CN105709858B - 一种连续还原催化剂的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种催化剂连续还原的装置,该装置包括至少一个储料罐、还原气输送管道、回转反应器、气固分离器和收料罐。本发明还提供了一种催化剂连续还原的方法,该方法包括:(a)将待还原的催化剂与还原气混合得到第一混合物料;(b)将第一混合物料导入至回转反应器中,在回转条件下进行还原,得到含有还原产物的第二混合物料;(c)将第二混合物料经过物料出口导出至气固分离器中进行气固分离;分离得到的固体经过气固分离器的固体料端导入至收料罐中,并且与收料罐中的液态介质混合。通过上述技术方案,本发明能够实现对催化剂的连续还原,并且操作简单,而且能够避免还原过程中对催化剂的磨损而降低了最终液态产物的固含量。

Description

一种连续还原催化剂的装置和方法
技术领域
本发明涉及煤化工领域,具体地,涉及一种连续还原催化剂的装置和一种连续还原催化剂的方法。
背景技术
费托合成是指以合成气为原料在催化剂和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程,是煤间接液化技术之一。费托合成于1923年由德国化学家F·费歇尔和H·托罗普施开发,目前,以煤为原料通过费托合成法制取的轻质发动机燃料,在经济上尚不能与石油产品相竞争,但对具有丰富廉价煤炭资源,而石油资源贫缺的国家或地区解决发动机燃料的需要,费托合成法具有巨大的应用价值。
费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等部分。反应器采用固定床或流化床两种形式。如以生产柴油为主,宜采用固定床反应器;如以生产汽油为主,则用流化床反应器较好。铁系氧化物和钴系氧化物是较为常用的费托合成催化剂,但是对费托合成反应具有催化作用的物质实际上是Fe2O3和Co3O4经还原气还原得到的Fe3O4、α-Fe、FexCy和Co;因此在费托合成工艺中需要进行费托合成催化剂的还原。
费托合成催化剂的还原分为反应器器内还原和反应器器外还原。对于失活速率较低的催化剂一般采用器内还原,还原结束后可直接切换到反应条件进行反应;对于稳定性欠佳的催化剂,随着运行时间的延长,催化剂的活性逐渐降低,当降低到一定阶段,催化剂需要在线更新,补充新的催化剂需要在独立的反应器为进行还原,无法实现连续还原。如果直接将催化剂添加到合成反应器中进行还原,由于添加后的催化剂处于水分很高的状态(此时反应器中的水的分压可能占到总压的20%),将导致还原不充分,并容易造成催化剂的烧结和破碎。由于流化床反应器和浆态床反应器进行还原,催化剂处于流态化或搅拌作用下强制流动,还原过程容易对催化剂造成磨损。且在流化床或浆态床中进行还原,气体的置换时间较长,不容易控制指定的活性相。
因此,已有的还原费托合成催化剂的技术存在操作复杂和最终液态产物的固含量较高的缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服已有的还原费托合成催化剂的技术存在操作复杂和最终液态产物的固含量较高的缺点,提供一种能够连续操作并且能够降低最终液态产物的固含量的装置和方法。
为了实现上述目的,本发明提供了一种催化剂连续还原的装置,该装置包括至少一个储料罐、至少一个还原气输送管道、至少一个回转反应器、至少一个气固分离器和至少一个收料罐;其中,所述储料罐上设置有催化剂入口和催化剂出口;所述回转反应器上设置有进料口和出料口;所述催化剂出口与所述进料口之间设置有催化剂密封输送通道;所述催化剂密封输送通道与所述回转反应器的所述进料口之间动态密封连通;所述还原气输送管道的出气口连通在所述储料罐上或者连通在所述催化剂密封输送通道上;所述出料口与所述气固分离器之间动态密封连通;所述气固分离器的固体料端与所述收料罐连通。
本发明还提供了一种催化剂连续还原的方法,该方法包括如下步骤:(a)将待还原的催化剂与还原气混合,得到第一混合物料;(b)将所述第一混合物料经过催化剂密封输送通道导入至与所述催化剂密封输送通道动态密封连接的回转反应器中,在回转条件下进行还原,得到含有还原产物的第二混合物料;(c)将所述第二混合物料导出至与所述回转反应器动态密封连接的气固分离器中进行气固分离;并且将分离得到的固体与液态介质混合。
通过上述技术方案,本发明能够实现对催化剂的连续还原,并且操作简单,而且能够避免还原过程中对催化剂的磨损而降低了最终液态产物的固含量。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是作为本发明一种优选的实施方式的装置的示意图。
图2是作为本发明另外一种优选的实施方式的装置的示意图。
附图标记说明
1回转反应器 11进料口
12第一高压软管 13出料口
14第二高压软管
2储料罐
21第一惰性气体进口 22真空抽气口
23催化剂入口 24螺旋喂料机
25催化剂密封输送通道 26计量秤
3还原气输送管道
4气固分离器 41差压卸料器
42稳压阀
5收料罐 51还原催化剂出口
52第二惰性气体入口 53液体介质入口
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是在本发明提供的装置正常使用的情况下定义的,具体地可参考图1所示的图面方向,“内、外”是指相应轮廓的内和外。需要说明的是,这些方位词只用于说明本发明,并不用于限制本发明。
参考图1和图2,本发明提供了一种催化剂连续还原的装置,该装置包括至少一个储料罐2、至少一个还原气输送管道3、至少一个回转反应器1、至少一个气固分离器4和至少一个收料罐5;其中,所述储料罐2上设置有催化剂入口23和催化剂出口20;所述回转反应器1上设置有进料口11和出料口13;所述催化剂出口20与所述进料口11之间设置有催化剂密封输送通道25;所述催化剂密封输送通道25与所述回转反应器1的所述进料口11之间动态密封连通;所述还原气输送管道3的出气口连通在所述储料罐2上或者连通在所述催化剂密封输送通道25上;所述出料口13与所述气固分离器4之间动态密封连通;所述气固分离器4的固体料端与所述收料罐5连通。
其中,所述储料罐2用于储存和/或预处理待还原的催化剂;所述还原气输送管道3用于引入还原气;所述回转反应器1为还原反应发生的场所,并且由于可以通过动态密封连通向所述回转反应器1中连续进行加料和卸料,由此实现了对催化剂的连续还原。
根据本发明提供的装置,其中,优选地,所述储料罐2上设置有第一惰性气体进口21、真空抽气口22和计量秤26。其中,所述第一惰性气体进口可以用于导入氮气等惰性气体;所述真空抽气口22能够抽出加入所述待还原的催化剂所带入的气体;所述计量秤26的作用为计量进入所述回转反应器1中的催化剂的重量。
根据本发明提供的装置,其中,优选地,所述催化剂密封输送通道25中设置有螺旋喂料机24,所述还原气输送管道3的出气口连通在所述催化剂密封输送通道25上;且在物料输送方向上,所述还原气输送管道3的出气口位于所述螺旋喂料机24之后。其中,所述螺旋喂料机24能够控制所述储料罐2中待还原的催化剂的导出量。
根据本发明提供的装置,其中,所述储料罐2可以为一台或多台,优选地,参考图2,所述储料罐2为并联连接的至少二台。其中,至少有二台所述储料罐2能够交替导出催化剂,以维持催化剂连续地导入所述回转反应器1。例如,其中一台所述储料罐2可以处于加入催化剂、抽出气体或充入第一惰性气体至压力平衡的状态;其中另外一台所述储料罐2可以处于导出催化剂的状态。其中,至少二台所述储料罐2可以分别独立地连接有催化剂密封输送通道25。多个催化剂密封输送通道25可以汇合。多个催化剂密封输送通道25中可以独立地设置有螺旋喂料机24。
根据本发明提供的装置,其中,在所述装置中一方面要使得催化剂的还原在密封条件下进行,另一方面要实现回转反应器1能够维持回转状态,因此优选地,所述催化剂密封输送通道25与进料口11之间的所述动态密封以及出料口13与气固分离器4之间的所述动态密封的方式各自独立地为自封式压紧型密封、自封式自紧型密封、旋转轴油封、液压缸导向支撑型密封和液压缸防尘圈型密封中的至少一种。
根据本发明提供的装置,其中,优选地,所述催化剂密封输送通道25与所述进料口11之间通过第一高压软管12动态密封连通;所述出料口13与气固分离器4之间通过第二高压软管14动态密封连通。
根据本发明提供的装置,其中,所述回转反应器1的长径比可以在较大范围内变化,例如可以为(1-1000):1;优选为(3-100):1;更优选为(5-50):1。
根据本发明提供的装置,其中,所述气固分离器4的结构没有特殊要求,只要能完成气体和固体混合物的分离即可,例如所述气固分离器4可以包括旋风分离器、金属烧结膜和陶瓷膜中的至少一种。
根据本发明提供的装置,其中,优选地,所述气固分离器的气体料端连接有稳压阀42。其中,通过所述稳压阀42排出气体以控制所述回转反应器1内压力。
根据本发明提供的装置,其中,所述气固分离器4与所述收料罐5之间可以存在压力差,为了实现物料的连续出料,优选地,所述气固分离器4的固体料端与所述收料罐5之间由设置有差压卸料器41的输送管道连通。
根据本发明提供的装置,其中,所述差压卸料器41的结构没有特殊要求,只要能够实现差压卸料即可,更优选地,所述差压卸料器41为旋转卸料斗。
根据本发明提供的装置,其中,所述收料罐5的上部可以连接有第二惰性气体入口52和液体介质入口53;所述收料罐5的下部可以连接有还原催化剂出口51。其中,第二惰性气体入口52可以导入第二惰性气体,以维持所述收料罐5中的压力;所述液体介质入口53可以导入液体介质,以混合分散还原催化剂;所述还原催化剂出口51可以导出还原了的催化剂,以导入浆态床反应器或流化床反应器中进行费托合成反应;或导入还原催化剂储存罐中暂存。
本发明还提供了一种催化剂连续还原的方法,该方法包括如下步骤:(a)将待还原的催化剂与还原气混合,得到第一混合物料;(b)将所述第一混合物料经过催化剂密封输送通道(25)导入至与所述催化剂密封输送通道(25)动态密封连接的回转反应器(1)中,在回转条件下进行还原,得到含有还原产物的第二混合物料;(c)将所述第二混合物料导出至与所述回转反应器(1)动态密封连接的气固分离器(4)中进行气固分离;并且分离得到的固体与液态介质混合。
其中,可以将待还原的催化剂经过设置在储料罐2上的催化剂入口23加入储料罐2中,其中,所述储料罐2上还可以具有催化剂出口20;所述催化剂出口20与回转反应器1的进料口11之间可以设置有催化剂密封输送通道25;所述催化剂密封输送通道25与所述回转反应器1的所述进料口11之间动态密封连通。
其中,可以将还原气导入还原气输送管道3中,所述还原气输送管道3的出气口连通在所述储料罐2上或者连通在所述催化剂密封输送通道25上;可以将所述待还原的催化剂与所述还原气在所述储料罐2中或者催化剂密封输送通道25中混合,得到第一混合物料。
其中,可以将所述第一混合物料先后经过所述催化剂密封输送通道25和所述进料口11导入至所述回转反应器1中,在回转条件下进行还原,得到含有还原产物的第二混合物料;所述回转反应器1上还具有出料口13,所述出料口13与气固分离器4之间动态密封连通;所述气固分离器4的固体料端与收料罐5连通。
其中,可以将所述第二混合物料经过所述物料出口13导出至气固分离器4中进行气固分离;分离得到的固体经过所述气固分离器4的固体料端导入至所述收料罐5中,并且与所述收料罐5中的液态介质混合。
根据本发明提供的方法,其中所述回转反应器1中进行还原的条件可以包括:温度可以为100-500℃,优选为200-400℃;压力可以为0.2-5MPa,优选为1-4MPa,氢碳比可以为0.1-40:1优选为1-30:1,还原气的体积空速可以为500-20000h-1,优选为200-15000h-1,催化剂的还原时间为1-48h,优选为5-40h;催化剂的体积可以占所述回转反应器1的容积的5-50体积%;所述回转条件可以包括:所述回转反应器1的转速可以为1-50转/分钟,优选为1-15转/分钟。
其中,所述储料罐2用于储存和/或预处理待还原的催化剂;所述还原气输送管道3用于引入还原气;所述回转反应器1为还原反应发生的场所,并且由于可以通过动态密封连通向所述回转反应器1中连续进行加料和卸料,由此实现了对催化剂的连续还原。
根据本发明提供的方法,其中所述储料罐2上可以设置有第一惰性气体进口21、真空抽气口22和计量秤26;通过所述计量秤26的计量进入所述回转反应器1中的催化剂的重量;可以通过所述真空抽气口22抽出加入所述待还原的催化剂所带入的气体,并可以通过所述第一惰性气体进口21导入第一惰性气体,以维持所述储料罐2中的压力与还原气输送管道3中的压力相平衡。
根据本发明提供的方法,其中所述第一惰性气体可以包括氮气、氩气和氦气中的至少一种。
根据本发明提供的方法,其中所述催化剂密封输送通道25中可以设置有螺旋喂料机24,所述还原气输送管道3的出气口可以连通在所述催化剂密封输送通道25上;且在物料输送方向上,所述还原气输送管道3的出气口可以位于所述螺旋喂料机24之后;可以用所述螺旋喂料机24控制所述储料罐2中待还原的催化剂的导出量。
根据本发明提供的方法,其中所述储料罐2可以为一台或多台,优选地,参考图2,所述储料罐2为并联连接的至少二台;且至少有二台所述储料罐2交替导出催化剂,以维持催化剂连续地导入所述回转反应器1。例如,其中一台所述储料罐2可以处于加入催化剂、抽出气体或充入第一惰性气体至压力平衡的状态;其中另外一台所述储料罐2可以处于导出催化剂的状态。其中,至少二台所述储料罐2可以分别独立地连接有催化剂密封输送通道25。多个催化剂密封输送通道25可以汇合。多个催化剂密封输送通道25中可以独立地设置有螺旋喂料机24。
根据本发明提供的方法,其中,在所述装置中一方面要使得催化剂的还原在密封条件下进行,另一方面要实现回转反应器1能够维持回转状态,因此优选地,所述催化剂密封输送通道25与进料口11之间的所述动态密封以及出料口13与气固分离器4之间的所述动态密封的方式各自独立地为自封式压紧型密封、自封式自紧型密封、旋转轴油封、液压缸导向支撑型密封和液压缸防尘圈型密封中的至少一种。
其中,优选地,所述催化剂密封输送通道25与所述进料口11之间通过第一高压软管12动态密封连通;所述出料口13与气固分离器4之间通过第二高压软管14动态密封连通。
根据本发明提供的方法,其中所述回转反应器1的长径比可以在较大范围内变化,例如可以为(1-1000):1;优选为(3-100):1;更优选为(5-50):1。
根据本发明提供的方法,其中所述气固分离器4的结构没有特殊要求,只要能完成气体和固体混合物的分离即可,例如所述气固分离器4可以包括旋风分离器、金属烧结膜和陶瓷膜中的至少一种。
根据本发明提供的方法,其中,优选地所述气固分离器4的上部连接有稳压阀42,通过所述稳压阀42排出气体以控制所述回转反应器1内压力。
根据本发明提供的方法,其中,所述气固分离器4与所述收料罐5之间可以存在压力差,为了实现物料的连续出料,优选地,所述气固分离器4的固体料端与所述收料罐5之间由设置有差压卸料器41的输送管道连通。
根据本发明提供的方法,其中,所述差压卸料器41的结构没有特殊要求,只要能够实现差压卸料即可,更优选地,所述差压卸料器41为旋转卸料斗。
根据本发明提供的方法,所述收料罐5的上部可以连接有第二惰性气体入口52和液体介质入口53;所述收料罐5的下部可以连接有催化剂出口51;通过所述第二惰性气体入口52向所述收料罐中通入第二惰性气体,以维持所述收料罐5中的压力;通过所述液体介质入口53可以导入液态介质,以混合分散还原催化剂;通过催化剂出口51可以导出还原的费托合成催化剂,以导入浆态床反应器或流化床反应器中进行费托合成反应;或导入还原催化剂储存罐中暂存。
其中,相对于1重量份的还原催化剂,液态介质的导入量可以为1-50重量份,优选为5-20重量份。
根据本发明提供的方法,其中,所述第二惰性气体可以包括氮气、氩气和氦气中的至少一种。
根据本发明提供的方法,所述催化剂可以包括费托合成催化剂。例如所述费托合成催化剂可以包括但不限于铁基费托合成催化剂、钴基费托合成催化剂、镍基费托合成催化剂和钼基费托合成催化剂中的至少一种。其中所述费托合成催化剂的组成及其制备方法可以为已知的各种费托合成催化剂的组成及其制备方法,例如文献(现代煤化工技术手册,化学工业出版社)中所记载的组成及其制备方法。其中,所述催化剂可以为能够用于流化床或浆态床的催化剂,优选地,所述催化剂的粒径为20-200微米,更优选为30-150微米。其中,所述液态介质可以包括但不限于液态石蜡、乙醇和C12-C18的烷烃中的至少一种。其中,所述还原气可以为氢气和/或一氧化碳;优选为氢气和一氧化碳的混合气体,其中氢气和一氧化碳的比例可以在较大范围内变化,例如氢碳比可以为0.1-40:1优选为1-30:1。
以下通过实施例进一步详细说明本发明。以下实施例中,所用的待还原的铁基费托合成催化剂是按照文献(石玉林等,神华费托合成催化剂SFT418应用性能研究,神华科技,2010年6月)中的喷雾干燥法进行制备得到的;该铁基费托合成催化剂为沉淀型Fe-Cu-K-SiO2催化剂(Fe、Cu、K和SiO2的重量比为100:3:4:12),其中的铁以Fe2O3的形式存在,其平均粒径为约75微米,粒径在20-100微米之间,密度约为0.75g/cm3。所用的待还原的钴基费托合成催化剂是按照文献(CN103272603A)中的浸渍法进行制备得到的;该钴基费托合成催化剂为Co-Zn-SiO2/Al2O3催化剂(Co、Zn和SiO2的重量比为10:1:100),其中的钴以Co3O4的形式存在;其平均粒径为80微米,粒径在40-100微米之间,密度约为0.80g/cm3
实施例1
本实施例用于说明本发明的催化剂连续还原的装置和铁基费托合成催化剂的还原方法。
参考图1,将待还原的铁基费托合成催化剂经过设置在储料罐2上的催化剂入口23加入储料罐2中,其中,储料罐2上还具有催化剂出口20;催化剂出口20与回转反应器1的进料口11之间设置有催化剂密封输送通道25;催化剂密封输送通道25与回转反应器1的进料口11之间动态密封连通。其中储料罐2上设置有第一惰性气体进口21、真空抽气口22和计量秤26;计量秤26的作用为计量进入还原反应器内催化剂的质量;通过真空抽气口22抽出加入待还原的催化剂所带入的气体,并通过第一惰性气体进口21导入第一惰性气体(氮气),以维持储料罐2中的压力与还原气输送管道3中的压力相平衡。催化剂密封输送通道25中设置有螺旋喂料机24,还原气输送管道3的出气口连通在催化剂密封输送通道25上;且在物料输送方向上,还原气输送管道3的出气口位于螺旋喂料机24之后;用螺旋喂料机24控制储料罐2中待还原的催化剂的导出量。
参考图2,储料罐2为并联连接的二台,其中一台储料罐2处于加入催化剂、抽出气体或充入第一惰性气体至压力平衡的状态;其中另外一台储料罐2处于导出催化剂的状态。
将还原气(H2和CO以2:1的体积比混合得到的混合气体)导入还原气输送管道3中,还原气输送管道3的出气口连通在催化剂密封输送通道25上;将待还原的催化剂与还原气在催化剂密封输送通道25中混合,得到第一混合物料。
将第一混合物料先后经过催化剂密封输送通道25和进料口11导入至回转反应器1中,在回转条件下进行还原,得到含有还原产物的第二混合物料;回转反应器1上还具有出料口13,出料口13与气固分离器4之间动态密封连通;气固分离器4的固体料端与收料罐5连通。催化剂密封输送通道25与进料口11之间的动态密封为自封式压紧型密封。催化剂密封输送通道25与进料口11之间通过第一高压软管12动态密封连通。
其中回转反应器1中温度为260℃,压力为1.5MPa,氢碳比为2:1,还原气的体积空速为10000h-1,催化剂的还原时间为12h;催化剂的体积占回转反应器1的容积的10体积%;回转反应器1的转速为5转/分钟;回转反应器1的长径比为50:1。
将第二混合物料经过物料出口13和第二高压软管14导出至气固分离器4中进行气固分离;分离得到的固体经过气固分离器4的固体料端导入至收料罐5中,并且与收料罐5中的液态介质混合。出料口13与气固分离器4之间的动态密封为自封式自紧型密封。出料口13与气固分离器4之间通过第二高压软管14动态密封连通。气固分离器4为旋风分离器。旋风分离器4的上部连接有稳压阀42。气固分离器4的固体料端与收料罐5之间由设置有差压卸料器41(旋转卸料斗)的输送管道连通。
收料罐5的上部连接有第二惰性气体入口52和液体介质入口53;收料罐5的下部连接有催化剂出口51;通过第二惰性气体入口52向收料罐中通入第二惰性气体(氮气),以维持收料罐5中的压力;通过液体介质入口53可以导入液态介质(液态石蜡),以混合分散还原催化剂,相对于1重量份的还原催化剂,液态介质的导入量为10重量份;通过催化剂出口51导出还原的铁基费托合成催化剂。
实施例2
本实施例用于说明钴基费托合成催化剂的还原方法。
采用实施例1的装置和方法进行催化剂的还原,不同的是,待还原的催化剂为如前所述的钴基费托合成催化剂。并且其中,还原气为H2,回转反应器1中温度为400℃,压力为1MPa,还原气的体积空速为10000h-1,催化剂的还原时间为24h;催化剂的体积占回转反应器1的容积的10体积%;回转反应器1的转速为5转/分钟;回转反应器1的长径比为50:1。经过还原得到本实施例的还原的钴基费托合成催化剂。
对比例1
按照实施例1的装置和方法进行催化剂的还原,不同的是,将回转反应器替换为浆态鼓泡床反应器;并且在储料罐2中加入液体石蜡以形成能够进行浆态床反应的物料;浆态鼓泡床反应器的进料和出料为间歇式操作。经过还原得到本对比例的还原的铁基费托合成催化剂。
对比例2
按照实施例2的装置和方法进行催化剂的还原,不同的是,将回转反应器替换为浆态鼓泡床反应器;并且在储料罐2中加入液体石蜡以形成能够进行浆态床反应的物料;浆态鼓泡床反应器的进料和出料为间歇式操作。经过还原得到本对比例的还原的钴基费托合成催化剂。
测试实施例1
本测试实施例分别使用实施例1、2和对比例1、2的还原的费托合成催化剂在浆态床反应器中进行费托合成反应。
其中,实施例1和对比例1中的还原的铁基费托合成催化剂所参与的费托合成反应条件包括:温度为250℃,压力为1.5MPa,H2和CO2的进料体积比为1:1;空速(GHSV)为3500h-1。实施例2和对比例2中的还原的钴基费托合成催化剂所参与的费托合成反应条件包括:温度为230℃,压力为2MPa,H2和CO2的进料体积比为2:1;空速(GHSV)为3500h-1
反应器开始运行时,H2和CO在进入反应器中前被预热至200℃,催化剂在气-液-固三相反应物流中的体积比约为液相体积的10%,反应器在上述操作条件下连续运行100小时,测量费托合成反应产生的各液态产物的固含量,并将结果表示在下面表1中。
表1
由上面表1可知,本发明提供的费托合成催化催化剂的连续还原装置和方法在不降低催化性能的情况下,使得最终各液态产物的固含量出现明显降低,从而使得费托合成反应各液态产物的质量被明显改善,并降低了***过滤部件出现堵塞或***非正常停车的可能。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (29)

1.一种催化剂连续还原的装置,其特征在于:该装置包括至少一个储料罐(2)、至少一个还原气输送管道(3)、至少一个回转反应器(1)、至少一个气固分离器(4)和至少一个收料罐(5);
其中,所述储料罐(2)上设置有催化剂入口(23)和催化剂出口(20);所述回转反应器(1)上设置有进料口(11)和出料口(13);所述催化剂出口(20)与所述进料口(11)之间设置有催化剂密封输送通道(25);所述催化剂密封输送通道(25)与所述回转反应器(1)的所述进料口(11)之间动态密封连通;所述还原气输送管道(3)的出气口连通在所述储料罐(2)上或者连通在所述催化剂密封输送通道(25)上;所述出料口(13)与所述气固分离器(4)之间动态密封连通;所述气固分离器(4)的固体料端与所述收料罐(5)连通。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述储料罐(2)上设置有第一惰性气体进口(21)、真空抽气口(22)和计量秤(26)。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述催化剂密封输送通道(25)中设置有螺旋喂料机(24),所述还原气输送管道(3)的出气口连通在所述催化剂密封输送通道(25)上;且在物料输送方向上,所述还原气输送管道(3)的出气口位于所述螺旋喂料机(24)之后。
4.根据权利要求1或3所述的装置,其中,所述储料罐(2)为并联连接的至少二台。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述催化剂密封输送通道(25)与进料口(11)之间的所述动态密封以及出料口(13)与气固分离器(4)之间的所述动态密封的方式各自独立地为自封式压紧型密封、自封式自紧型密封、旋转轴油封、液压缸导向支撑型密封和液压缸防尘圈型密封中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述催化剂密封输送通道(25)与所述进料口(11)之间通过第一高压软管(12)动态密封连通;所述出料口(13)与气固分离器(4)之间通过第二高压软管(14)动态密封连通。
7.根据权利要求1所述的装置,其中,所述回转反应器(1)的长径比为(3-100):1。
8.根据权利要求1所述的装置,其中,所述气固分离器(4)包括旋风分离器、金属烧结膜和陶瓷膜中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的装置,其中,所述气固分离器的气体料端连接有稳压阀(42)。
10.根据权利要求1所述的装置,其中,所述气固分离器(4)的固体料端与所述收料罐(5)之间由设置有差压卸料器(41)的输送管道连通。
11.根据权利要求10所述的装置,其中,所述差压卸料器(41)为旋转卸料斗。
12.根据权利要求1所述的装置,其中,所述收料罐(5)的上部连接有第二惰性气体入口(52)和液体介质入口(53);所述收料罐(5)的下部连接有还原催化剂出口(51)。
13.一种催化剂连续还原的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
(a)将待还原的催化剂与还原气混合,得到第一混合物料;
(b)将所述第一混合物料经过催化剂密封输送通道(25)导入至与所述催化剂密封输送通道(25)动态密封连接的回转反应器(1)中,在回转条件下进行还原,得到含有还原产物的第二混合物料;
(c)将所述第二混合物料导出至与所述回转反应器(1)动态密封连接的气固分离器(4)中进行气固分离;并且将分离得到的固体与液态介质混合。
14.根据权利要求13所述的方法,其中,所述回转反应器(1)中进行还原的条件包括:温度为100-500℃,压力为0.2-5MPa,氢碳比为(0.1-40):1,还原气的体积空速为500-20000h-1,催化剂的还原时间为1-48h;催化剂的体积占所述回转反应器(1)的容积的5-50体积%;所述回转条件包括:所述回转反应器(1)的转速为1-50转/分钟。
15.根据权利要求13或14所述的方法,其中,将待还原的催化剂经过设置在储料罐(2)上的催化剂入口(23)加入储料罐(2)中,所述储料罐(2)上还具有催化剂出口(20);所述催化剂出口(20)与回转反应器(1)的进料口(11)之间设置有催化剂密封输送通道(25);所述催化剂密封输送通道(25)与所述回转反应器(1)的所述进料口(11)之间动态密封连通;
将还原气导入还原气输送管道(3)中,所述还原气输送管道(3)的出气口连通在所述储料罐(2)上或者连通在所述催化剂密封输送通道(25)上;
将所述待还原的催化剂与所述还原气在所述储料罐(2)中或者催化剂密封输送通道(25)中混合,得到第一混合物料。
16.根据权利要求15所述的方法,其中,所述储料罐(2)上设置有第一惰性气体进口(21)、真空抽气口(22)和计量秤(26);通过所述计量秤(26)的计量进入所述回转反应器(1)中的催化剂的重量;通过所述真空抽气口(22)抽出加入所述待还原的催化剂所带入的气体,并通过所述第一惰性气体进口(21)导入第一惰性气体,以维持所述储料罐(2)中的压力与还原气输送管道(3)中的压力相平衡。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述第一惰性气体包括氮气、氩气和氦气中的至少一种。
18.根据权利要求15所述的方法,其中,所述催化剂密封输送通道(25)中设置有螺旋喂料机(24),所述还原气输送管道(3)的出气口连通在所述催化剂密封输送通道(25)上;且在物料输送方向上,所述还原气输送管道(3)的出气口位于所述螺旋喂料机(24)之后;用所述螺旋喂料机(24)控制所述储料罐(2)中待还原的催化剂的导出量。
19.根据权利要求15所述的方法,其中,所述储料罐(2)为并联连接的至少二台;且至少有二台所述储料罐(2)交替导出催化剂,以维持催化剂连续地导入所述回转反应器(1)。
20.根据权利要求15所述的方法,其中,将所述第一混合物料先后经过所述催化剂密封输送通道(25)和所述进料口(11)导入至所述回转反应器(1)中,
所述回转反应器(1)上还具有出料口(13),所述出料口(13)与气固分离器(4)之间动态密封连通;所述气固分离器(4)的固体料端与收料罐(5)连通;
将所述第二混合物料经过所述出料口(13)导出至气固分离器(4)中进行气固分离;分离得到的固体经过所述气固分离器(4)的固体料端导入至所述收料罐(5)中,并且与所述收料罐(5)中的液态介质混合。
21.根据权利要求20所述的方法,其中,所述催化剂密封输送通道(25)与进料口(11)之间的所述动态密封以及出料口(13)与气固分离器(4)之间的所述动态密封的方式各自独立地为自封式压紧型密封、自封式自紧型密封、旋转轴油封、液压缸导向支撑型密封和液压缸防尘圈型密封中的至少一种。
22.根据权利要求13或14所述的方法,其中,所述回转反应器(1)的长径比为(3-100):1。
23.根据权利要求20所述的方法,其中,所述气固分离器(4)包括旋风分离器、金属烧结膜和陶瓷膜中的至少一种。
24.根据权利要求20所述的方法,其中,所述气固分离器(4)的上部连接有稳压阀(42),通过所述稳压阀(42)排出气体以控制所述回转反应器(1)内压力。
25.根据权利要求20所述的方法,其中,所述气固分离器(4)的固体料端与所述收料罐(5)之间由设置有差压卸料器(41)的输送管道连通。
26.根据权利要求25所述的方法,其中,所述差压卸料器(41)为旋转卸料斗。
27.根据权利要求20所述的方法,其中,所述收料罐(5)的上部连接有第二惰性气体入口(52)和液体介质入口(53);所述收料罐(5)的下部连接有催化剂出口(51);通过所述第二惰性气体入口(52)向所述收料罐中通入第二惰性气体,通过所述液体介质入口(53)导入液态介质;通过催化剂出口(51)导出还原的费托合成催化剂。
28.根据权利要求27所述的方法,其中,所述第二惰性气体包括氮气、氩气和氦气中的至少一种。
29.根据权利要求13或27所述的方法,其中,所述催化剂包括铁基费托合成催化剂、钴基费托合成催化剂、镍基费托合成催化剂和钼基费托合成催化剂中的至少一种;所述催化剂的粒径为20-200微米;所述液态介质包括液态石蜡、乙醇和C12-C18的烷烃中的至少一种。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107790195B (zh) * 2016-09-05 2020-07-17 神华集团有限责任公司 一种铁基费托催化剂的还原方法
CN109126641B (zh) * 2017-06-15 2022-03-01 国家能源投资集团有限责任公司 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009248009A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Hitachi Zosen Corp 貴金属担持触媒の製造方法
CN201848255U (zh) * 2010-08-23 2011-06-01 中国科学院广州能源研究所 一步法催化合成气二甲醚催化剂还原装置
CN102553657A (zh) * 2012-01-06 2012-07-11 神华集团有限责任公司 费托催化剂的还原方法
US20120302435A1 (en) * 2006-04-27 2012-11-29 University Of Wyoming Research Corporation D/B/A Western Research Institute Process and Catalyst for Production of Mixed Alcohols from Synthesis Gas
CN103551207A (zh) * 2013-11-01 2014-02-05 神华集团有限责任公司 一种固定流化床或气固鼓泡床费托催化剂还原活化***和工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011005388A (ja) * 2009-06-24 2011-01-13 Sumitomo Chemical Co Ltd 酸化銅含有触媒の還元方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120302435A1 (en) * 2006-04-27 2012-11-29 University Of Wyoming Research Corporation D/B/A Western Research Institute Process and Catalyst for Production of Mixed Alcohols from Synthesis Gas
JP2009248009A (ja) * 2008-04-08 2009-10-29 Hitachi Zosen Corp 貴金属担持触媒の製造方法
CN201848255U (zh) * 2010-08-23 2011-06-01 中国科学院广州能源研究所 一步法催化合成气二甲醚催化剂还原装置
CN102553657A (zh) * 2012-01-06 2012-07-11 神华集团有限责任公司 费托催化剂的还原方法
CN103551207A (zh) * 2013-11-01 2014-02-05 神华集团有限责任公司 一种固定流化床或气固鼓泡床费托催化剂还原活化***和工艺

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