保护LTFT浆液鼓泡反应器的内部过滤器的方法和系统

摘要

本发明提供了一种保护LTFT浆液鼓泡反应器的内部过滤器的方法。该方法包括以下步骤：在低浆液水位状态期间和/或在内部过滤器的升温期间，启动应急反冲洗工序。

权利要求

1.一种保护LTFT浆液泡沫反应器的内部过滤器的方法，该方法包括步骤：在低浆液水位状态期间和/或在内部过滤器的升温期间，启动应急反冲洗工序；以及通过沿静水井向下、朝着设置在静水井中的浮标上的反射表面发射电磁信号，并接收从所述表面反射的雷达信号，来监测LTFT反应器中的浆液水位。

2.如权利要求1所述的方法，其中该方法包括监测所述过滤器的温度的步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其中由设置在多个中空过滤器内的多个热电偶来监测所述温度。

4.如权利要求1所述的方法，其中在所述过滤器暴露于所述反应器上部中的合成气体气氛之前，启动所述应急反冲洗步骤。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述应急反冲洗工序包括短暂的1到10秒的液体反冲洗，并后继以气体反冲洗。

6.如权利要求2所述的方法，其中对沿所述过滤器的温度进行监测和记录。

7.如权利要求1所述的方法，其中通过安装在所述反应器顶部的、向下测量到静水井的距离的雷达发射器监测所述浆液水位。

8.如权利要求7所述的方法，其中所测量的距离直抵漂浮在所述静水井中的浆液上的低密度的浮标。

说明书

保护LTFT浆液鼓泡反应器的内部过滤器的方法和系统

技术领域

[0001] 本发明涉及对LTFT浆液鼓泡(slurry bubble)反应器的保护，以使其内部过滤器免受由局部强化的热激增(heat excursion)引起的损坏。更具体地，本发明涉及一种对LTFT浆液鼓泡反应器的内部过滤器的保护方法、对LTFT反应器中的浆液水位的测量和监控方法以及测量和/或监控LTFT反应器中的浆液水位的装置和系统。

背景技术

[0002] 使用固体催化剂将合成气体制成蜡的低温费托(fischer-tropsch)(LTFT)工艺包括对浆液态蜡进行过滤。在通常的过滤过程中，过滤器浸没在浆液中并将催化剂的过滤板设置在过滤器上。为了有效过滤通常需要用到过滤板。在反应器的过滤区域为低浆液水位的状态下，过滤器与过滤板可能会一起暴露于反应器上部的合成气体气氛中。在合成气体转化期间，由于反应的高热量和热量的低迁移率，合成气体气氛中可能会发生局部热激增。本发明的目的就是防止可能造成过滤器永久损坏的热激增。

[0003] 在LTFT反应器中，通过将固体催化剂悬浮(in suspension)在碳氢化合物液体中而使从反应器底部上升的合成气体形成浆液。合成气体转化为碳氢化合物。浆液是连续流动的动态介质，其与诸如浆液水位、密度、温度、催化剂浓度、压力、气体供给等参数有关。因此，对浆液水位的监测是颇有难度的。

[0004] 一种测量反应器中的浆液水位的公知方法涉及使用压力传感器和发射器来测量浆液的密度。而使用上述受制于密度的方法来测量反应器中的水位，其困难在于在产品持3 3
续形成的气氛中，密度会以690kg/m 到350kg/m 这么大的幅度而持续改变。

[0005] 测量反应器中浆液水位的第二种公知方法涉及使用雷达来反射浆液表面。但是，由于穿过浆液床(slurry bed)上升的气体的缘故，浆液表面的介电常数会变小，雷达波大多被浆液吸收，并导致被反射的波束变弱且不可靠。

[0006] 第三种公知方法使用核传感器(nuclear sensor)和发射器。该传感器使用发射源和探测器，而这种传感器需要考虑产品性能、反应器材料和厚度以及绝缘材料和厚度而为此应用专门定制。

[0007] 本发明的进一步的目的是提供测量LTFT反应器中的浆液水位的可靠方法。

发明内容

[0008] 根据本发明的第一方面，提供一种用于保护LTFT浆液鼓泡反应器的内部过滤器的方法，该方法包括以下步骤：

[0009] 在低浆液水位状态期间和/或在内部过滤器升温期间，启动应急反冲洗工序。

[0010] 该方法可包括监测LTFT反应器中的浆液水位的步骤和/或监测过滤器的温度的步骤。

[0011] 将会看到，应急反冲洗步骤将催化剂的过滤板从过滤器中移走(remove)，从而防止过滤板暴露于合成气体气氛，由此而防止可能损坏过滤器的局部温度激增。

[0012] 还将会看到，可以对浆液水位和温度或者其中一项进行监测，以启动应急反冲洗系统，并且超过特定温度就可以表示低浆液水位或者热增加状况。优选对浆液水位进行监测，以防止过滤器和过滤板暴露于合成气体气氛。

[0013] 可通过配置在中空过滤器内部的热电偶来监测温度。

[0014] 可在过滤器暴露于反应器上部的合成气体气氛之前启动应急反冲洗步骤。

[0015] 应急反冲洗程序可包括短暂的1到10秒的液体反冲洗，并后继以气体反冲洗。优选地，该程序可以重复3次。

[0016] 可通过一个或多个电磁波信号(例如雷达信号)传感器、压力差传感器或核传感器中的任何一个或多个传感器来监测浆液水位，优选地，通过设置在反应器顶部的雷达发射器或收发器向下测量静水井(stilling well)。

[0017] 对沿过滤器的温度进行监测和记录。在应急反冲洗之后，可以查看所记录的温度来判断任一过滤器是否已发生任何可能的永久损坏。

[0018] 将会看到，所记录的温度测量值可以提供关于在正常水位状态和低水位状态期间过滤器和过滤板所承受的最高温度的信息。从该信息，可以作出与过滤器的状态有关以及是否需要替换或修理任何过滤器的更精确和更有根据的推断。

[0019] 优选地，可通过安装在反应器顶部的、向下测量静水井距离的雷达发射器来监测浆液水位。所测量的距离可以直抵漂浮在静水井中的浆液上的低密度的浮标。该浮标可由轻型钛金属制成。

[0020] 可在浮标的顶部和/或底部固定平板盘(flat disks)。将会看到，顶盘的目的是提供具有高介电常数的反射表面。还将会看到，底盘的目的是稳定静水井中的浮标位置。

[0021] 浮标的密度应该小于300kg/m3。

[0022] 本发明的一个优点是：由于浮标的低密度，即使浆液密度变化，浮标也总是漂浮在浆液的顶部。本发明的另一优点是安装在浮标顶部的、具有高介电常数的平板盘提供了能使雷达信号强度增强的良好的反射表面。

[0023] 本发明还涉及一种测量和/或监测LTFT反应器中的浆液水位的方法和装置。

[0024] 测量和/或监测浆液水位的方法可以包括步骤：

[0025] 沿静水井向下、朝着设置在静水井中的浮标上的反射表面发射电磁信号；以及[0026] 接收从该表面反射的电磁信号。

[0027] 测量和/或监测浆液水位的装置可以包括：

[0028] 雷达信号收发器；

[0029] 静水井；以及

[0030] 密度低于浆液的浮标，该浮标设置有面向收发器的反射表面。

[0031] 该浮标可以由钛制造，并且可选择反射表面以具有高介电常数，从而提供强反射表面。

[0032] 反射表面可以呈平板盘状，该平板盘附接至浮标的可操作的上侧，并且该浮标还可以包括与反射盘相对的、位于浮标下侧的第二平板盘，以保持浮标稳定并在静水井中正确定向。

[0033] 本发明还被扩展为用于测量和/或监测LTFT反应器中的浆液水位的系统，该系统包括：

[0034] 使LTFT反应器中的浆液表面的一部分静止的装置；

[0035] 雷达信号收发器；以及

[0036] 密度低于浆液的浮标，该浮标设置有面向该收发器的反射表面。

具体实施方式

[0037] 现在将以非限定性实例的方式更详细地阐述本发明。

[0038] 温度测量

[0039] 参考示意图1，在本发明的一个实施例中，热电偶12沿着LTFT反应器10的内部穿过管嘴凸缘(未示出)设置和固定到反应器中，并通过不锈钢夹子附接至内部过滤器14。这些配件通过紧密配合而被密封，并对每个管嘴凸缘进行金属类密封。所述热电偶是配有合金800外壳材料的K型热电偶。

[0040] 热电偶的典型尺寸为长6000m和直径3mm。温度传感器的典型刻度为0到800℃。测量值被送到反应器的控制系统以进行显示，并将数据储存在长期数据库中。

[0041] 在典型的LTFT状态下，可以预计超过400℃就会对过滤器造成损坏。浆液水位监测

[0042] 在一个实施例中，如图2中的示意性示出，向下测量静水井18的雷达发射器16安装在反应器的顶部。由轻型钛金属材料制成的低密度浮标20设置在静水井中。平板盘(flat disks)22和24安装在浮标的顶部和底部。浮标20包括沿垂直于所述盘的直线焊接在一起的三个球体26。将会看到，顶盘22的目的是提供具有高介电常数的反射表面。底盘3
24的目的是稳定静水井中的浮标的位置。该浮标的密度小于300kg/m。

[0043] 由于浮标的低密度，即使产品的密度变化时浮标20也总是漂浮在产品的顶部。安装在浮标顶部的平板盘22提供了能使雷达信号28强度增强的良好的反射表面。

[0044] 静水井18是具有光滑内壁的管。该井可以沿其长度制作有多个孔或多个槽。这些孔的尺寸、形状以及位置由雷达发射器的规格决定。

[0045] 静水井安装在从反应器10的上部圆顶到过滤器下方位置的垂直位置，其中发射器安装在反应器10的上部圆顶。

[0046] 浮标由焊接在一起的多个球体26构成。所需球体的数目由所需的浮标密度来决定。轻型钛盘焊接在球体的顶部和底部。

[0047] 本发明消除了在产品密度变化较大和介电常数较低的情况下对雷达发射器性能的影响。

[0048] 在该图的右手侧，示出了用于监测不带有浮标的浆液水位的系统，其中雷达信号40被吸收并扩散到浆液液体32中。

[0049] 应急反冲洗

[0050] 再参考图1，通过雷达信号收发器来测量反应器10中的浆液水位30。在通常的操作期间，浆液位于正常的水位30，且过滤器14浸没在催化剂浆液32中。

[0051] 在反应器中的低水位状态期间，当浆液下降到一定水位34之下，启动应急过滤反冲洗序列程序。应急过滤反冲洗的启动点位于过滤器14仍浸没在催化剂浆液中的水位处。反冲洗液体相对于反应器压力的压力差在100kPa和1000kPa之间。

[0052] 在过滤器应急反冲洗序列步骤期间，正常的反冲洗序列步骤被中断。随后，通过打开阀36而在短时间内利用油或LTFT蜡液依次反冲洗过滤器组，接着通过打开阀38而进行连续的气体反冲洗。反冲洗气体选自氮或者LTFT反应器尾气(tail gas)。反冲洗序列步骤中，液体反冲洗持续2到30秒，而连续的气体反冲洗持续1秒，直到操作者手动停止该应急反冲洗。

[0053] 为了升高浆液水位，须增加流经反应器的合成气和/或减少蜡过滤。