催化剂的再生制造技术

催化剂通过本发明专利技术的方法再生，与依赖于例如水与(部分或完全蒸发)蒸汽之间的相变的现有技术热交换相比，该方法使用如过热蒸汽等热交换流体，以在依赖于高效热传递(例如，通过微通道反应器构造实现)的过程期间去除热量，该方法允许简化方案，以能够在步骤之间实现较高温度下的转变，这意味着再生过程的持续时间缩短并避免潜在的水锤风险。短并避免潜在的水锤风险。短并避免潜在的水锤风险。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】催化剂的再生
[0001]本专利技术涉及一种用于催化剂例如费歇尔
‑
托普希(Fischer
‑
Tropsch；FT)催化剂的再生的方法。
[0002]费歇尔
‑
托普希方法广泛用于由一氧化碳和氢气产生燃料，并且可以用以下等式表示：
[0003](2n+1)H2+nCO
→
C
n
H
2n+2
+nH2O
[0004]此反应是高度放热的，并且在升高的温度(通常至少180℃，例如，200℃或更高)和压力(例如，至少10bar)的条件下由费歇尔
‑
托普希催化剂，通常是钴基催化剂催化。获得了产物混合物，并且n通常涵盖10到120的范围。期望的是使轻质气体(例如，甲烷)选择性最小化，即，产物混合物中甲烷的比例(n＝1)，并使对C5和更高级(n≥5)链烷烃的选择性最大化，通常达到85％或更高的水平。还期望使一氧化碳的转化率最大化。
[0005]氢和一氧化碳原料通常是合成气。
[0006]合成气可以通过使碳质材料在升高的温度例如约700℃或更高的温度下气化来产生。碳质材料可以包括任何可以被气化以产生合成气的含碳材料。碳质材料可以包括生物质(例如，植物或动物物质、可生物降解的废物等)、食物资源(例如，玉米、大豆等)和/或如煤(例如，低等级煤、高等级煤、洁净煤等)等非食物资源、油(例如，原油、重油、焦油砂油、页岩油等)、固体废物(例如，城市固体废物、危险废物)、垃圾衍生燃料(RDF)、轮胎、石油焦、废物、垃圾、沼气、污水污泥、动物废物、农业废物(例如，玉米秸秆、柳枝稷、草屑)、建筑拆除材料、塑料材料(例如，塑料废物)、轧棉机废物、其两种或更多种的混合物等。
[0007]可替代地，合成气可以通过其它方式产生，如通过天然气或填埋气体，或通过厌氧消化过程产生的气体的重整。合成气还可以通过使用电解将CO2重整作为氢气源来产生(例如，所谓的“电力到燃料”过程)。
[0008]如上文所描述的产生的合成气可以通过蒸汽重整(例如，蒸汽甲烷重整(SMR)反应，其中使甲烷在存在蒸汽甲烷重整(SMR)催化剂的情况下与蒸汽反应)；部分氧化；自热重整；二氧化碳重整；或其两种或更多种的组合进行处理以调节H2与CO的摩尔比，以准备用于费歇尔
‑
托普希催化剂(以下称为新鲜合成气)的进料。
[0009]新鲜合成气中的H2与CO的摩尔比理想地处于约1.6:1到约2.2:1、或约1.8:1到约2.10:1或约1.95:1到约2.05:1的范围内。
[0010]新鲜合成气可以任选地与还含有H2和CO的再循环尾气(例如，再循环FT尾气)合并，以形成反应物混合物。尾气可以任选地包括H2和CO，其中H2与CO的摩尔比处于约0.5:1到约2:1、或约0.6:1到约1.8:1或约0.7:1到约1.2:1的范围内。
[0011]经合并的FT合成气进料(包括与再循环尾气合并的新鲜合成气)理想地包括摩尔比处于约1.4:1到2.1:1、或约1.7:1到2.0:1或约1.7:1到1.9:1的范围内的H2和CO。
[0012]当使用再循环尾气时，用于形成反应物混合物的新鲜合成气与再循环尾气的体积比可以例如处于约1:1到约20:1、或约1:1到约10:1、或约1:1到约6:1、或约1:1到约4:1或约3:2到约7:3或约2:1的范围内。
[0013]在费歇尔
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托普希反应期间，催化剂逐渐降解，降低了其有效性并需要逐渐升高的
温度以维持可接受的一氧化碳转化率。在Steynberg等人,“商业微通道反应器操作中的费歇尔
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托普希催化剂失活(Fischer
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Tropsch catalyst deactivation in commercial microchannel reactor operation)”《今日催化(Catalysis Today)》299(2018)第10
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13页中对此进行了描述。
[0014]最终有必要再生催化剂，以恢复其有效性。原位再生催化剂是已知的。
[0015]已知多种不同类型的反应器用于进行费歇尔
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托普希合成，包含固定床反应器、浆料鼓泡塔反应器(SBCR)和微通道反应器(Rytter等人,“商用类型费歇尔
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托普希助催化剂的失活和再生——微型综述(Deactivation and Regeneration of Commercial Type Fischer
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Tropsch Co
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Catalysts
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A Mini
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Review)”《催化剂(Catalysts)》2015,5,第478
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499页,在第482
‑
483页)。
[0016]以本申请人的名义，微通道反应器在WO 2016/201218A中公开了，该文献通过引用并入，并且类似地在LeViness等人,“Velocys费歇尔
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托普希合成技术——最先进技术的新进展(Velocys Fischer
‑
Tropsch Synthesis Technology
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New Advances on State
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of
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the
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Art)”《催化专题(Top Catal)》2014 57第518
‑
525页中也公开了。由于热交换表面积与微通道(以及因此催化剂)体积的高比率，这种反应器具有特别的优势，可能非常有效地实现热去除。
[0017]然而，如Rytter等人(同上)第490页第2段第6行和第7行所述：
[0018]“微通道反应器根据催化剂配置提出了特殊的挑战。原位再生是一种选项，或者可以通过卸载催化剂颗粒或去除附接有催化剂的多通道托盘来去除催化剂以进行外部处理(MicroChannel reactors pose special challenges depending on the catalyst configuration.In situ regeneration is an option,or the catalyst can be removed for external treatment either by unloading the catalyst particles or removing multi
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channel trays with catalyst attached)。”[0019]本专利技术涉及微通道反应器中的催化剂原位再生。
[0020]例如从WO 2016/201218A实例6中已知通过三阶段方法在微通道反应器中再生费歇尔
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托普希催化剂，该方法涉及在350℃到375℃下用氢气脱蜡，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在设置有热交换通道的反应器，优选地微通道反应器中原位再生催化剂的方法，所述方法包括：a)通过在升高的温度下用流过所述反应器的工艺微通道的含氢脱蜡气流处理所述催化剂来对所述催化剂进行脱蜡；b)通过在升高的温度下用流过所述反应器的工艺微通道的氧化气流处理所得脱蜡催化剂来对所述所得脱蜡催化剂进行氧化，以及c)通过在升高的温度下用流过所述反应器的工艺微通道的还原气流处理所得氧化的催化剂来对所述所得氧化的催化剂进行还原，其中：在从步骤a)到步骤b)的转变中，将所述工艺微通道和/或所述热交换通道内部的温度从足以进行脱蜡的温度降低到90℃或更高、优选地100℃或更高、更优选地140℃到180℃、最优选地145℃到155℃的第一下限值；在步骤b)中，将所述工艺微通道和/或所述热交换通道内部的温度升高到足以使所述催化剂氧化的温度；在从步骤b)到步骤c)的转变中，将所述工艺微通道和/或所述热交换通道内部的温度从足以进行氧化的温度降低到90℃或更高、优选地100℃或更高、更优选地140℃到180℃、最优选地145℃到155℃的第一下限值；并且在步骤c)中，然后将所述工艺微通道和/或所述热交换通道内部的温度升高到足以使所述催化剂还原的值；所述工艺微通道和/或所述热交换通道内部的温度由流过所述微通道反应器的所述热交换通道的热交换流体控制，而所述热交换流体整体不经历相变。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)在所述反应器从合成(例如，FT合成)模式冷却到约170℃的转变温度时开始，以进行任选的氮气吹扫和含氢气体的引入。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在步骤a)中，将催化剂床、所述反应器和/或所述脱蜡气流的温度升高到250℃到400℃、优选地330℃到380℃、更优选地340℃到360℃的温度，并保持处于所述保持温度下或接近所述保持温度(优选地15℃内)持续一小时到24小时、优选地10到20小时、更优选地10到15小时的时间段。4.一种用于在设置有热交换通道的反应器，优选地微通道反应器中原位再生催化剂的方法，所述方法包括：x)通过在升高的温度下用流过所述反应器的工艺微通道的氧化气流处理所述催化剂来对所述催化剂进行氧化，以及y)通过在升高的温度下用流过所述反应器的工艺微通道的还原气流处理所得氧化的催化剂来对所述所得氧化的催化剂进行还原，其中：在步骤x)中，将所述工艺微通道和/或所述热交换通道内部的温度升高到足以使所述催化剂氧化的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：维洛塞斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：