[发明专利]费托合成含固中间产品的连续化固液分离方法及分离系统

说明书

本发明涉及费托合成含固中间产品的连续化固液分离方法及实施该方法的系统。本发明的连续化固液分离方法实现了费托合成产品从反应器内到反应器外的连续化分离过程，采用反应器内过滤、反应器外高固分离、反应器外低固分离及反应器外精细分离的方式，逐级分离除固，分离后的产品可满足下游需求，直接进行产品加工，无需进一步处理。同时，本发明的方法可对分离产品实现在线分析，可在工况下实时监测物料中的金属含量，该分析手段响应时间短，分析结果准确可靠，从而保证生产过程的稳定性和连续性，有利于提高工艺的自动化程度。

技术领域

本发明涉及费托合成含固中间产品的连续化固液分离方法及实施该方法的系统，具体涉及费托合成中含固蜡中间产品的连续化固液分离方法及实施该方法、特别是可实时监测的系统。

背景技术

费托合成是指通过费托合成催化剂(主要为铁基和钴基催化剂等)，将由天然气、煤炭、生物质、渣油等经气化变换而来的合成气(CO+H₂)转化为链长从C1到C100以上直链烃(正构烷烃和α-烯烃)、少量支链烃、低碳数含氧有机物(醇类、酸类、酯类、酮类、醛类等)以及水的化学转化过程。这一过程需要在合适的温度、压力等反应条件下进行，并且伴随着强放热。该过程所获得的产品再经进一步转化可得到清洁液体燃料和高附加值化学品。通过费托合成对煤炭进行转化和加工的过程称为煤间接制油工艺。

对于费托合成过程，气-液-固三相悬浮床反应器具有传热性能好，反应温度分布均匀，不易结焦，可在线替换催化剂等优势，因而得到广泛应用。在费托合成悬浮床反应器的运行过程中，在催化剂被截留在反应器内以保证生产的同时，不断生成的液体产品需要在线移出反应器外(低含固油/蜡产品)以保持反应器内液位稳定。在定期在线替换催化剂时，反应器内的液体产品和催化剂的混合物(高含固浆料)也会被卸载出来，并进行固液分离回收液体产品、提高经济效益。移出反应器外的低含固油/蜡产品，还需进一步除固处理，才能进入下游单元进行产品加工，否则可能导致下游的单元设备运行不畅或催化剂中毒，从而影响生产。

在目前已公开的分离技术中，主要以过滤方法实现浆料的固液分离。例如，中国专利CN101396647B公开了用于费-托合成的气-液-固三相悬浮床反应器，其采用过滤方法实现液固分离。但该专利中，并未提及具体过滤过程所涉及的参数，也不涉及进一步处理低含固油/蜡产品的固液分离过程。中国专利CN1829787B公开了一种钴基费托合成产物流酸处理的方法，其中采用0.01-0.1M酸性水溶液萃取费托合成产物流中的含铝污染物，降低下游加氢处理步骤催化剂床层的堵塞，但未涉及后续水溶液与费托合成产物流的整体分离过程，以及混合过程所形成的第三相污染物的处理。

中国专利申请CN112048339A公开了一种含固浆料的热解处理方法，该方法通过热解反应、热裂解反应和缩合反应，实现了含固浆料的连续化处理，从而实现了油品和固体金属的有效回收，提高过程经济性，但该方法复杂性较高，所涉及的反应温度和压力较苛刻，实施难度较大。中国专利申请CN109628131A公开了一种含固油品固液分离方法，通过两级离心分离，实现了浆料固液连续分离，但该专利未明确下游浆料含固量需求，且离心过程受操作温度影响，凝固点较高的油蜡含固产品无法实施离心操作。

在产品含固量分析测试上，因工况条件大多在高温高压下，无法直接进行含固量测量，通常采用离线分析方法。中国专利申请CN101680870A公开一种测定费托蜡中金属元素含量(含固量)的方法，其中采用ICP测定费托蜡金属含量，但该方法将样品从反应器中取出，进行复杂的预处理过程，消解时间长，无法实现实时分析监测，不能快速获得产品金属含量结果。因此如果生产过程中出现相关问题，将无法及时调整操作条件来应对。

发明内容

为实现费托合成中含固中间产品的分离和连续化生产，本发明提供了费托合成中含固中间产品的连续化固液分离的方法及实施该方法的系统。特别是，为保证生产过程的稳定性，本发明的分离工艺通过在线分析检测还能够同时实现生产产品的实时监测，大幅提高检测效率，保证产品质量的可靠性。