Может ли существовать файловый дескриптор без обычного файла?

Да: файловый дескриптор может обозначать сокет, pipe, устройство или другой объект ввода-вывода, а не обычный файл на диске.

В Unix-подобной системе дескриптор — номер записи в таблице процесса, через который ядро предоставляет операции над объектом. Например, соединение TCP и конец pipe используются через дескрипторы. Даже обычный файл после удаления имени может оставаться доступным через открытый fd, пока сохраняется ссылка. Поэтому дескриптор не равен пути в файловой системе.