[發明專利]一種鐵基費托催化劑的還原方法

有效

• 申請號: 201610801245.3
• 申請日: 2016-09-05
• 公開（公告）號: CN107790195B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 王向輝;門卓武;呂毅軍;張奉波;趙俊鵬;許明
• 申請（專利權）人: 神華集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究所
• 主分類號: B01J37/18
• 分類號: B01J37/18;B01J23/78
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 鄒飛艷;嚴政

本發明涉及催化劑的還原領域，具體提供了一種鐵基費托催化劑的還原方法，該方法包括：在還原條件下，將待還原鐵基費托催化劑與還原氣體接觸進行還原，所述還原氣體含有H₂和CO，其中，在還原過程中實時監測還原尾氣中的CH₄濃度，當還原尾氣中CH₄濃度的變化率低于3％時，結束還原過程。本發明的方法，通過實時監測催化劑還原尾氣中CH₄濃度的變化，及時判斷催化劑的還原狀態，使得本發明的方法既保證了還原效率，又使得到的還原態催化劑性能均一，能夠有效節省還原氣體用量，節約生產成本，同時有效縮短了催化劑的還原時間，提高了生產效率。

技術領域

本發明涉及一種鐵基費托催化劑的還原方法。

背景技術

為提高催化劑的反應性能，在使用前必須進行活化，目前根據催化劑的特性和工藝要求開發了各種活化裝置和方法。對于低溫費托合成工藝常用的沉淀鐵基催化劑，一般采用漿態床活化工藝。采用H₂、CO或合成氣對催化劑進行預處理，后者分為兩步進行轉化：首先由Fe₂O₃快速轉變為Fe₃O₄；而后Fe₃O₄經歷一個緩慢的轉化過程變為α-Fe和Fe₃O₄的混合物(使用H₂還原)或χ-Fe₅C₂(使用CO或合成氣還原)。研究發現：費托催化劑活化后的活性組分是α-Fe、χ-Fe₅C₂或二者的混合物，二者的比例與活化氣氛、活化時間等活化條件有關。

對于低溫費托合成工藝常用的沉淀鐵基催化劑，在催化劑使用前需進行還原處理，得到具有費托活性的還原態催化劑。在采用漿態床活化工藝時，活化反應器為一個高溫、高壓的容器，裝置建設和操作成本高，還原時間長，生產組織繁瑣。此外，還原過程中破碎的催化劑細粉經常導致后續合成反應器過濾裝置堵塞而被迫停運，從而縮短了系統的有效運行周期。同時，催化劑細粉粒徑太小，當他們存在于費托蠟和/或餾分油中時，與費托蠟和/或餾分油產生很強的分子間引力，在加之費托蠟和/或餾分油有相當的粘度，因此，將這些催化劑細粉從費托蠟和/或餾分油中分離極其困難，導致產品中固含量居高不下，降低產品質量。

因此，在漿態床費托合成系統及其工藝中，如何有效分離催化劑細顆粒和/或粉塵，使費托蠟和/或餾分油中不含這些催化劑細粉和/或粉塵是困擾這個行業多年的技術難題。

采用其他的還原反應器形式和/或縮短反應時間是解決催化劑在還原過程中磨損的可能解決方案。在以前的技術中，提出了一種氣固兩相的還原反應器形式，采用這種反應器形式，在實現催化劑還原的過程中，將催化劑中原有的細粉和還原過程中因化學破碎產生的細粉一并除去，使得還原后得到的還原態催化劑中不再存在較小顆粒的細粉。此外，通過合理的方式，鑒別催化劑還原結束的時間，進一步縮短催化劑的還原時間以減小催化劑的磨損量，在得到還原態催化劑的同時提高催化劑的收率和生產效率。

CN1247305C(申請號：200410012199.6)公開了一種漿態床催化劑的原位還原工藝，催化劑直接在費托合成反應器中進行原位還原，還原結束后切換到費托合成的初始反應條件直接進行費托合成反應。考慮到漿態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定運行，該技術未就催化劑在線更新進行描述。且該方法活化過程中產生的微小顆粒無法分離，增大了合成反應器過濾器的工作負荷。