一种低温费托合成铁基催化剂还原方法技术

本发明专利技术公开提供了一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，以解决催化剂形状破碎、还原度低、初始活性差、使用周期短等技术问题。且通过该方法还原前后完整保持催化剂微球状结构，以及所述微球状铁基催化剂是由喷雾干燥制得，主要成分为Fe、Cu、SiO2和K2O，其中Fe、Cu、SiO2与K2O的质量比为100:(3～8):(12～35):(0～9)；且铁基催化剂的粒度分布范围为20～300μm，平均粒度为80～200μm。该方法适用于浆态床合成反应器和流化床合成反应器，极具市场应用与推广前景。广前景。广前景。

【技术实现步骤摘要】
一种低温费托合成铁基催化剂还原方法


[0001]本专利技术涉及低温费托合成催化剂还原
，具体地说涉及一种低温费托合成铁基催化剂还原方法。

技术介绍

[0002]费托合成(Fischer
‑
Tropsch synthesis)是将CO和H2(一般来自于煤炭或天然气)转化为液体燃料或者化学品的过程。费托合成催化剂是煤间接液化的关键与核心技术，它是一个复杂的技术体系，有近百年的发展历史。
[0003]低温费托合成催化剂的活性组分主要为
Ⅷ
族过渡金属元素。
Ⅷ
族过渡金属元素(包含Fe、Co、Ni、Ru等)特点是不仅能够适度解离CO，而且比较稳定，是相对来说适合费托反应的金属元素。其中Fe元素储量丰富，价格低廉，Fe基催化剂较早应用于费托合成研究。Fe基催化剂具有较宽的操作温度(220～350℃)，甲烷选择性相对较低(即使在较高反应温度下)，产物选择的灵活性大。
[0004]且，低温铁基催化剂操作温度一般为220～250℃，产物主要是长链重质烃类，同时能够副产硬蜡。以及还原活化过程是催化剂使用过程的关键步骤。常规生产过程中产出的催化剂其活性组分均为氧化态，必须经还原活化才能具备反应活性。
[0005]现阶段诸多还原技术能够获得性能良好的还原活化态催化剂，然而并没有任何现有技术公开还原过程能够较好维持催化剂的外观形态。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低温费托合成铁基催化剂还原方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，所述方法具体包括如下步骤：
[0009](1)在配浆槽中加入液体烃类化合物和低温费托合成微球状的铁基催化剂，配制成催化剂悬浮浆液，备用；
[0010](2)将所述催化剂悬浮浆液经程序升温加热至还原温度后，在惰性气体气氛下还原；其中，催化剂还原过程包括催化剂活性组分还原和催化剂活性组分活化两个阶段；以最终完成所述低温费托合成铁基催化剂的还原过程。
[0011]上述微球状铁基催化剂是由喷雾干燥制得，主要成分为Fe、Cu、SiO2和K2O，其中Fe、Cu、SiO2与K2O的质量比为100:(3～8):(12～35):(0～9)；且铁基催化剂的粒度分布范围为20～300μm，平均粒度为80～200μm。
[0012]优选的，步骤(2)中的程序升温速率为5～10℃/h。
[0013]优选的，所述催化剂活性组分还原阶段：还原温度为180℃～250℃，时间为4～28h，压力为0.5～2.5MPa，空速为2000～5000mL(N)/g催化剂/h。
[0014]优选的，所述催化剂活性组分活化阶段：活化温度为200℃～250℃，时间为10～
28h，压力为0.5～2.5MPa，空速为3000～5000mL(N)/g催化剂/h；及所述催化剂活性组分活化阶段中还原气体成分H2和CO的摩尔比为(1000～1):1，所述摩尔比应大于所述催化剂活性组分还原阶段的气体成分摩尔比值。
[0015]优选的，步骤(1)中，为防止催化剂沉降，所述配浆槽的顶部设置有机械搅拌器，底部设置有气体分布器；其中惰性气体在所述气体分布器内部形成连续鼓泡，共同扰动浆液，促进催化剂在其中均匀分散。
[0016]其中，本专利技术中费托合成铁基催化剂的评价方法为：称取定量催化剂与液体石蜡制成催化剂浆液(固含量25
‑
45％)；将催化剂浆液加入反应器中进行催化剂还原，还原后切入费托合成反应，并评价还原后的催化剂的性能；其中反应条件：反应温度240℃，反应压力2.4MPa，新鲜合成气H2/CO摩尔比1.5，新鲜合成气进料量700mL/min，单程反应。
[0017]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供的一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，具有如下优异效果：
[0018]本专利技术公开提供了一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，通过本方法还原后的低温费托合成铁基催化剂的H2转化率、CO转化率、CO+H2转化率以及C5+选择性明显提高，还原效果较好；且催化剂球形度完整，无破碎催化剂产生。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为实施例1还原活化前低温费托合成微球状铁基催化剂的SEM图。
[0021]图2为实施例1还原活化后低温费托合成微球状铁基催化剂(催化剂已钝化处理)的SEM图。
[0022]图3为实施例2还原活化前低温费托合成微球状铁基催化剂的SEM图。
[0023]图4为实施例2还原活化后低温费托合成微球状铁基催化剂(催化剂已钝化处理)的SEM图。
[0024]图5为实施例3还原活化前低温费托合成微球状铁基催化剂的SEM图。
[0025]图6为实施例3还原活化后低温费托合成微球状铁基催化剂(催化剂已钝化处理)的SEM图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例及说明书附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本专利技术实施例公开了一种低温费托合成铁基催化剂还原方法。
[0028]为更好地理解本专利技术，下面通过以下实施例对本专利技术作进一步具体的阐述，但不可理解为对本专利技术的限定，对于本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
所作的一些非本质的
改进与调整，也视为落在本专利技术的保护范围内。
[0029]下面，将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行进一步的说明。
[0030]实施例1：
[0031]向充满氮气的浆态床反应器(空反应器通过电加热器预热至180℃)中加入固含量为28％催化剂和液体石蜡的混合浆液(已预热至180℃，通过氮气压入)，向反应器中连续通入新鲜还原气(还原气由水煤气生产现场引入，经过低温甲醇洗、分子筛等工序净化)。
[0032]反应器升温过程：180℃
→
200℃，升温速率3℃/h。
[0033]催化剂活性组分还原阶段：还原温度为200℃，时间为16h，压力为1.5MPa，空速为3500mL(N)/g催化剂/h。
[0034]催化剂活性组分活化阶段：活化温度为200℃，时间为19h，压力为1.5MPa，空速为4000mL(N)/g催化剂/h。
[0035]实验结果如下：
[0036][0037]对比正常还原样可以看出，实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：(1)在配浆槽中加入液体烃类化合物和低温费托合成微球状的铁基催化剂，配制成催化剂悬浮浆液，备用；(2)将所述催化剂悬浮浆液经程序升温加热至还原温度后，在惰性气体气氛下还原；其中，催化剂还原过程包括催化剂活性组分还原和催化剂活性组分活化两个阶段；以最终完成所述低温费托合成铁基催化剂的还原过程。2.根据权利要求1所述的一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，其特征在于，所述微球状铁基催化剂是由喷雾干燥制得，主要成分为Fe、Cu、SiO2和K2O，其中Fe、Cu、SiO2与K2O的质量比为100:(3～8):(12～35):(0～9)；且铁基催化剂的粒度分布范围为20～300μm，平均粒度为80～200μm。3.根据权利要求1所述的一种低温费托合成铁基催化剂还原方法，其特征在于，步骤(2)中的程序升温速率为5～10℃/h。4.根据权利要求1～3任一所述的一种低...

【专利技术属性】
技术研发人员：巩守龙，杨霈霖，刘付亮，贺小亮，郑晓玮，白兴芹，
申请(专利权)人：兖矿榆林精细化工有限公司，
类型：发明
国别省市：