產生的漿料； 攪拌所述收集的漿料以使其中的固體保持懸??； 當需要分離和分類時，從一個或多個鼓桶中引出所述收集的漿料；并且將所述引出漿料轉移至水力旋流器，其中獲得富集細粒的溢流物流并獲得含有粗顆粒的底流物流，由此所述漿料中的固體被分類和分離。
2.如權利要求1的改進，其中將所述溢流物流轉移至固體濃集區(qū)，在固體濃集區(qū)中固體與溢流區(qū)的液體分離。
3.如權利要求1的改進，其中將所述底流物流轉移至沉淀區(qū)用于稠化。
4.如權利要求3的改進，其中所述沉淀區(qū)包括一個或多個收集鼓桶的底部。
5.如權利要求3的改進，其中所述沉淀區(qū)包括與一個或多個收集鼓桶不同的容器。
6.一種費-托烴合成工藝，所述工藝包括在費-托烴合成條件下，在三相漿態(tài)鼓泡塔中使合成氣與烴合成催化劑接觸； 在鼓泡塔內或鼓泡塔外處理一部分反應器漿料以提供載滿細粒的漿料物流； 從鼓泡塔中移出活性降低的催化劑用于再生，并隨后返回到鼓泡塔中，其中在再生之前首先用液體洗滌移出的催化劑從而提供漿料物流；在一個或多個收集鼓桶中收集一種或多種所述漿料物流； 攪拌并加熱所述收集的漿料以使其中的固體保持懸浮并防止其中的蠟固化； 在選定的時間將所述收集的漿料轉移至水力旋流器或一排水力旋流器中，以提供一種或多種含細粒的溢流物流和一種或多種含粗催化劑的底流物流； 將所述一種或多種溢流物流轉移至固體濃集區(qū)； 從所述濃集區(qū)中移出固體； 從所述濃集區(qū)中移出液體并轉移進行提質加工； 將一種或多種底流物流轉移至固體沉淀區(qū)；并且定期地從沉淀區(qū)中移出固體并將其轉移至催化劑再生系統(tǒng)。
7.一種用于處理多種具有不同體積和固體含量的漿料物流的系統(tǒng)，所述漿料物流可以在不同的時間產生，所述系統(tǒng)包括用于收集不同漿料物流的一個或多個收集鼓桶；在一個或多個鼓桶中的漿料攪拌裝置，用以使收集的漿料中的固體保持懸??； 水力旋流器或一排水力旋流器；管道裝置，其用于從一個或多個鼓桶中引出收集的漿料并將所述漿料轉移至水力旋流器或一排水力旋流器，以提供一種或多種溢流物流和一種或多種底流物流； 固體濃集區(qū)；管道裝置，其將一種或多種溢流物流轉移至固體濃集區(qū)以實現固體細粒與其中的液體分離；和管道裝置，其用于將一種或多種底流物流轉移至固體沉淀區(qū)。
8.如權利要求7的系統(tǒng)，其包含在一個或多個收集鼓桶中的加熱裝置。
9.如權利要求8的系統(tǒng)，其中的沉淀區(qū)位于一個或多個收集鼓桶的底部。
10.如權利要求9的系統(tǒng)，其包括將沉淀區(qū)與一個或多個收集鼓桶的上部隔離的釜餾隔板。
11.如權利要求10的系統(tǒng)，其包括用于從沉淀區(qū)移出固體的管道裝置。
12.如權利要求7的系統(tǒng)，其中所述沉淀區(qū)位于與一個或多個收集鼓桶不同的容器中。
13.如權利要求11和12的系統(tǒng)，其包括與所述系統(tǒng)一體化的三相漿態(tài)工藝設備。
14.如權利要求7的系統(tǒng)在費-托漿料相烴合成工藝中的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種收集多種漿料的方法和系統(tǒng)，所述漿料含有具有不同的粒徑分布和量的固體顆粒，并對提供的漿料進行分類和分離由此獲得富集細粒的物流和主要包含粗顆粒的物流。所述方法和系統(tǒng)包括使?jié){料與細粒分離并將分離的粗顆粒在沉淀區(qū)中稠化用于后面的用途。
文檔編號C10G31/10GK102232008SQ200980148373
公開日2011年11月2日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權日2008年12月5日
發(fā)明者大衛(wèi)·G·哈蒙德, 約爾格·L·索托 申請人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>