[发明专利]费托合成催化剂气固相连续活化系统、方法及应用

说明书

本发明涉及费托合成催化剂领域，具体涉及一种费托合成催化剂气固相连续活化系统，包括：主反应器和至少两个并联的辅助反应器；其中，所述辅助反应器用于将未活化催化剂进行升温活化，得到中间催化剂；所述主反应器用于将所述中间催化剂进行恒温活化，得到活化催化剂；其中，所述主反应器每次仅与一个所述辅助反应器连通，且连通时，所述主反应器已完成前一股中间催化剂的恒温活化，并向所述主反应器输入后一股中间催化剂，接替连续进行后一个恒温活化；其中，所述前一股中间催化剂和后一股中间催化剂来自不同的所述辅助反应器。能够实现无间歇的连续进行费托合成催化剂的活化，显著缩短活化周期，提高活化效果，降低活化过程中催化剂磨损。

技术领域

本发明涉及费托合成催化剂领域，具体涉及费托合成催化剂气固相连续活化系统、方法及应用。

背景技术

费托合成反应是煤炭间接液化过程的核心步骤，是指合成气(H₂+CO)在催化剂作用下，在一定温度和压力下合成烃类液体燃料的反应。在工业中费托合成反应通常在具有气液固三相体系的浆态床反应器中进行，其中的固相为催化剂，包括铁基催化剂和钴基催化剂。费托合成催化剂出厂时处于氧化态，不具有催化活性，需要采用氢气、一氧化碳或二者的混合气进行活化处理，才能形成稳定的活性相，进而获得催化性能。

目前的气固流化床费托催化剂的活化过程都是按批次间歇式操作，无法实现反应器连续活化运转，主要原因是新鲜催化剂进行活化反应需要一个10小时以上的升温过程，而由于活化反应一般是在一个单独的反应器中进行的，因此催化剂进入反应器后有一个升温过程，活化完成卸出催化剂后，反应器要有一个降温过程，以承接下一批催化剂。因此每批次催化剂活化后，升温过程会造成反应器利用率不足，而降温过程还会使得反应器处于空置降温等待过程，因此无法实现批次催化剂之间无缝衔接的连续活化，并且升温和降温过程要调整气体流量，也增加了操作的复杂性，可能造成反应不稳定性。

CN103551207A公开了一种固定流化床或气固鼓泡床费托催化剂还原活化系统，包括：至少一个固定流化床反应器或气固鼓泡床反应器，费托催化剂在其中被还原活化；和至少一个旋风分离器，将费托催化剂细小颗粒和/或粉尘以及还原活化产生的尾气与还原活化后的费托催化剂进行相分离。该系统的活化过程是按照批次进行的间歇式操作，并未提及连续操作的方法。

CN106669857A公开了一种沉淀铁费托催化剂活化的方法，该方法包括：将待活化沉淀铁费托催化剂通过惰性载气输送到流化床形式的活化反应器中，在还原条件下，与还原气体进行接触还原。该方法使用独立的气固流化床反应器，但还原反应的压力为0.1-0.5MPa范围，实际工业应用中，低压不利于高质量活化。该方法也未给出升温过程的升温速率曲线及升温阶段的装置运转流程，同时其活化过程仍然是按照批次进行的间歇式操作，并未提及连续操作的方法。

CN111450780A公开了一种流化床活化反应系统，该系统包括：储存罐、流化床活化反应器、气体分离器和气体压缩器。该系统的效果获得依赖于其流化床活化反应器的特定结构，同时该系统的活化过程仍然是按照批次进行的间歇式操作，并未提及连续操作的方法。

CN107149948A公开了一种费托合成铁基催化剂的还原方法，该方法采用的还原反应压力为0.5-2MPa范围，对于气固流化床整体压力偏低；还原气体的表观气速为0.04-0.12m/s，属于鼓泡流化床范围，流速较低，传质传热效果较差。在该方法中，催化剂从常温至260-280℃终温的整个反应过程按照温度梯度分阶段进行，但总反应时间较长，仅各温度阶段的恒温反应时间合计至少也需要10h，同时其活化过程仍然是按照批次进行的间歇式操作，并未提及连续操作的方法。

因此，亟需开发一种能够实现费托合成催化剂气固相连续活化的系统和方法，以提高活化反应效率和稳定性、缩短反应周期，获得性能更好的催化剂产品。

发明内容