[发明专利]一种固定床费托铁催化剂活化预处理方法

说明书

本发明提供固定床费托铁催化剂活化预处理方法，包括如下步骤：1)将铁基催化剂装填至催化剂床层；2)升温至160‑195℃，氢气为还原气体，空速1000‑3000h^‑1；之后将还原气体调整为H₂/CO为30‑50，升温至210‑240℃，恒温4‑10h；再升温至245‑250℃，恒温4‑10h；3)升温至250‑265℃，将还原气体调整为H₂/CO 20‑30，还原6‑12h；检测CO体积浓度，若低于0.5‑0.7％，则进入步骤4)；若高于0.5‑0.7％，则继续还原至低于0.5‑0.7％；4)将还原气体调整为H₂/CO 10‑20，还原4‑10h；检测CO体积浓度，若低于0.7‑1.3％，则进入步骤5)；若高于0.7‑1.3％，则继续还原至低于0.7‑1.3％；5)将还原气体调整为H₂/N₂为10‑20，还原4‑8h。

技术领域

本发明涉及一种应用于固定床反应器的费托铁基催化剂在线活化预处理方法。

背景技术

费托合成反应是将合成气(H₂和CO)在一定的温度和压力下，通过催化剂作用生成烃类产物(包括液态和固态)的工艺过程。合成气可以通过煤、天然气、煤层气、页岩气或生物质等含碳原料制得。由于石油资源日趋紧张，费托合成反应受到世界各国研究者的广泛关注。一般而言，费托合成反应涉及的主要化学反应式为：

nCO+(2n+1)H₂→C_nH_2n+2+nH₂O (1)

nCO+(2n)H₂→C_nH_2n+nH₂O (2)

CO+H₂O→CO₂+H₂ (3)

费托合成催化剂分为铁基和钴基两种，其中铁基催化剂因成本更低，且具有更好的水煤气变换反应活性，可应用于H₂/CO范围更广的合成气，所以更具工业应用价值。费托催化剂在使用前都必须经过活化(或还原)才具有活性，费托催化剂的活化可用以下反应式来表示：

Fe₂O₃+CO+H₂→Fe_xC_y+CO₂+H₂O (4)

Fe₂O₃+H₂→α-Fe+H₂O (5)

Co₃O₄+H₂→Co+H₂O (6)

铁基催化剂和钴基催化剂被活化后，催化活性相分别变为Fe₃O₄、ɑ-Fe、Fe_xC_y和单质Co。活化条件不同，催化剂的晶相组成和表现出来的反应性能也会发生变化。

费托合成反应器一般有流化床、浆态床和固定床三种主要形式。其中流化床反应器一般都在高温下操作，由于操作复杂、催化剂磨耗大、容易积碳和堵塞，现在仅南非Sasol有工业应用。而浆态床反应器由于混合均匀、传热效果好、控温方便及易于放大，现已广泛应用于大型工业装置，但存在内构件多、磨蚀严重导致液固分离困难、对催化剂粒度要求高等问题。而固定床反应器具有形式灵活多样和操作简单等特点，非常适合中小型费托合成装置。著名的Arge工艺和SMDS工艺即以固定床反应器为基础。但固定床反应器的传热和传质较差，容易造成催化剂出现“热点”甚至出现烧结，并在催化剂内部聚集水分，导致催化剂活性降低。