费‑托工艺中的催化剂活化制造技术

一种用于使费‑托催化剂活化的系统，包括：反应器，其具有用于塔顶气体的出口并能在适当条件下运行，由此能在存在活化气体的情况下使指定量的液体载体中的催化剂活化，液体载体包括费‑托柴油、氢化裂解循环油或其组合；冷凝器，其包括流体地连接到用于塔顶气体的反应器出口的入口，并包括用于冷凝液体的冷凝器出口；以及分离单元，其包括流体地连接到冷凝器出口的入口和用于主要包括费‑托柴油的流的分离器出口；以及循环管线，其将分离器出口、氢化裂解单元或两者流体地连接到反应器，由此从反应器塔顶气体回收的费‑托柴油、氢化裂解循环油或其组合可以用作反应器中的催化剂的液体载体。还提供了一种使费‑托催化剂活化的方法。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2009年12月14日、申请号为200980152439.3、专利技术名称为“费-托工艺中的催化剂活化”、进入中国国家阶段日期为2011年6月23日的中国专利申请的分案申请。关于联邦资助研究或开发的声明不适用。
本专利技术主要涉及费-托(Fischer-Tropsch)催化剂的活化。更特别地，本专利技术涉及利用费-托产物(例如，费-托柴油)作为载体液体以经济可行的方式在活化气体(例如，合成气体)中活化费-托催化剂。
技术介绍
已经进行了很多研究和开发工作来满足上升的能量需求。寻求用于提供更易于获得的、较环保的且较廉价的燃料的系统和方法以克服目前对石油衍生燃料的依赖。烃的费-托合成已经作为由很多种含碳的原始材料和烃原始材料生产烃的手段进行研究。在费-托合成工艺中，煤、生物质、甲烷和其他原始材料被气化或重整以生产合成气体，该合成气体可以随后在存在适当的费-托催化剂的条件下经费-托合成转化为烃。适当的催化剂包括基于钴和铁的催化剂，其可以被携载或不被携载且能用各种其他金属例如铜和钾来促进。许多不同的活化程序被用来活化催化剂。例如，对于促进的铁费-托催化剂，活化可以包括在活化条件下例如在约270℃至325℃的温度和约0.1atm(1.5psi)至9.5atm(140psi)的压力下用一氧化碳进行的活化。催化剂的高活性通常与活化后存在的碳化铁相关。催化剂中铜和钾的存在可以影响催化剂的活化。使用一氧化碳或含一氧化碳的合成气体来活化的问题是催化剂可能被过碳化，由此产生游离碳或非碳化碳，从而降低催化剂的活性。如果使催化剂在高温和高压下经受富含氢的合成气体，则可以改进费-托铁催化剂的活性和选择性。使用富含氢的合成气体的铁催化剂前体的碳化反应和随后的费-托反应都产生水。水的存在可以防止催化剂的过碳化，并因而改进催化剂的活性和选择性。催化剂通常在活化之前悬浮在液体载体中。该载体通常为专用的活化流体，且其获得可以涉及到相当大的费用。因而，工业中需要用于活化费-托催化剂的系统和方法，该系统和方法提供有效且经济的催化剂活化。
技术实现思路
本文公开了一种使费-托催化剂活化的方法，该方法包括：将催化剂、活化气体和包括费-托产物的液体载体引入活化反应器；以及在活化条件下运行，由此使催化剂活化，其中载体液体包括费-托柴油、氢化裂解循环油或其组合。在应用中，活化气体包括一氧化碳。在实施方式中，活化气体包括合成气体。合成气体中的氢与一氧化碳之比可以在约0.5至约1.5的范围内。催化剂可以包含选自铁和钴的金属。在示例中，催化剂还包含至少一种促进剂，该至少一种促进剂选自铜、钾和硅石。在实施方式中，催化剂在被引入活化反应器之前与液体载体结合。该方法还可以包括从活化反应器除去塔顶气体以及将塔顶气体的至少一部分冷凝成冷凝液体，其中被引入活化反应器的液体载体包括冷凝液体的至少一部分。该方法还可以包括主要地将非柴油产物与冷凝液体分离。在应用中，活化反应器中的液体载体的至少约1％至约90％是冷凝液体。在应用中，活化反应器中的液体载体的至少约50％、60％、70％、80％或90％是冷凝液体。本文还公开了一种使费-托催化剂活化的系统，该系统包括：反应器，其包括用于塔顶气体的反应器出口并能在适当的温度和压力条件下运行，由此可以在存在活化气体的情况下使指定量的液体载体中的催化剂活化，该液体载体包括费-托柴油、氢化裂解循环油或其组合；冷凝器，该冷凝器包括流体地连接到用于塔顶气体的反应器出口的入口，并包括用于冷凝液体的冷凝器出口；分离单元，其包括流体地连接到冷凝器出口的入口和用于主要包括费-托柴油的流的分离器出口；以及循环管线，其将分离器出口、氢化裂解单元或两者流体地连接到反应器，由此从反应器塔顶气体回收的费-托柴油、氢化裂解循环油或其组合可以用作反应器中的催化剂的液体载体。在实施方式中，反应器包括全尺寸费-托反应器，在全尺寸费-托反应器中，在催化剂活化之后进行费-托转化。在实施方式中，反应器包括流体地连接到全尺寸费-托反应器的催化剂活化反应器，在全尺寸费-托反应器中进行费-托转化。该系统还可以包括混合单元，该混合单元包括用于液体载体的入口、用于待活化的催化剂的入口和用于包括液体载体中的催化剂的催化剂浆料的出口，其中混合单元的出口流体地连接到反应器的入口。在实施方式中，该系统还包括位于循环管线上的加热器，其中加热器能够在循环管线中的液体载体被引入反应器之前将该液体载体加热到期望的活化温度。循环管线可以提供反应器中液体载体体积的至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％。反应器还可以包括冷却盘管。冷却盘管可以流体地连接到蒸汽鼓。分离器能操作成将气体流与主要包括费-托柴油的液体流和主要包括非柴油费-托产物的液体流分离。这些及其他实施方式和可能的优点在下面的详细说明和附图中将是明显的。所公开的系统和方法的其他用途将在阅读本公开内容并观察附图时变得明显。尽管在下面的说明中给出了具体的示例，但是其他实施方式也是可想到的。本文描述的实施方式仅是示例性的且并不意图是限定性的。附图说明为了更详细地描述本专利技术的优选实施方式，现参考附图，其中：图1是根据本专利技术的实施方式的催化剂活化系统的示意图。注解和命名如此处使用的，术语“合成气”和“合成气体”用来指包括氢和一氧化碳的气体流。“合成气”或“合成气体”流还可以包括其他组分，例如不限于，“合成气”或“合成气体”流可以包括二氧化碳、甲烷等。“合成气”或“合成气体”可以从费-托厂内的位置被引导。例如，在实施方式中，合成气体被从费-托厂的二氧化碳吸收单元或其他设备引导到催化剂活化反应器。为了本公开内容的目的，术语“液体载体”和“活化流体”将以可互换的方式使用，用以指催化剂在活化之前或活化过程中与之混合的介质。具体实施方式概述本专利技术是通过将催化剂、活化气体和液体载体引入活化反应器而用费-托液体载体(此处也称为“活化流体”)中的合成气体对费-托催化剂进行活化的方法。液体载体可以选自FT柴油、氢化裂解循环油或其他再循环的冷凝的费-托液体产物。尽管液体载体可以包括除柴油之外的再循环FT产物，例如氢化裂解循环油，但是以下的描述将参考包括柴油的液体载体。例如，塔顶柴油分离单元40可以是塔顶液体载体分离单元。在实施方式中，通过从塔顶馏出物冷凝柴油并根据需要将回收的柴油与补充柴油一起再循环回到活化反应器而维持活化反应器中液体载体水平。在实施方式中，通过将氢化裂解油从氢化裂解单元再循环回到反应器而维持液体载体水平。本专利技术允许将费-托产物用作催化剂活化的液体载体并消除或最小化对于购买专用的活化流体(例如补充柴油)的需要。经回收的塔顶柴油、氢化裂解循环油或其他FT产物的再循环而将用于活化的费-托产物用于进一步活化而不用购买专用的活化流体在经济方面可以是理想的。现参考图1说明用于活化费-托催化剂的系统和工艺，图1是催化剂活化系统100的示意图。所公开的系统和方法可以允许以比常规的系统和方法更经济的方式对费-托催化剂进行活化，而常规系统和方法可能利用专用的活化流体来活化新的或再循环的催化剂。尽管催化剂活化系统和方法的描述参考了利用合成气体(合成气)的费-托催化剂的催化剂活化，但是应理解，所公开的系统和方法可以用于活化其他的催化剂，例如，氢化裂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使费‑托催化剂活化的方法，所述方法包括：在有液体载体存在的条件下，将催化剂与一种气体在活化反应器中接触，所述液体载体包含分离的费‑托柴油，其中所述气体是富含一氧化碳的活化气体，所述活化气体基本上由氢与一氧化碳摩尔比在约0.5至约1.5的范围内的合成气体组成，其中所述催化剂是携载的费‑托催化剂，所述催化剂在将其引入活化反应器之前作为浆料与至少一部分所述液体载体混合；使所述活化反应器在所述催化剂被活化的活化条件下运行，其中所述活化条件包括压力小于140psig；从所述活化反应器去除塔顶气体，将所述塔顶气体的至少一部分冷凝成冷凝液体；以及将所述冷凝液体引入分离器，由此将所述冷凝液体分离成包含分离的非柴油液体烃的较重的烃流，包含分离的费‑托柴油的分离的费‑托柴油流，以及包含较轻的烃和水的塔顶气体。

【技术特征摘要】
2008.12.23 US 61/140,5021.一种使费-托催化剂活化的方法，所述方法包括：在有液体载体存在的条件下，将催化剂与一种气体在活化反应器中接触，所述液体载体包含分离的费-托柴油，其中所述气体是富含一氧化碳的活化气体，所述活化气体基本上由氢与一氧化碳摩尔比在约0.5至约1.5的范围内的合成气体组成，其中所述催化剂是携载的费-托催化剂，所述催化剂在将其引入活化反应器之前作为浆料与至少一部分所述液体载体混合；使所述活化反应器在所述催化剂被活化的活化条件下运行，其中所述活化条件包括压力小于140psig；从所述活化反应器去除塔顶气体，将所述塔顶气体的至少一部分冷凝成冷凝液体；以及将所述冷凝液体引入分离器，由此将所述冷凝液体分离成包含分离的非柴油液体烃的较重的烃流，包含分离的费-托柴油的分离的费-托柴油流，以及包含较轻的烃和水的塔顶气体。2.如权利要求1所述的方法，其中所述催化剂包含选自铁和钴的金属。3.如权利要求2所述的方法，其中所述催化剂还包含至少一种促进剂，所述至少一种促进剂选自铜、钾和硅石。4.如权利要求1所述的方法，其中大约1％至大约90％体积百分比的所述液体载体包含所述分离的费-托柴油。5.如权利要求4所述的方法，其中所述活化反应器中至少50％的所述液体载体包含分离的费-托柴油。6.如权利要求5所述的方法，其中所述活化反应器中至少60％的液体载体包含分离的费-托柴油。7.如权利要求1所述的方法，其中所述液体载体进一步包含来自氢化裂解单元的氢化裂解循环油，并且其中所述方法进一步包含通过对烃流进行氢化裂解生产所述氢化裂解循环油。8.如权利要求1所述的方法，进一步包含从二氧化碳吸收器获得所述合成气体。9.如权利要求1所述的方法，其中所述活化条件包括从约200℃的温度缓变到从约285℃至约300℃的范围的温度。10.如权利要求1所述的方法，其中所述催化剂在将其引入所述活化反应器之前与所述液体载体的至少一部分在混合容器中混合，其中所述混合容器包含催化剂入口；一个或多个载体液体入口，所述载体液体入口与氢化裂解装置流体地连接，使得氢化裂解油能被引入所述混合容器，流体地与所述分离器连接的入口，使得分离的费-托柴油能被引入所述混合容器，补充柴油入口，以及，流体地与氢化裂解装置和所述分离器连接的入口，使得氢化裂解油和分离的费-托柴油能...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·易仆生，塞尔吉奥·莫赫达斯，
申请(专利权)人：RES美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US