[发明专利]费托催化剂的还原方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂的活化方法，具体而言，涉及一种费托催化剂的还原方法。

背景技术

费托合成是指由煤或天然气制得的合成气(H₂+CO)在铁、钴、钌等金属催化剂存在条件下合成烃类液体燃料的过程。采用浆态床反应器进行费托合成反应，具有气、液、固三相混合均匀、压降小、传热效果好、反应温度容易控制、催化剂可在线更新等诸多优点，因此其成为研发及关注热点。铁系费托合成催化剂因具有优良的水煤气变换反应活性、可使用低H₂/CO比的煤基合成气且不需事先变换即可直接用于浆态床费托合成反应及其廉价易得等优点而极具有工业应用价值。通常制备好的铁基费托合成催化剂为氧化态，需要采用氢气、一氧化碳或二者的混合气活化处理后，才能使催化剂获得进行费托合成反应稳定的活性相。在催化剂活化处理过程中，发生物相转变，先后生成Fe₃O₄、α-Fe，若活化气中含有CO，生成具有水煤气变换反应的Fe₃O₄后，会部分转化为具有费托活性的Fe_xC物相。α-Fe₂O₃随着活化处理条件和活化深度的不同而发生复杂的化学变化，不仅多相共存且具有动态特征，催化剂的活性和选择性也随着预处理活化过程中控制氧化铁和铁碳化物的形成以及含量而改变。

费托合成铁系催化剂的活化主要影响因素包括活化温度、压力、活化气组成、时间和气剂比等参数。预处理活化条件不同，铁催化剂的物相组成及费托合成反应性能的差别非常显著。预处理活化条件对催化剂的活性、选择性、稳定性和抗磨损等性能有显著的影响。潜能再好的催化剂，如活化不好，活性不会高，甚至会导致反应运行的终止。铁系催化剂对活化处理有严格的要求，因此合适的预处理活化条件的选择是保证费托合成催化剂获得理想的工业运行结果的先决条件。

中国专利公告号为CN1247305C(申请号No.200410012199.6)的专利公开了一种浆态床催化剂的原位还原工艺，催化剂直接在费托合成反应器中活化，然后切换进气条件后直接进行费托合成反应。其仅对一种浆态床催化剂原位还原工艺进行描述，并未涉及催化剂中压还原循环工艺，另众所周知，对于浆态床费托铁系催化剂寿命上的局限性，需要时常进行在线更新，才能保证费托合成装置长周期稳定运行，该专利未就催化剂在线更新进行描述。

中国专利公告号为CN1297342C(申请号200410064575.6)的专利公开了一种用于浆态床费托合成铁基催化剂的分步还原方法，该发明仅提供了一种活化气单程通过反应器催化剂的还原方法，活化气有效组分较高，氧化态催化剂反应剧烈，对催化剂活化不利；活化气单程通过浆态床反应器，入塔气速较低，反应产物CO₂、H₂O不能有效带出反应器，CO₂、H₂O作为氧化剂对铁系费托催化剂具有氧化作用，对催化剂活化不利；活化气单程通过浆态床反应器，未反应的合成气直接排出装置，大大降低了气体的利用率，造成资源的浪费。

中国专利申请公布号为CN101868518A(申请号200880102982.8)的专利申请公开了一种烃合成方法，该发明仅泛泛的描述了铁系费托催化剂活化压力范围，并未对合成气循环费托催化剂中压活化进行阐述。

发明内容

本发明旨在提供一种费托催化剂的还原方法，以解决现有技术中的费托催化剂催化费托反应时H₂转化率、CO转化率及合成气转化率偏低的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种费托催化剂的还原方法，包括以下步骤：1)原料气脱硫，控制原料气硫含量小于0.05μg/g；2)将费托催化剂与液体石蜡混合得均质化的催化剂浆液，用活化气、惰性气体或氮气将催化剂浆液压入还原反应器中；其中，活化气为原料气及循环气的混合气体，循环气通过如下步骤形成：还原反应器中的气体排出后，经过冷却后进入高温高压分离器进行闪蒸分离，分离出底部的高温高压分离器液相及顶部的高温高压分离器气相，高温高压分离器气相冷却降温后进入低温高压分离器进行气液分离，分离出的部分低温高压分离器气相作为循环气；3)通过压缩机将脱硫后的原料气及循环气压入还原反应器中，控制还原反应器的压力为2.5～3.2MPa，温度为255℃～270℃，进行费托催化剂的还原反应。

进一步地，步骤3)中控制还原反应器的压力为2.8～3.0MPa。