[发明专利]一种铁基费托催化剂的还原方法

说明书

本发明涉及催化剂的还原领域，具体提供了一种铁基费托催化剂的还原方法，该方法包括：在还原条件下，将待还原铁基费托催化剂与还原气体接触进行还原，所述还原气体含有H₂和CO，其中，在还原过程中实时监测还原尾气中的CH₄浓度，当还原尾气中CH₄浓度的变化率低于3％时，结束还原过程。本发明的方法，通过实时监测催化剂还原尾气中CH₄浓度的变化，及时判断催化剂的还原状态，使得本发明的方法既保证了还原效率，又使得到的还原态催化剂性能均一，能够有效节省还原气体用量，节约生产成本，同时有效缩短了催化剂的还原时间，提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及一种铁基费托催化剂的还原方法。

背景技术

为提高催化剂的反应性能，在使用前必须进行活化，目前根据催化剂的特性和工艺要求开发了各种活化装置和方法。对于低温费托合成工艺常用的沉淀铁基催化剂，一般采用浆态床活化工艺。采用H₂、CO或合成气对催化剂进行预处理，后者分为两步进行转化：首先由Fe₂O₃快速转变为Fe₃O₄；而后Fe₃O₄经历一个缓慢的转化过程变为α-Fe和Fe₃O₄的混合物(使用H₂还原)或χ-Fe₅C₂(使用CO或合成气还原)。研究发现：费托催化剂活化后的活性组分是α-Fe、χ-Fe₅C₂或二者的混合物，二者的比例与活化气氛、活化时间等活化条件有关。

对于低温费托合成工艺常用的沉淀铁基催化剂，在催化剂使用前需进行还原处理，得到具有费托活性的还原态催化剂。在采用浆态床活化工艺时，活化反应器为一个高温、高压的容器，装置建设和操作成本高，还原时间长，生产组织繁琐。此外，还原过程中破碎的催化剂细粉经常导致后续合成反应器过滤装置堵塞而被迫停运，从而缩短了系统的有效运行周期。同时，催化剂细粉粒径太小，当他们存在于费托蜡和/或馏分油中时，与费托蜡和/或馏分油产生很强的分子间引力，在加之费托蜡和/或馏分油有相当的粘度，因此，将这些催化剂细粉从费托蜡和/或馏分油中分离极其困难，导致产品中固含量居高不下，降低产品质量。

因此，在浆态床费托合成系统及其工艺中，如何有效分离催化剂细颗粒和/或粉尘，使费托蜡和/或馏分油中不含这些催化剂细粉和/或粉尘是困扰这个行业多年的技术难题。

采用其他的还原反应器形式和/或缩短反应时间是解决催化剂在还原过程中磨损的可能解决方案。在以前的技术中，提出了一种气固两相的还原反应器形式，采用这种反应器形式，在实现催化剂还原的过程中，将催化剂中原有的细粉和还原过程中因化学破碎产生的细粉一并除去，使得还原后得到的还原态催化剂中不再存在较小颗粒的细粉。此外，通过合理的方式，鉴别催化剂还原结束的时间，进一步缩短催化剂的还原时间以减小催化剂的磨损量，在得到还原态催化剂的同时提高催化剂的收率和生产效率。

CN1247305C(申请号：200410012199.6)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进行原位还原，还原结束后切换到费托合成的初始反应条件直接进行费托合成反应。考虑到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，该技术未就催化剂在线更新进行描述。且该方法活化过程中产生的微小颗粒无法分离，增大了合成反应器过滤器的工作负荷。