一種費託合成催化劑活化及開工方法

2023-04-23 18:03:36

專利名稱：一種費託合成催化劑活化及開工方法
技術領域：
本發明涉及費託合成工藝過程，更具體地說，是一種費託合成催化劑活化及開工方法。
背景技術：
在以漿態床為合成反應器的費託合成反應過程中，由於生產出的費託合成催化劑為氧化態，而費託合成反應的活性相為FexC,需在反應前對催化劑進行活化處理，使催化劑獲得進行費託合成反應穩定的活性相。而在裝置運轉前，需在活化反應器和合成反應器中預加入一定量的液相介質(漿態床為三相)，使催化劑在活化反應器中完成活化後再轉移到合成反應器中進行反應。
本領域通常採用石蠟或液蠟作為費託合成催化劑活化及開工過程中使用的液相介質，但通過裝置運轉實驗發現採用石蠟或液蠟作為催化劑活化的液相介質存在以下多方面的問題由於石蠟或液蠟的初餾點低，在催化劑活化過程中，部分液蠟或石蠟被蒸發出活化反應器，導致催化劑活化過程中漿液液位下降，需補充石蠟或液蠟維持反應器液位；由於外補石蠟或液蠟溫度低於催化劑活化溫度，對保持反應器溫度恆定有較大的影響，影響催化劑活化的效果；費託合成催化劑對硫很敏感，要求石蠟或液蠟的硫含量低於O. 5ppm,需採購經特別加工的石蠟或液蠟，裝置開車過程中大量使用液蠟或石蠟，造成開車成本高；由於石蠟或液蠟與反應生成的費託合成蠟的物性差別較大，在沒有將大部分的石蠟或液蠟置換出反應器前，從反應器抽出的蠟產品的性質一直不穩定，裝置也處於不穩定狀態，造成開工過程中裝置操作困難較多。此外，完成活化的費託合成催化劑被輸送到費託合成單元進行費託合成反應時，一般採用漿液泵輸送含有催化劑的漿液，造成催化劑磨損，降低催化劑壽命，增加了費託合成產物鐵含量，對裝置的長周期運轉不利。綜上所述，現有技術中尚未披露能夠有效解決上述問題的費託合成催化劑活化及開工的方法。

發明內容
本發明的目的在於提供一種改進的費託合成催化劑活化及開工方法，以降低開工成本，縮短開工周期。本發明所提供的費託合成催化劑活化及開工方法包括以下步驟(I)向活化反應器內加入催化劑活化所需的部分費託合成蠟，並預熱至100-180。。；(2)向所述活化反應器內注入預先混合好的費託合成蠟和催化劑的混合漿液，並補充費託合成蠟使所形成的混合漿液在活化反應器內達到預定的液位，使費託合成蠟與待活化的催化劑混合均勻；(3)在所需的活化條件下進行催化劑活化；
(4)活化後的催化劑漿液輸送至費託合成反應器中，用於進行費託合成反應。在本發明所提供的方法中，所述催化劑活化介質(通常也稱為催化劑還原介質)選用費託合成裝置正常運轉過程中所生產的足夠量的費託合成蠟。由於在費託裝置正常運轉過程中費託合成蠟的供應量是非常充足的，並且該蠟與開工後反應過程中生成的蠟的性質基本相似，因此，可以考慮將其作為費託催化劑活化和費託合成單元的開工介質，以充分利用資源。本發明採用費託合成蠟作為催化劑活化和費託合成單元的開工介質，主要是基於費託合成蠟的以下物性特點(I)費託合成蠟為費託合成產物，其性質和硫等雜質含量均滿足費託合成催化劑活化的要求；(2)費託合成蠟的初餾點高，難以通過蒸發被帶出反應器，因而在催化劑活化的過程中不易出現反應器液位下降的問題。 在本發明所提供的方法中，以費託合成蠟作為開工介質，將其輸送到催化劑活化單元中，與催化劑混合均勻，形成催化劑漿液。需要注意的是，由於費託合成蠟的熔點高於100°C，為防止低溫催化劑與高溫費託合成蠟接觸發生爆裂，在使催化劑與費託合成蠟混合前，最好先採用加熱介質對催化劑進行預熱，例如，可以採用熱氮氣將催化劑的溫度加熱到與費託合成蠟儘可能接近的溫度，再將所得到的混合好的費託合成蠟和催化劑的混合漿液輸送到活化反應器中。根據本發明優選的實施方案，輸送至活化反應器內的費託合成蠟和待活化催化劑混合漿液的溫度與活化反應器中的費託合成蠟的溫度之差不大於± 10°c，優選不大於± 5°C，進一步優選不大於±2°C。在本發明所提供的方法中，對於步驟(I)向活化反應器中加入的費託合成蠟以及步驟(2)中用於與待活化催化劑混合、製備混合漿液的費託合成蠟佔整個活化和開工過程中所使用的費託合成蠟的比例並無特殊要求，只要所製備的混合漿液的固含量能夠滿足正常輸送的要求，且在活化反應器內所形成的液位能滿足催化劑活化操作的要求即可。例如，步驟(I)中向活化反應器內加入催化劑活化所需的全部費託合成蠟的30-50體積％，步驟
(2)中向所述活化反應器內注入預先混合好的費託合成蠟(佔所需總量的30-50體積％)和催化劑的混合漿液，如需要，進一步補充費託合成蠟使所形成的混合漿液在活化反應器內達到預定的液位。在本發明所提供的方法中，為適應採用費託合成蠟作為活化介質進行催化劑活化的需要，對催化劑活化所採用的工藝參數進行了如下優化活化壓力'2. 3-3. 2MPa活化溫度200-300O
活化氣 H2/C0=30:1-5:1活化氣劑比1000-3200m3/t空塔氣速0·1-0. 5m/s進一步優選的催化劑活化工藝參數如下活化壓力2.6-3. OMPa活化溫度240_265。〇活化氣H2/C0=28:1-4. 8:1
活化氣劑比1800-3000m3/t空塔氣速0·15-0. 4m/s在本發明所提供的方法中，根據本發明優選的實施方案，當向費託合成反應器中輸送活化後的催化劑時，最好將活化反應器和費託合成 反應器之間的溫差控制在±10°C以內，進一步優選控制在±5°c以內，最優選是基本同溫。費託合成反應器開工時，費託合成反應器的溫度通常控制在180°C _270°C之間，優選控制在230 — 250°C之間。此外，在本發明所提供的方法中，根據本發明優選的實施方案，從活化反應器向費託合成反應器輸送催化劑漿液的過程中，為了避免在該輸送過程中所造成的催化劑顆粒磨損問題，應儘可能避免使用漿液泵輸送催化劑漿液。本發明通過合理控制催化劑漿液儲罐與活化反應器之間的壓差，以及活化反應器和費託合成反應器之間的壓差，通過採用壓縮氣體，例如具有一定壓力的合成氣作為輸送介質，將催化劑漿液從催化劑漿液儲罐輸送至活化反應器；而完成活化後的催化劑漿液藉助於兩個反應器之間的壓差，從活化反應器輸送至費託合成反應器。與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在以下方面本發明採用費託合成過程中生成的蠟作為催化劑活化和裝置開工的介質，顯著地降低了開工成本、避免購買大量的石蠟和液蠟。採用費託合成蠟作為催化劑活化和開工介質後，在催化劑活化過程中，活化反應器的液位易於保持穩定，減少了液相介質的補充次數，且能降低成本；此外，進行費託合成催化劑活化所需的工藝條件也易於保持穩定，避免由於飛溫或其它工藝參數不穩定引起活化過程中催化劑性能的變化。此外，本發明所採用的催化劑漿液輸送方式可明顯減少催化劑的磨損，有利於提高反應性能、降低操作成本。本發明採用費託合成蠟作為催化劑活化和裝置開工的介質，由於費託合成蠟本身就是費託合成產物的一部分，其物化性質與新生成的費託合成蠟相差不大，這樣在催化劑還原過程中不會出現產物性質變化的問題，簡化裝置開工操作。
具體實施例方式下面通過實施例進一步詳細說明本發明所提供的方法，但本發明並不因此而受到任何限制。實施例I試驗所用費託合成裝置為18萬噸/年的工業示範。該裝置經停工檢修後，按照如下步驟再次開工運轉首先，採用如表I所示的費託合成蠟進行催化劑活化。在進行費託合成催化劑活化的過程中，向費託活化反應器注入費託合成蠟，然後將其預熱至150°C，向活化反應器內輸入預先混合好的費託合成蠟與催化劑的混合漿液，然後通過補充費託蠟將活化反應器的液位控制在20m處，調整活化系統的壓力和空塔氣速到要求值(表2)並升溫到260°C，活化時間為24小時。恆溫期間根據需要補充費託合成蠟，以維持活化反應器的液位基本不變。催化劑活化參數見表2。表I費託合成蠟的性質
權利要求
1.一種費託合成催化劑活化及開エ方法，包括以下步驟 (1)向活化反應器內加入催化劑活化所需的部分費託合成蠟，並預熱至100-180°C； (2)向所述活化反應器內注入預先混合好的費託合成蠟和催化劑的混合漿液，並補充費託合成蠟使所形成的混合漿液在活化反應器內達到預定的液位，使費託合成蠟與待活化的催化劑混合均勻； (3)在所需的活化條件下進行催化劑活化； (4)活化後的催化劑漿液輸送至費託合成反應器中，用於進行費託合成反應。
2.根據權利要求I所述的費託合成催化劑活化及開エ方法，其特徵在於步驟(3)所述的催化劑活化的エ藝參數為活化壓カ2. 5-3. 2MPa ;活化溫度200-300°C ;活化氣H2/C0=30:1-5:1 ;活化氣劑比1500-3200m3/t ;空塔氣速:0. 1-0. 5m/s。
3.根據權利要求2所述的費託合成催化劑活化及開エ方法，其特徵在幹所述的催化劑活化的エ藝參數為活化壓カ2. 6-3. OMPa;活化溫度240-265 °C ;活化氣H2/CO=28:1-4. 8:1 ;活化氣劑比1800-3000m3/t ;空塔氣速:0. 15-0. 4m/s。
4.根據權利要求I或3所述的費託合成催化劑活化及開エ方法，其特徵在於採用氮氣作為加熱介質分別預熱費託合成蠟和待活化催化劑，使混合前待活化催化劑的溫度與費託合成蠟的溫度之差不大於±10°C，優選不大於±5°C，進ー步優選不大於±2°C。
5.根據權利要求4所述的費託合成催化劑活化及開エ方法，其特徵在於向費託合成反應器中輸送活化後的催化劑漿液時，將活化反應器和費託合成反應器之間的溫差控制在± 10°C以內，優選控制在±5°C以內，進ー步優選活化反應器和費託合成反應器基本上同溫。
6.根據權利要求I或5所述的費託合成催化劑活化及開エ方法，其特徵在於活化後的催化劑漿液藉助於活化反應器和費託合成反應器之間的壓差，從活化反應器輸送至費託合成反應器。
7.根據權利要求6所述的費託合成催化劑活化及開エ方法，其特徵在於所述待活化的催化劑以合成氣作為輸送介質，從催化劑儲罐輸送至活化反應器。
全文摘要
一種費託合成催化劑活化及開工方法，包括以下步驟(1)向活化反應器內加入催化劑活化所需的部分費託合成蠟，並預熱至100-180℃；(2)向所述活化反應器內注入預先混合好的費託合成蠟和催化劑的混合漿液，並補充費託合成蠟使所形成的混合漿液在活化反應器內達到預定的液位，使費託合成蠟與待活化的催化劑混合均勻；(3)在所需的活化條件下進行催化劑活化；(4)活化後的催化劑漿液輸送至費託合成反應器中，用於進行費託合成反應。採用本發明所述方法可顯著地降低開工成本、避免購買大量的石蠟和液蠟。
文檔編號C10G2/00GK102863983SQ20121035291
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月20日 優先權日2012年9月20日
發明者周從文, 徐志新, 馬芳偉, 張 傑, 賀飛, 王欣 申請人:神華集團有限責任公司, 中國神華煤制油化工有限公司, 中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司