[发明专利]脱除浆态床费托合成尾气所携带的铁系催化剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除浆态床费托合成尾气所携带的铁系催化剂的方 法。

背景技术

为克服固定床费托合成催化剂床层易出现热点、催化剂装填和卸载 难度大等问题，近年人们大力发展浆态床费托合成技术。由于浆态床反 应器要求催化剂的粒度不能太大，否则催化剂和产物无法形成浆液相， 同时由于要保持催化剂和费托合成产物重馏分形成浆液不分相，且催化 剂沿反应器轴向分布基本均匀，对费托合成反应器原料气流量有一定的 要求，《煤炭液化技术》认为要保证反应器入口新鲜原料气的线速度不低 于10cm/s，即可实现浆态床反应器的正常操作。在费托合成反应器中虽 部分原料气在催化剂的作用下会被转化为费托合成产物，其中的液相产 物会与催化剂形成浆液相，但未反应的原料气和生成的气相产物作为尾 气离开反应器的流量仍很大，且气相物流会夹带少量的催化剂颗粒和由 于催化剂磨损产生的粉末。被夹带出反应器的催化剂颗粒和粉末会沉积 在换热器、分离器及管道的转弯处，日积月累会造成换热器压降上升、 分离器排液困难、管道压降上升等问题，严重时会由于循环气系统压降 过高导致装置停车，严重影响浆态床费托合成装置的稳定运行。

为克服上述问题，人们通常对费托合成浆态床反应器顶部进行扩径， 降低气相物流的线速度，增加浆态床反应器沉降段高度等方法，通过沉 降的手段解决气相夹带催化剂的问题，但上述方法并未从根本上解决此 问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改进的脱除浆态床费托合成尾气所携带 的铁系催化剂的方法。

本发明基于以下构思：利用经还原处理后的费托合成铁基催化剂含 有一定量的Fe₃O₄，Fe₃O₄具有很强的磁性，FeCx(碳化铁)也有磁性。通 过在浆态床反应器上部设催化剂沉降段，并在沉降段的中上部外加水平 方向的磁场，当催化剂颗粒和粉末(以下简称催化剂细粉)随气相物流上 升至设有水平方向磁场的沉降段时，催化剂细粉的运动方向在磁场的作 用下发生改变，催化剂细粉会向反应器器壁上汇聚。由于催化剂细粉会 夹带少量的费托合成产物重馏分，催化剂细粉和产物重馏分会在反应器 器壁上汇聚形成浆液。为便于重新形成的浆液流回浆液相中，可在反应 器器壁上设置液流槽，使液流槽通到反应器的浆液相区域，从而使得催 化剂细粉重新返回浆液相中，避免气相物流所夹带的催化剂细粉影响费 托合成装置的长周期稳定运转。若外加磁场和反应器沉降段扩径两种有 利于催化剂沉降的措施配套使用，可使气相中催化剂细粉的脱除效果更 为理想。

本发明所提供的脱除浆态床费托合成尾气所携带的铁系催化剂的方 法包括以下步骤：在浆态床费托合成反应器中，未反应原料气和反应生 成的气相产物(费托合成尾气)夹带部分催化剂细粉进入费托合成反应 器的沉降段，并在沉降段受到水平方向的磁场的作用，使尾气所夹带的 催化剂细粉汇聚至反应器器壁上并经器壁返回至浆液相，从而进一步脱 除尾气所夹带的催化剂。

下面进一步详细说明本发明所提供的脱除浆态床费托合成尾气所携 带的铁系催化剂的方法。

在本发明所提供的方法中，通过在浆态床反应器的沉降段设置外加 磁场，促进反应尾气与其所夹带的铁基催化剂细粉的分离。所述设置在 反应器沉降段的磁场最好是水平方向的磁场，从而使具有磁性的催化剂 颗粒和粉末在水平方向的磁力的作用下，改变运动方向、聚集到反应器 器壁上。由于聚集到器壁上的催化剂颗粒和粉末仍会夹带少量费托合成 重馏分，它们会汇聚在一起，并在重力的作用下沿反应器器壁向下流动， 最终返回至浆液相。

在本发明所述方法中，对于浆态床反应器沉降段的高度无特殊要求， 只要能够满足工艺要求、达到预期的催化剂沉降效果即可，例如，沉降 段的高度可以为2～30米，优选5～20米。

在本发明所提供的一个优选的实施方案中，为使得催化剂颗粒和粉 末的脱除效果更好，可扩大沉降段的直径。扩径后的沉降段直径优选为 浆态床反应段直径的1.1～3.0倍，更优选为反应段直径的1.3～2.0。