[發(fā)明專利]費托催化劑的還原方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210003989.2
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102553657A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李導(dǎo);石玉林;王洪學(xué);公磊;門卓武;卜億峰;程時富
• 申請（專利權(quán)）人: 神華集團有限責任公司;中國神華煤制油化工有限公司;中國神華煤制油化工有限公司上海研究院
• 主分類號: B01J37/18
• 分類號: B01J37/18
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李丙林;余剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑的活化方法，具體而言，涉及一種費托催化劑的還原方法。

背景技術(shù)

費托合成是指由煤或天然氣制得的合成氣(H₂+CO)在鐵、鈷、釕等金屬催化劑存在條件下合成烴類液體燃料的過程。采用漿態(tài)床反應(yīng)器進行費托合成反應(yīng)，具有氣、液、固三相混合均勻、壓降小、傳熱效果好、反應(yīng)溫度容易控制、催化劑可在線更新等諸多優(yōu)點，因此其成為研發(fā)及關(guān)注熱點。鐵系費托合成催化劑因具有優(yōu)良的水煤氣變換反應(yīng)活性、可使用低H₂/CO比的煤基合成氣且不需事先變換即可直接用于漿態(tài)床費托合成反應(yīng)及其廉價易得等優(yōu)點而極具有工業(yè)應(yīng)用價值。通常制備好的鐵基費托合成催化劑為氧化態(tài)，需要采用氫氣、一氧化碳或二者的混合氣活化處理后，才能使催化劑獲得進行費托合成反應(yīng)穩(wěn)定的活性相。在催化劑活化處理過程中，發(fā)生物相轉(zhuǎn)變，先后生成Fe₃O₄、α-Fe，若活化氣中含有CO，生成具有水煤氣變換反應(yīng)的Fe₃O₄后，會部分轉(zhuǎn)化為具有費托活性的Fe_xC物相。α-Fe₂O₃隨著活化處理條件和活化深度的不同而發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)變化，不僅多相共存且具有動態(tài)特征，催化劑的活性和選擇性也隨著預(yù)處理活化過程中控制氧化鐵和鐵碳化物的形成以及含量而改變。

費托合成鐵系催化劑的活化主要影響因素包括活化溫度、壓力、活化氣組成、時間和氣劑比等參數(shù)。預(yù)處理活化條件不同，鐵催化劑的物相組成及費托合成反應(yīng)性能的差別非常顯著。預(yù)處理活化條件對催化劑的活性、選擇性、穩(wěn)定性和抗磨損等性能有顯著的影響。潛能再好的催化劑，如活化不好，活性不會高，甚至會導(dǎo)致反應(yīng)運行的終止。鐵系催化劑對活化處理有嚴格的要求，因此合適的預(yù)處理活化條件的選擇是保證費托合成催化劑獲得理想的工業(yè)運行結(jié)果的先決條件。

中國專利公告號為CN1247305C(申請?zhí)朜o.200410012199.6)的專利公開了一種漿態(tài)床催化劑的原位還原工藝，催化劑直接在費托合成反應(yīng)器中活化，然后切換進氣條件后直接進行費托合成反應(yīng)。其僅對一種漿態(tài)床催化劑原位還原工藝進行描述，并未涉及催化劑中壓還原循環(huán)工藝，另眾所周知，對于漿態(tài)床費托鐵系催化劑壽命上的局限性，需要時常進行在線更新，才能保證費托合成裝置長周期穩(wěn)定運行，該專利未就催化劑在線更新進行描述。

中國專利公告號為CN1297342C(申請?zhí)?00410064575.6)的專利公開了一種用于漿態(tài)床費托合成鐵基催化劑的分步還原方法，該發(fā)明僅提供了一種活化氣單程通過反應(yīng)器催化劑的還原方法，活化氣有效組分較高，氧化態(tài)催化劑反應(yīng)劇烈，對催化劑活化不利；活化氣單程通過漿態(tài)床反應(yīng)器，入塔氣速較低，反應(yīng)產(chǎn)物CO₂、H₂O不能有效帶出反應(yīng)器，CO₂、H₂O作為氧化劑對鐵系費托催化劑具有氧化作用，對催化劑活化不利；活化氣單程通過漿態(tài)床反應(yīng)器，未反應(yīng)的合成氣直接排出裝置，大大降低了氣體的利用率，造成資源的浪費。

中國專利申請公布號為CN101868518A(申請?zhí)?00880102982.8)的專利申請公開了一種烴合成方法，該發(fā)明僅泛泛的描述了鐵系費托催化劑活化壓力范圍，并未對合成氣循環(huán)費托催化劑中壓活化進行闡述。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種費托催化劑的還原方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的費托催化劑催化費托反應(yīng)時H₂轉(zhuǎn)化率、CO轉(zhuǎn)化率及合成氣轉(zhuǎn)化率偏低的技術(shù)問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種費托催化劑的還原方法，包括以下步驟：1)原料氣脫硫，控制原料氣硫含量小于0.05μg/g；2)將費托催化劑與液體石蠟混合得均質(zhì)化的催化劑漿液，用活化氣、惰性氣體或氮氣將催化劑漿液壓入還原反應(yīng)器中；其中，活化氣為原料氣及循環(huán)氣的混合氣體，循環(huán)氣通過如下步驟形成：還原反應(yīng)器中的氣體排出后，經(jīng)過冷卻后進入高溫高壓分離器進行閃蒸分離，分離出底部的高溫高壓分離器液相及頂部的高溫高壓分離器氣相，高溫高壓分離器氣相冷卻降溫后進入低溫高壓分離器進行氣液分離，分離出的部分低溫高壓分離器氣相作為循環(huán)氣；3)通過壓縮機將脫硫后的原料氣及循環(huán)氣壓入還原反應(yīng)器中，控制還原反應(yīng)器的壓力為2.5～3.2MPa，溫度為255℃～270℃，進行費托催化劑的還原反應(yīng)。

進一步地，步驟3)中控制還原反應(yīng)器的壓力為2.8～3.0MPa。