[发明专利]一种用于费托合成产物分离的激冷塔及其工艺系统

说明书

本发明涉及一种用于费托合成产物分离的激冷塔及其工艺系统，包括激冷塔本体、主进料系统、辅助进料系统、换热元件、喷淋洗涤系统及塔盘系统，所述激冷塔本体内上部为气相区域，下部为液相区域，所述主进料系统设置在气相区域，所述喷淋洗涤系统与塔盘系统依次设置在所述主进料系统的上方，所述辅进料系统及换热元件设置在液相区域。与现有技术相比，本发明将费托合成反应器的气相产物在激冷塔内进行多次洗涤、降温和蒸馏，实现费托合成轻质油和重质油的有效分离，激冷塔设计结构及布局合理，具有产物分离效率高，操作弹性大，工艺系统简洁，系统阻力小，热能回收效率高等特点，更适合于大型费托合成工艺系统的运行。

技术领域

本发明属于化工设备装置领域，具体涉及一种用于费托合成产物分离的激冷塔及其工艺系统。

背景技术

费托合成反应是一个典型的催化放热反应，目前普遍采用的催化剂一种为铁基催化剂，一种为钴基催化剂，两种催化剂形态均为细小的固体颗粒状，粒度为0～250μm。激冷塔是费托合成系统的重要设备之一，主要用于分离费托合成气相产物中的重质油和轻质油，并对费托合成气相产物中携带的热能进行回收。

由于费托合成气相产物一般温度比较高，并携带一些细小的固体催化剂颗粒，容易在分离系统中沉积、堵塞，影响分离效果。目前常规的激冷塔结构内构件存在不合理，流体分布不均匀，分离效果差，固体易堵塞。常规的分离流程中，一般在激冷塔前设置废热锅炉对气相产物进行预冷却、在激冷塔外设置换热器对循环液或采出的重质油进行冷却等方式，存在单体换热设备体积较大，热能利用效率低，废热锅炉和换热器易堵塞等问题，尤其对于大型、高温费托合成装置，此类问题更加突出，严重限制了费托合成工艺技术的规模化运行。

系统的解决上述问题对于实现费托合成装置的连续稳定操作以及规模化放大非常重要。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种用于费托合成产物分离的激冷塔及其工艺系统，以解决激冷塔内流体分布不均、产物分离不彻底、固体易沉积堵塞，以及系统热能回收利用率低，运行不稳定等问题，尤其适合于规模化费托合成产物分离设备及工艺的设计和运行。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种用于费托合成产物分离的激冷塔，包括激冷塔本体、主进料系统、辅助进料系统、换热元件、喷淋洗涤系统及塔盘系统，所述激冷塔本体内上部为气相区域，下部为液相区域，所述主进料系统设置在气相区域，所述喷淋洗涤系统与塔盘系统依次设置在所述主进料系统的上方，所述辅进料系统及换热元件设置在液相区域。

费托合成反应的气相产物由主进料系统及辅助进料系统进入激冷塔本体内，在激冷塔本体的气相区域，所述喷淋洗涤系统对塔中上升的气体进行洗涤、降温处理，气相产物中的部分重质油经冷凝变为液体进入洗涤液中，一并落入塔底的液相产物中，同时气相产物中夹带的固体催化剂颗粒也一并进入液相中；所述喷淋洗涤系统上方的塔盘系统对于上升的气体进行进一步的洗涤、降温及分离，其中塔盘系统中的每块塔盘上进行气液两相的传质，轻组分被不断蒸发进入气相，重组分被不断的冷凝进入液相，实现轻质油和重质油的有效分离；在激冷塔本体的液相区域，所述换热元件对热能进行了回收利用，辅助进料系统的气相产物对液相区域的上部进行鼓泡，强化换热元件的传热，提高换热效率。

本发明实现了费托合成反应的气相产物在激冷塔本体内进行多次洗涤、降温和蒸馏，实现费托合成轻质油和重质油的有效分离，且对费托合成气相产物中携带的热能进行了有效的回收利用。

作为优选的技术方案，所述的激冷塔本体为一圆柱筒体。本发明的激冷塔本体是根据设计的生产规模及工艺操作条件确定尺寸的一个圆柱筒体，根据不同区域的流体负荷及流体分布的需要，激冷塔的筒体直径可以是上下一致的，也可以是上下异径的。作为本发明的一个优化设计，下部直径扩大的激冷塔更适用于高温、大型费托合成装置的产物分离系统。