一种费托合成催化剂细粉连续脱除装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种费托合成催化剂细粉连续脱除装置，属于煤化工技术领域。


背景技术：

2.费托合成是煤炭间接液化工艺过程中的关键技术，根据反应温度不同，目前费托合成工艺大体可分为低温费托合成工艺和高温费托合成工艺两类，其中，反应温度低于280℃的为低温费托合成工艺，其产物主要是柴油以及高品质蜡等；反应温度高于300℃的为高温费托合成工艺，其产物主要是汽油、柴油、含氧有机化学品和烯烃等。两类工艺的目标产物分布有所不同，所采用的催化剂类型和反应器型式也有所差异。
3.当前，工业应用的费托合成反应器大致分为3类，包括固定床反应器、流化床反应器与浆态床反应器。固定床反应器尽管操作简单、不存在固液分离问题，但在床层温控、移热以及催化剂在线置换等方面存在难以克服的缺点，使得固定床技术的发展受到一定限制。相比之下，流化床和浆态床反应器因相间接触效果好、温度与传热过程易于控制、在线装卸剂方便等优点，使其在工业获得了广泛的应用。其中流化床反应器多应用于高温费托合成工艺，而浆态床反应器则多应用于低温费托合成工艺。
4.浆态床反应器为气液固三相反应器。气相的合成气从底部气体分布器连续注入反应器，在以气泡形式上升的过程中与催化剂接触，催化反应生成液体石油蜡产品(反应过程中固体催化剂一般会悬浮在液体石油蜡中)。对于浆态床费
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托合成体系，提升催化剂细粉的分离效果一直是公认需要解决的难题。在装置运行过程中，催化剂会因为磨损、分解等原因破碎产生一些细粉，尤其随着运行时间的增加，催化剂细粉会在浆态床反应器内部不断累积且进一步粉化。在后续进一步加工液体石油蜡产品的过程中，这些催化剂细粉和正常催化剂颗粒会随着石油蜡产品一起被引出浆态床反应器，必须经过液固分离才能够得到纯净的液态石油蜡产品。在分离收集费托合成产品的同时，对于需要循环使用的催化剂，脱除其中对生产有害的催化剂细粉，也是避免导致产能下降甚至非计划停车，实现合成反应和生产稳定运行的关键。
5.常规的处理是采用两段过滤操作。图1为现有技术中的费托合成催化剂细粉脱除装置，如图1所示，包括浆态床反应器1、第一过滤元件31以及第二过滤元件32，其中，浆态床反应器1的出料口与第一过滤元件31的入口连通，第一过滤元件31的液相出口与第二过滤元件32的入口连通用于使大部分液相与催化剂细粉的混合物输出至第二过滤元件32，第一过滤元件31的固相出口(通过料浆泵4与浆态床反应器1的返回口连通用于将少部分液相与正常催化剂的混合物返回至浆态床反应器进行再利用。其中，第一过滤元件31的过滤孔径设计是基于了需脱除细粉颗粒的最大粒径(一般称临界粒径)，从而先截留分离出正常的催化剂颗粒(可以返回反应器循环作用)，第二过滤元件32则将催化剂细粉从液体石油蜡中彻底分离，以得到纯净的费托合成产品(液体石油蜡)。但实际过程中第一过滤元件31壁面会很快形成颗粒料层，实际过滤的滤孔由颗粒之间的间隙代替，相对于原来第一过滤元件上的滤孔，滤孔孔径大幅度减小，催化剂细粉很难再进入第二过滤元件32中，尤其随着催化剂
细粉在料层上的不断累积，滤孔孔径进一步下降，分离效果进一步恶化。尽管适当提高反吹频率可对此情况有所改善，但实际改善效果十分有限，细粉脱除效率依然难以提高，不但使得分离过程的不连续，而且造成催化剂细粉在浆态床费托合成反应器内大量滞留累积。
6.最终，工厂只能定期对催化剂整体进行置换并舍弃从而使反应器内保持可以接受的催化剂细粉含量水平，但是又导致催化剂消耗量极高。


技术实现要素：

7.本实用新型提供一种费托合成催化剂细粉连续脱除装置，该装置用以实现费托合成反应物流中催化剂细粉连续有效脱除，以及催化剂颗粒与液态产品有效分离的同时，更能极大程度解决由于催化剂细粉难以分离导致的生产运行效率低、生产运行成本高的问题。
8.本实用新型提供一种费托合成催化剂细粉连续脱除装置，包括依次连通的浆态床反应单元、固液水力旋流单元和过滤单元；所述固液水力旋流单元包括进料口、底流口和溢流口；
9.所述浆态床反应单元的出料口与所述固液水力旋流单元的进料口连通，所述固液水力旋流单元的溢流口与所述过滤单元的入料口连通，所述固液水力旋流单元的底流口与所述浆态床反应单元的返回口连通。
10.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述费托合成催化剂细粉连续脱除装置包括第一稀释剂补充单元，所述第一稀释剂补充单元与所述固液水力旋流单元的进料口连通。
11.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述费托合成催化剂细粉连续脱除装置还包括缓冲单元；
12.所述浆态床反应单元的出料口通过所述缓冲单元与所述固液水力旋流单元的进料口连通。
13.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述固液水力旋流单元包括至少一个固液水力旋流器。
14.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述固液水力旋流单元包括n个固液水力旋流器，n≥2；
15.所述浆态床反应单元的出料口与第一个所述固液水力旋流器的进料口连通；
16.第m个所述固液水力旋流器的底流出口与第(m 1)个所述固液水力旋流器的进料口连通，每个所述固液水力旋流器的底流口还分别与所述浆态床反应单元的返回口连通，1≤m≤n
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1；
17.每个所述固液水力旋流器的溢流口分别与所述过滤单元的入料口连通。
18.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述固液水力旋流单元包括n个固液水力旋流器，n≥2；
19.所述浆态床反应单元的出料口与n个所述固液水力旋流器的进料口分别连通，n个所述固液水力旋流器的底流口分别与所述浆态床反应单元的返回口连通，n个所述固液水力旋流器的溢流口分别与所述过滤单元的入料口连通。
20.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述费托合成催化剂细粉
连续脱除装置还包括至少一个第二稀释剂补充单元；
21.所述第二稀释剂补充单元与至少一个所述固液水力旋流器的进料口连通。
22.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述固液水力旋流单元的底流口与所述浆态床反应单元的返回口之间设置有底流流量调节单元；
23.所述固液水力旋流单元的溢流口与所述过滤单元的入料口之间设置有溢流流量调节单元。
24.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述浆态床反应单元的出料口与所述固液水力旋流单元的进料口之间设置有物流流量调节单元。
25.如上所述的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，其中，所述费托合成催化剂细粉连续脱除装置包括驱动单元，所述驱动单元设置于所述固液水力旋流单元的底流口和所述浆态床反应单元的返回口之间。
26.本实用新型的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，采用依次连通的固液水力旋流单元以及过滤单元对来自于浆态床反应单元的反应物流进行固液分离处理，由于固液水力旋流单元是通过离心力对固液混合物进行分离，因此不会在首次分离催化剂细粉时就出现现阶段采用过滤器过滤而发生的堵孔现象，不仅确保了整个固液分离过程中催化剂细粉的连续脱除，后续过滤的稳定进行，更能够改善费托合成反应的运行效率；
27.同时，通过控制固液水力旋流单元的相关参数(例如入口物流流量、压降、分流比等)能够以临界粒径为基准对来自于浆态床反应单元的反应物流中的催化剂颗粒和催化剂细粉进行有效分离，通过固液水力旋流单元实现催化剂细粉脱除效果的可控，因此首先使反应物流进入固液水力旋流单元而基本剔除反应物流中的催化剂颗粒(将催化剂颗粒分离于反应物流)，被剔除的催化剂颗粒能够返回浆态床反应单元中重新参与合成气与催化剂的反应，在不影响整个费托合成安全运行的前提下提升了催化剂的循环利用率；而经固液水力旋流单元输出的液相(夹带催化剂细粉的液体石油蜡产物)会进入过滤单元中继续分离以完成催化剂细粉与液态产品的分离，确保最终得到纯净度较高的液态产品。
28.本实用新型的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，通过将浆态床反应单元、固液水力旋流单元以及过滤单元耦合而形成，不仅有助于实现对反应物流的分级过滤，更是能够确保反应物流中催化剂颗粒、催化剂细粉以及液态产品的相互分离，以高效率、低成本实现了费托合成。
附图说明
29.图1为现有技术中的费托合成催化剂细粉脱除装置；
30.图2为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的一实施例的结构示意图；
31.图3为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图；
32.图4为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图；
33.图5为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图；
34.图6为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意
图；
35.图7为本实用新型实施例1的费托合成催化剂细粉连续脱除装置的结构示意图；
36.图8为本实用新型实施例2的费托合成催化剂细粉连续脱除装置的结构示意图；
37.图9为本实用新型实施例3的费托合成催化剂细粉连续脱除装置的结构示意图。
38.附图标记说明：
39.1：浆态床反应器；
40.2：固液水力旋流器；
41.21：第一固液水力旋流器；
42.22：第二固液水力旋流器；
43.3：过滤器；
44.31：第一过滤元件；
45.32：第二过滤元件；
46.4：料浆泵；
47.5：第一稀释剂补充罐；
48.6：缓冲罐；
49.7：第二稀释剂补充罐；
50.100：浆态床反应单元；
51.200：固液水力旋流单元；
52.300：过滤单元；
53.400：第一稀释剂补充单元；
54.500：缓冲单元；
55.600：第二稀释剂补充单元；
56.a：物流流量调节阀；
57.b：溢流流量调节阀；
58.c：底流流量调节阀；
59.d：稀释剂流量调节阀；
60.e：稀释剂流量调节阀；
61.f：流量调节阀；
62.a：成气入口；
63.b：气体出口；
64.c：气体逸出口。
具体实施方式
65.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
66.图2为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的一实施例的结构示意图，
如图2所示，该实施例的费托合成催化剂细粉连续脱除装置，包括依次连通的浆态床反应单元100、固液水力旋流单元200和过滤单元300；固液水力旋流单元100包括进料口、底流口和溢流口；
67.浆态床反应单元100的出料口与固液水力旋流单元200的进料口连通，固液水力旋流单元200的溢流口与过滤单元300的入料口连通，固液水力旋流单元200的底流口与浆态床反应单元100的返回口连通。
68.上述浆态床反应单元100是指能够使催化剂颗粒悬浮于液态介质中并且完成合成气向液态产品转换的反应器，例如可以是浆态床反应器；固液水力旋流单元200是指利用离心力来加速固液分离的分级设备，例如可以是固液水力旋流器；过滤单元300是指通过滤孔实现固液分离的设备，例如可以是常见的具有过滤介质的过滤器。
69.上述固液水力旋流单元200包括进料口、溢流口以及底流口，具体地，溢流口高于进料口，进料口高于底流口。其中，进料口用于接收来自于浆态床反应单元100的反应物流；溢流口与过滤单元300的入料口连通，用于将固液水力旋流单元200中分离得到的小于临界粒径的催化剂细粉和大部分液态产品输出至过滤单元300中进行固液分离；底流口与浆态床反应单元100的返回口连通，用于将固液水力旋流单元200中分离得到的大于临界粒径的催化剂颗粒与少部分液态产品返回至浆态床反应单元100中循环利用。
70.在费托合成中，合成气(主要为一氧化碳和氢气)从浆态床反应单元100底部的入料口进入浆态床反应单元100中，合成气在上行的过程中与浆态床反应单元100中的催化剂颗粒接触并发生催化反应生成液态产品。伴随着催化反应的不断进行，部分催化剂颗粒会由于磨损、分解等原因成为催化剂细粉，并且随着合成气的不断上行以及对反应体系的搅动，催化剂细粉以及催化剂颗粒会悬浮在液态产品中，并且随着液态产品一起输出浆态床反应单元100进行后续的分离直至获得高纯度的液态产品。
71.本实用新型中的催化剂细粉是指粒径小于临界粒径的催化剂粉末，催化剂颗粒是指粒径大于临界粒径的催化剂颗粒物。一般的，临界粒径例如可以为10μm或更低。
72.以下，将从浆态床反应单元100输出的液态产品、催化剂细粉以及催化剂颗粒的混合物称为反应物流。
73.本实用新型中，当反应物流从浆态床反应单元100的出料口输出后，会经固液水力旋流单元200的进料口进入固液水力旋流单元200中进行固液离心分离。在固液水力旋流单元200中，固液水力旋流单元200利用离心力场加速反应物流中催化剂颗粒的沉降，离心力方向指向径向，不同粒径颗粒沿径向具有不同的沉降速度，因此对于密度相同而粒度组成不同的催化剂而言，颗粒粒度与旋转半径成正比(半径越大粒度越大)，据此可实现催化剂颗粒和催化剂细粉的分离。在实际应用过程中固液水力旋流单元200一般结构固定，可以通过调节固液水力旋流单元200的相关工作参数(入口物料流量、压降与分流比等)等实现以临界粒径为基准的催化剂颗粒与催化剂细粉的分离。
74.具体地，反应物流在固液水力旋流单元200的内壁限制下做复合螺旋涡运动，反应物流中的大颗粒(催化剂颗粒与少部分液态产品)由于离心力大而被抛向周壁，在外旋流作用下逐渐向下流动至底流口并输出；反应物流中的细颗粒(催化剂细粉以及大部分液态产品)因离心力相对较小，在内旋流的作用下向上运动，经溢流口输出，从而完成催化剂颗粒与催化剂细粉的分离。底流口输出的催化剂颗粒经浆态床反应单元100的返回口返回浆态
床反应单元100中循环再利用，溢流口输出的催化剂细粉则继续被液态产品夹带进入过滤单元300进行下一步的分离。
75.上述从溢流口输出至过滤单元300的液相(夹带有催化剂细粉的液态产品)被引入过滤单元300中进行过滤处理，该过滤的目的是使催化剂细粉与液态产品分离，分离得到的液态产品经过滤单元300的第一出口被收集后可以进行后续改质加工，分离得到的催化剂细粉经过滤单元300的第二出口收集后可以通过例如聚集成型处理后转变为催化剂颗粒进行循环利用，或者可以进行其它处理。
76.本实用新型的装置，实现了反应物流中的催化剂颗粒和催化剂细粉的连续有效分离，在保证费托合成正常运行的前提下，以更低的能耗以及作业成本满足了对纯净液态产品的收集需求。一方面，本实用新型的装置中采用离心原理的固液水力旋流单元200对反应物流进行一级分离，避免了现有技术中采用过滤器而导致的反应物流中的催化剂颗粒和催化剂细粉对过滤介质的堵塞，不仅无需进行反吹操作，更不用频繁更换催化剂，有效降低了费托合成的能耗和成本；另一方面，固液水力旋流单元200的操作条件灵活可变，通过对固液水力旋流单元200的工作参数(例如入口物流流量、压降与分流比等)进行控制或者选择合适的固液水力旋流单元200，实现对反应物料中催化剂的分级分离，即，根据确定的临界粒径，使大于该临界粒径的催化剂颗粒能快速沉降，进而随少部分液态产品经底流口排出，而临界粒径以下的催化剂细粉随大部分液态产品从溢流口流出并进入后续分离工序，实现催化剂颗粒和催化剂细粉的连续有效分离。
77.经底流口分离出的催化剂颗粒(伴随有少量液态产品)能够直接返回浆态床反应单元100参与催化反应。由于返回浆态床反应单元100的催化剂颗粒纯度较高，基本不含有催化剂细粉的掺杂或者掺杂量极低，因此该返回操作不仅不会由于催化剂颗粒中夹带催化剂细粉而引起生产波动，更是在降低成本的基础上实现了合成过程中物流与能流的匹配，确保了整个过程的稳定性。
78.此外，对经一级分离得到的夹带含有催化剂细粉的液态产品采用过滤单元300进行二级分离。本装置通过过滤完成液态产品和催化剂细粉的分离，在实际过滤过程中可以通过选择合适的过滤介质的孔径而尽可能提高该固液分离的效果，从而进一步降低液态产品中的催化剂细粉的含量，保证得到高纯净度的液态产品。
79.图3为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图。在图2的基础上，本实施例的装置还包括第一稀释剂补充单元400，第一稀释剂补充单元400与固液水力旋流单元200的进料口连通。
80.一般的，进入固液水力旋流单元200的反应物流的浓度越高，越不利于催化剂颗粒和催化剂细粉的分离；进入固液水力旋流单元200的反应物流的浓度越低，越有利于催化剂颗粒和催化剂细粉的分离。原因可能在于，随着进入固液水力旋流单元200的反应物流的浓度增加，反应物流的密度与粘性也会增大，会影响固体颗粒在固液水力旋流单元200内沿轴向与径向的干涉沉降过程，使得溢流出口输出的颗粒粒径变粗，不利于对催化剂细粉的分离。上述第一稀释剂补充单元400中储存有稀释剂，该第一稀释剂补充单元400用于向固液旋流分离单元中注入稀释剂，从而通过降低来自于浆态床反应单元100的反应物流的浓度而最大限度实现催化剂颗粒和催化剂细粉的高效分离，最大化实现固液水力旋流单元200的分离效果。在实际应用过程中，为了避免将其它杂质引入产物体系中，可以采用纯净的液
态产品作为稀释剂对反应物流进行稀释。在一种实施方式中，过滤单元300的第一出口可以与第一稀释剂补充单元400连通，用于将过滤得到的纯净液态产品的一部分供给至第一稀释剂补充单元400。
81.能够理解，在第一稀释剂补充单元400的出口和固液水力旋流单元200的进料口之间设置有调节阀，通过控制调节阀的开合程度实现第一稀释剂补充单元400对固液水力旋流单元200中反应物料不同程度的稀释。
82.需要说明的是，本实用新型除了可以对直接来自于浆态床反应单元100的反应物流进行催化剂颗粒、催化剂细粉以及液态产品三者的有效分离，还可以在浆态床反应单元100与固液水力旋流单元200之间设置缓冲单元，使浆态床反应单元100的反应物流首先进入缓冲单元最大限度的脱除反应物流夹带的合成气，之后再进入固液水力旋流单元200以提升固液分离效果。
83.图4为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图。如图4所示，缓冲单元500的入口与浆态床反应单元100的出料口连通，缓冲单元500的出口与固液水力旋流单元200的进料口连通。具体地，缓冲单元500用于对浆态床反应单元100中的反应物流进行收集并静置，在静置的过程中，催化剂颗粒会沉淀在缓冲单元500的底部并出现明显分层，从而实现了催化剂颗粒和催化剂细粉的粗分，气体组分(未反应完的合成气与轻质烃)将从顶部逸出将气体脱除。随后，上层的反应物流(即液态产品、催化剂细粉以及未沉淀在缓冲单元500底部的催化剂颗粒)会经出口输出缓冲单元500，并经固液水力旋流单元200的进料口进入固液水力旋流单元200并进行后续分离，最终实现催化剂颗粒、催化剂细粉以及液态产品三者的有效分离。通过设置该缓冲单元500，一方面能够降低进入固液水力旋流单元200的反应物料的固含量与气体夹带量，提升固液水力旋流单元200的分离效果；另一方面，当装置包括第一稀释剂补充单元400时，也可以减少第一稀释剂补充单元400向固液水力旋流单元200补充的稀释剂的量。
84.本实用新型装置中的固液水力旋流单元200可以包括至少一个固液水力旋流器，固液水力旋流器的个数可以根据反应物流中催化剂颗粒粒径的分布范围而具体确定，反应物流中催化剂颗粒的粒度分布越广、细粉比例越大，固液水力旋流器的个数越多。具体地，当固液水力旋流单元200仅包括一个固液水力旋流器时，浆态床反应单元100的出料口与固液水力旋流器的进料口连通，固液水力旋流器的溢流口与过滤单元300的入料口连通，固液水力旋流器的底流口与浆态床反应单元100的返回口连通。
85.基于分离需求，固液水力旋流单元200还可以包括n个(n≥2)固液水力旋流器。
86.在一种实施方式中，n个固液水力旋流器中的一个固液水力旋流器的进料口用于与浆态床反应单元100的出料口连通，用于接收来自于浆态床反应单元100的反应物料。本实用新型中，将与浆态床反应单元100的出料口连通的固液水力旋流器称为第一个固液水力旋流器，并且，其余(n
‑
1)个固液水力旋流器按照反应物流的流动方向依次排列。具体地，第m个固液水力旋流器的底流出口与第(m 1)个固液水力旋流器的进料口连通，每个固液水力旋流器的底流口还分别与浆态床反应单元100的返回口连通，每个固液水力旋流器的溢流口分别与过滤单元300的入料口连通，m≥1，m 1≤n。
87.图5为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图。如图5所示，该实施例中装置中的固液水力旋流单元包括2个固液水力旋流器，分别为第
一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22。其中，第一固液水力旋流器21的进料口与浆态床反应单元100的出料口连通，第一固液水力旋流器21的底流口分别与浆态床反应单元100的返回口和第二固液水力旋流器22的进料口连通，第二固液水力旋流器22的底流口与浆态床反应单元100的返回口连通，第一固液水力旋流器21的溢流口和第二固液水力旋流器22的溢流口分别与过滤单元300的入料口连通。
88.来自于浆态床反应单元100的反应物流进入第一固液水力旋流器21，在第一固液水力旋流器21内发生水力旋流分离后，第一固液水力旋流器21底流口输出的催化剂颗粒分两路，一路进入浆态床反应单元100参与费托合成，另一路作为第二固液水力旋流器22的物料经第二固液水力旋流器22的进料口进入第二固液水力旋流器22内再次进行水力旋流分离；同时，第一固液水力旋流器21溢流口输出的携带有催化剂细粉的液态产品进入过滤单元300。
89.在第二固液水力旋流器22中，水力旋流分离后的催化剂颗粒经第二固液水力旋流器22的底流口输出并进入浆态床反应单元100参与费托合成；同时，第二固液水力旋流器22溢流口输出的携带有催化剂细粉的液态产品进入过滤单元300。过滤单元300对来自于第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的携带有催化剂细粉的液态产品进行过滤后，分别经第一出口输出液态产品，经第二出口输出催化剂细粉。
90.能够看出，当固液水力旋流单元包括n个具有上述连接关系固液水力旋流器时，能够增加对反应物流的分离次数，因此能够对催化剂粒径分布范围广的反应物流进行多级分选，从而最大限度的实现催化剂颗粒和催化剂细粉的有效分离。
91.在另一种实施方式中，浆态床反应单元100的出料口与n个固液水力旋流器的进料口分别连通，n个固液水力旋流器的底流口分别与浆态床反应单元100的返回口连通，n个固液水力旋流器的溢流口分别与过滤单元300的入料口连通。
92.图6为本实用新型费托合成催化剂细粉连续脱除装置的又一实施例的结构示意图。如图6所示，该实施例中装置中的固液水力旋流单元包括2个固液水力旋流器，分别为第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22。第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的进料口分别与浆态床反应单元100的出料口连通，第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的底流口分别与浆态床反应单元100的返回口连通，第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的溢流口分别与过滤单元300的入料口连通
93.来自于浆态床反应单元100的反应物流经浆态床反应单元100的出料口输出，分两路分别进入第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22发生水力旋流分离，随后，第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的底流口输出的催化剂颗粒可以汇集后或者各自单独经返回口进入浆态床反应单元100参与费托合成，第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的溢流口输出的携带有催化剂细粉的液态产品可以汇集后或者各自单独经过滤单元300的入料口进入过滤单元300。过滤单元300对来自于第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的携带有催化剂细粉的液态产品进行过滤后，分别经第一出口输出液态产品，经第二出口输出催化剂细粉。
94.能够看出，当固液水力旋流单元包括n个具有上述连接关系的固液水力旋流器时，能够减少每个固液水力旋流器的处理负荷，从而使每个固液水力旋流器的分级效果得到优化，从而最大限度的实现催化剂颗粒和催化剂细粉的有效分离。
95.进一步地，当固液水力旋流单元包括n个固液水力旋流器且按照前述第一种实施方式连接时，该装置还可以包括至少一个第二稀释剂补充单元600，第二稀释剂补充单元600与一个固液水力旋流器的进料口连通。本实用新型的第二稀释剂补充单元600用于对经前一级固液水力旋流器底流口输出的即将进入下一级的固液水力旋流器的进料口的催化剂颗粒物流进行稀释处理，与第一稀释剂补充单元400相同，第二稀释剂补充单元600中的稀释剂也可以为纯净的液态产品，并且在第二稀释剂补充单元600的出口和固液水力旋流器的进料口之间具有调节阀。在一种实施方式中，过滤单元300的第一出口可以与第二稀释剂补充单元600连通，用于将过滤得到的纯净液态产品的一部分供给至第二稀释剂补充单元。
96.依旧参照图5，第二稀释剂补充单元600通过调节阀与第二固液水力旋流器22的进料口连通。
97.第二稀释剂补充单元600的具体设置可以根据上一级固液水力旋流器的底流口输出的物流中催化剂颗粒的固含量确定。当需要对n个固液水力旋流器中的m个固液水力旋流器中的物流进行稀释时，需要设置m个第二稀释剂补充单元600，每个第二稀释剂补充单元600对应一个固液水力旋流器，用于为该固液水力旋流器中的物流进行稀释。若每个上一级固液水力旋流器的底流口输出的物流中催化剂颗粒的固含量均较高，则在每个上一级固液水力旋流器和下一级固液水力旋流器之间均可设置一个第二稀释剂补充单元600。
98.如前述，可以通过控制固液水力旋流单元的工作参数实现催化剂颗粒和催化剂细粉的有效分离。在一种具体的方式中，可以通过控制固液水力旋流单元底流口和溢流口的分流比实现。所谓分流比是指单位时间内，从固液水力旋流单元底流口输出的携带有催化剂颗粒的液态产品和从溢流口输出的携带有催化剂细粉的液态产品的流量比。通过对其进行调节，能够控制催化剂颗粒和催化剂细粉的分级程度，从而满足分离需求。
99.因此，本实用新型的装置还包括底流流量调节单元和/或溢流流量调节单元，通过对底流流量调节单元和/或溢流流量调节单元的针对性的调节，能够实现对分流比的控制，从而进一步保证了催化剂颗粒和催化剂细粉分级程度的可调节性，实现反应物流中催化剂以临界粒径为基准的分离。具体地，底流流量调节单元设置于固液水力旋流单元200的底流口与浆态床反应单元100的返回口之间，溢流流量调节单元设置于固液水力旋流单元200的溢流口与过滤单元300的入料口之间。
100.进一步地，本实用新型装置还包括物流流量调节单元，物流流量调节单元设置于浆态床反应单元100的出料口与固液水力旋流单元200的进料口之间。能够理解，在其他条件不变的情形下，基于对固液水力旋流单元200的选择，不同固液水力旋流单元200的额定处理量是不同的。在工作过程中，一旦固液水力旋流单元200的实际处理量小于额定处理量，则催化剂细粉分离效果不理想；一旦固液水力旋流单元200的实际处理量大于额定处理量，则易造成催化剂颗粒的二次破碎。因此，在不影响整个反应进程的基础上，本实用新型通过物流流量调节单元控制进入固液水力旋流单元200中的反应物流的流量，最终使固液水力旋流单元200的实际处理量接近额定处理量而实现分离效果的进一步优化。
101.上述溢流流量调节单元、底流流量调节单元以及物流流量调节单元可以均为流量调节阀。
102.进一步地，在固液水力旋流单元200的底流口和浆态床反应单元100的返回口之间
可以设置驱动单元，用于保证从底流出口输出的催化剂颗粒与少部分液态产品能够顺利返回至浆态床反应单元100中。示例性地，驱动单元可以是料浆泵。
103.以下，通过具体实施例对本实用新型的费托合成催化剂细粉连续脱除装置进行进一步的介绍。
104.实施例1
105.图7为本实用新型实施例1的费托合成催化剂细粉连续脱除装置的结构示意图。
106.如图7所示，本实施例的装置包括浆态床反应器1、固液水力旋流器2、过滤器3，其中，浆态床反应器1的出料口与固液水力旋流器2的进料口连通，固液水力旋流器2的溢流口与过滤器3的入料口连通，固液水力旋流器2的底流口与浆态床反应器1的返回口连通。
107.还包括：物流流量调节阀a，设置在浆态床反应器1的出料口和固液水力旋流器3的进料口之间；
108.溢流流量调节阀b，设置在固液水力旋流器1的溢流口与过滤器3的入料口之间；
109.底流流量调节阀c，设置在固液水力旋流器2的底流口与浆态床反应器1的返回口之间；
110.料浆泵4，设置在固液水力旋流器1的底流口与底流流量调节阀c之间；
111.第一稀释剂补充罐5和稀释剂流量调节阀d，稀释剂流量调节阀d一端与第一稀释剂补充罐5连通，稀释剂流量调节阀d另一端与固液水力旋流器2的进料口连通，第一稀释剂补充罐5中的稀释剂为纯净液体石油蜡。
112.采用本实施例的费托合成催化剂细粉连续脱除装置进行费托合成，简述如下：
113.合成气(co h2)经合成气入口a通入浆态床反应器1中，在催化剂作用下转化为液体产品(液体石油蜡与少量含氧化合物)，催化剂在气体搅动作用下悬浮在液体产品中，同时催化剂本身由于磨损、分解等原因会破碎形成大量无效催化剂细粉。
114.随着反应过程进行，反应物流(催化剂颗粒、催化剂细粉以及液态石油蜡)累积，并在气体作用下沿浆态床反应器1内向上膨胀流动，气体首先在液面处脱离，并从浆态床反应器1顶部的气体出口b离开；反应物流在物流流量调节阀a的控制下以一定的流量从浆态床反应器1的出料口输出，经固液水力旋流器2的进料口进入固液水力旋流器2，与此同时，第一稀释剂补充罐5以及稀释剂流量调节阀d也将一定量的纯净液体石油蜡引入，在物流流量调节阀a与稀释剂流量调节阀d的共同调节下维持反应物流中催化剂(催化剂颗粒和催化剂细粉)的浓度在合理范围内。同时通过调节溢流流量调节阀b与底流流量调节阀c控制底流和溢流的分流比，从而使得临界粒径以下的催化剂细粉随液态产品中向上移动，一起从固液水力旋流器2的溢流口流出；使得临界粒径以上的催化剂颗粒随少部分液态产品向下移动，一起从固液水力旋流器2的底流口流出。携带有催化剂细粉的液态产品经溢流口流入过滤器3进行过滤，催化剂颗粒与少部分液态产品在料浆泵4的驱动下返回浆态床反应器1继续参与反应。
115.过滤器3将催化剂细粉与液态产品进行彻底分离后，纯净液态产品经过滤器3第一出口进入后续系统进行改质加工，而被过滤出的催化剂细粉则从过滤器3第二出口排出后做进一步的处理。
116.实施例2
117.图8为本实用新型实施例2的费托合成催化剂细粉连续脱除装置的结构示意图。如
图8所示，本实施例的系统与图7所示装置的区别在于：
118.本实施例的系统包括缓冲罐6，缓冲罐6入口与浆态床反应器1的出料口连通，缓冲罐6出口与物流流量调节阀a的入口连通。
119.采用本实施例的装置进行费托合成的方法与实施例1中的区别在于：
120.来自于浆态床反应器1的反应物流在缓冲罐6中静置，轻质烃组分将从缓冲罐6顶部的气体逸出口c逸出实现气体脱除；同时，反应物流中的催化剂颗粒在缓冲罐6内开始沉淀并出现明显分层，实现了催化剂细粉与催化剂颗粒的粗分，同时也降低了上层液态产品中催化剂(催化剂细粉与催化剂颗粒)的浓度。
121.此时，将缓冲罐6中的上层在物流流量调节阀a的控制下以一定的量进入固液水力旋流器2进行分离，后续操作与实施例1相同。
122.实施例3
123.图9为本实用新型实施例3的费托合成催化剂细粉连续脱除装置的结构示意图。如图9所示，本实施例的系统与图7所示系统的区别在于：
124.本实施例的装置包括两个固液水力旋流器，第一固液水力旋流器21的进料口与浆态床反应器1的出料口通过物流流量调节阀a连通，第一固液水力旋流器21的底流口分别与第二固液水力旋流器22的进料口和料浆泵4入口连通，第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的溢流口汇合后与过滤器3的入料口连接，第二固液水力旋流器22的底流口与料浆泵4入口连接。其中，第一固液水力旋流器21的底流口与第二固液水力旋流器22的进料口之间还具有流量调节阀f。
125.此外，第二稀释剂补充罐7通过稀释剂流量调节阀e与第二固液水力旋流器22的进料口连通，用于对经第一固液水力旋流器21底流口向第二固液水力旋流器22进料口输入的物流进行稀释处理，第二稀释剂补充罐7中的稀释剂为纯净液体石油蜡。
126.采用本实施例的装置进行费托合成的方法与实施例1中的区别在于：当第一固液水力旋流器21对催化剂细粉不能最大限度脱除时，第一固液水力旋流器21的底流口输出的物流中除了催化剂颗粒之外还会含有一定量的催化剂细粉，因此将第一固液水力旋流器21的底流口的物流引入第二固液水力旋流器22中再次分离。
127.物流流量调节阀a、第一稀释剂补充罐5以及第二稀释剂补充罐7共同调节控制催化剂在第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22中的浓度，溢流流量调节阀b、底流流量调节阀c共同调节保证了第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的分流比。经过串联分选，催化剂细粉随同大部分液体石油蜡从第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的溢流口流出，汇合后一起流入过滤器3进行彻底的固液分离，而催化剂颗粒与少部分液体石油蜡从第一固液水力旋流器21和第二固液水力旋流器22的底流口流出，在料浆泵4的驱动下返回浆态床反应器1继续参与反应。
128.相对于图1中的装置，上述实施例1
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实施例3的费托合成催化剂细粉连续脱除装置能够实现费托合成反应物流中催化剂细粉、催化剂颗粒以及液态产品的有效分离，进而实现了费托合成生产效益的显著提高以及操作稳定性的显著改善。
129.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部
技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。