[go: up one dir, main page]

CN109126641B - 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法 - Google Patents

费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109126641B
CN109126641B CN201710451396.5A CN201710451396A CN109126641B CN 109126641 B CN109126641 B CN 109126641B CN 201710451396 A CN201710451396 A CN 201710451396A CN 109126641 B CN109126641 B CN 109126641B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sampling
catalyst
fluidized
fischer
bed reduction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710451396.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109126641A (zh
Inventor
王向辉
张奉波
张晓方
张琪
刘潇
孙永伟
门卓武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Original Assignee
China Energy Investment Corp Ltd
National Institute of Clean and Low Carbon Energy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Energy Investment Corp Ltd, National Institute of Clean and Low Carbon Energy filed Critical China Energy Investment Corp Ltd
Priority to CN201710451396.5A priority Critical patent/CN109126641B/zh
Publication of CN109126641A publication Critical patent/CN109126641A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109126641B publication Critical patent/CN109126641B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16—Reducing
    • B01J37/18—Reducing with gases containing free hydrogen
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1006—Dispersed solids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
    • G01N2001/1031—Sampling from special places

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)

Abstract

本发明涉及费托合成催化剂流化床还原领域，公开了费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法。该装置包括：流化床还原反应器(1)、催化剂取样收集器(2)和取样管线(5)；催化剂取样收集器(2)通过带有取样阀门(50)的取样管线(5)与流化床还原反应器(1)相连通，用于取出流化床还原反应器(1)内的费托合成催化剂；其中，流化床还原反应器(1)包括带有进气阀门(30)的还原气体管线(3)和带有进料阀门(40)的费托合成催化剂加剂管线(4)；催化剂取样收集器(2)包括收集罐(21)、压力表(22)和带有排气阀门(24)的尾气排放管线(23)。本发明可以实现费托合成催化剂流化还原过程中在线灵活取样，取样样品质量可靠。

Description

费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法
技术领域
本发明涉及费托合成催化剂流化床还原领域，具体涉及费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法。
背景技术
费托合成技术是煤间接液化技术的关键技术，其主要包括催化剂的活化、费托合成反应、费托合成产物的冷却及分离和费托合成油/蜡精炼提质等过程，其中催化剂的活化具有举足轻重的作用。目前主流的费托合成催化剂还原工艺分为气液固三相浆态床还原和气固两相流化床还原两种。
相比于浆态床还原工艺，气固流化床还原工艺是在气固两相存在的情况下将催化剂进行还原，还原性气体(一般为氢气和一氧化碳的混合气)充当还原剂和催化剂搅浑的双重功能，具有还原压力低、还原时间短等优势。
在费托合成催化剂进行还原生产或者研究还原工艺参数对催化剂性能影响的过程中，对还原反应器内的催化剂进行取样分析，将有利于掌握催化剂被还原的程度，方便调整工艺控制。但是相比于浆态床还原工艺中没有液体石蜡保护催化剂，容易接触空气而产生二次氧化反应，使得还原态催化剂部分或全部失去催化活性。因此应用流化床还原工艺时，对还原后催化剂的取样及卸料是该工艺成功运行的关键技术之一。
CN103551207A公开了一种固定流化床或气固鼓泡床费托催化剂还原活化系统，包括：至少一个固定流化床反应器或气固鼓泡床反应器，费托催化剂在其中被还原活化；和至少一个旋风分离器，将费托催化剂中不合格的细小颗粒和/或粉尘以及还原活化产生的尾气与还原活化后的费托催化剂相分离。优选地，所述系统还包括：至少一个费托催化剂计量秤，用于控制进入费托合成反应器中的还原活化的催化剂的质量；和至少一个气体混合器，用于调整费托催化剂还原活化所需的还原气体或还原气氛的组成。该发明提供费托合成催化剂的气固两相流化床还原系统，但没有涉及如何在线分析或监控还原进程的方法，或在线取样的方法。
CN201778047U公开了一种过程取样的高温流化床装置，包括，高温流化床反应器及其上的进气管与加料器；其中，高温流化床反应器下部设一过程取样枪，过程取样枪取样端口位于高温流化床反应器进气管与加料器之间。该装置可以在流化床反应器进行反应的同时实现对反应物料在线取样。但是由于取样枪容量较小，不能用于样品的大量卸出。此外，此取样系统未设置适宜的气氛保护和危险气体排放装置，无法确保还原后样品不会发生二次氧化反应而被再氧化；取样过程中随样品一起由反应器中排出的还原性气体易于发生爆炸而产生安全事故。
目前应用的用于费托合成催化剂还原的流化床反应器，通常使用的卸料方法是在反应器底部设置卸料管道，在卸料管道上设置塞阀，通过塞阀的开关实现卸料。因为反应器加热设计的要求，一般在卸料塞阀和反应器之间存在一定长度的管线，见图1。当还原反应过程中或进行在线取样后，该管线内会残存样品，由于管线中温度低和无还原性气体，此部分催化剂将会不发生还原反应或还原不完全，影响后续取样的样品或最终的催化剂，降低催化剂进行费托合成的使用效果和反应性能。此外，采用上述取样装置不可避免地存在部分催化剂细粉残留在塞阀上，使得塞阀无法完全关闭，产生气体泄漏现象，难以保证装置的气密性。还有，使用上述取样装置时，催化剂采样需要在反应器温度下降后进行，无法实现在线取样。
发明内容
本发明的目的是为了实现对流化床反应器中进行还原反应的费托合成催化剂的在线取样，提供了费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法，该装置和方法具有取样时间灵活、样品质量可靠的优点，可以确保还原态催化剂评价数据的准确性。
为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供一种费托合成催化剂流化床还原装置，该装置包括：流化床还原反应器1、催化剂取样收集器2和取样管线5；催化剂取样收集器2通过带有取样阀门50的取样管线5与流化床还原反应器1相连通，用于取出流化床还原反应器1内的费托合成催化剂；
其中，流化床还原反应器1包括带有进气阀门30的还原气体管线3和带有进料阀门40的费托合成催化剂加剂管线4；还原气体管线3用于向流化床还原反应器1内输送还原性气体使流化床还原反应器1内的费托合成催化剂进行流化和发生还原反应；催化剂取样收集器2包括收集罐21、压力表 22和带有排气阀门24的尾气排放管线23；取样管线5上设置带有反吹风阀门60的反吹风管线6和带有氮气阀门70的氮气管线7。
本发明的第二方面，提供本发明的费托合成催化剂流化床还原装置进行在线取样的方法，该方法包括：(A)向流化床还原反应器通入还原性气体，使所述流化床还原反应器内的费托合成催化剂进行流化，并在还原条件下进行还原反应；(B)向催化剂取样收集器和取样管线充入氮气后，通过所述取样管线连通所述流化床还原反应器和所述催化剂取样收集器，使所述流化床还原反应器内正在进行流化和进行还原反应的部分费托合成催化剂进入所述催化剂取样收集器，同时所述催化剂取样收集器进行尾气排放；(C)使用反吹风将所述取样管线进行吹扫后，将所述流化床还原反应器和所述催化剂取样收集器断开；(D)将所述催化剂取样收集器内的气氛置换为氮气；并调整所述还原性气体的流量，使气剂比与进行步骤(A)时的气剂比相同。
优选地，在步骤(A)中，所述还原性气体为含有H2和CO的混合气，且H2和CO的摩尔比为(5～40)：1，所述还原性气体的空塔气速为0.05～ 0.4m/s，所述气剂比为1.6～12.4m3/(kgCat·h)。
优选地，在步骤(A)中，还原反应温度为240～280℃；还原性气体压力为0.1～0.6MPa，优选为0.15～0.5MPa。
优选地，在步骤(B)中，向所述催化剂取样收集器和取样管线充入氮气达到的氮气压力小于所述还原性气体压力；优选，氮气压力与还原性气体压力之间的压力差为0.05～0.1MPa。
优选地，该方法进一步包括：在进行所述还原反应的过程中，重复步骤 (B)-(D)多次，用于取出经历不同所述还原反应时间的费托合成催化剂。
通过上述技术方案，可以实现当费托合成催化剂在流化床反应器内进行还原反应时，在没有暴露于氧气或空气条件下，利用压力差完成催化剂的在线取样，并可以通过反吹步骤避免管线内样品残留。实现流化床还原工艺过程中取样时间灵活，取样过程无再次氧化风险，样品质量可靠，保证了取样分析结果的可靠性。
附图说明
图1是现有技术流化床还原反应器的结构示意图，带有卸料管；
图2是本发明提供的费托合成催化剂流化床还原装置示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明中，如没有特别的描述的情况下，术语“顶部”或“底部”分别描述了竖直方向上容器的“上部”或“下部”。“中部”是容器结构上处于“顶部”和“底部”之间的部分。
本发明的第一方面，提供一种费托合成催化剂流化床还原装置，如图2 所示，该装置包括：
流化床还原反应器1、催化剂取样收集器2和取样管线5；催化剂取样收集器2通过带有取样阀门50的取样管线5与流化床还原反应器1相连通，用于取出流化床还原反应器1内的费托合成催化剂；
其中，流化床还原反应器1包括带有进气阀门30的还原气体管线3和带有进料阀门40的费托合成催化剂加剂管线4；还原气体管线3用于向流化床还原反应器1内输送还原性气体使流化床还原反应器1内的费托合成催化剂进行流化和发生还原反应；催化剂取样收集器2包括收集罐21、压力表 22和带有排气阀门24的尾气排放管线23；取样管线5上设置带有反吹风阀门60的反吹风管线6和带有氮气阀门70的氮气管线7。
本发明中，流化床还原反应器1可以为本领域常规使用的流化床反应器，能够实现费托合成催化剂在一定的还原性气体的带动下形成催化剂流化床层即可。流化床还原反应器1可以为耐压耐温容器。
催化剂取样收集器2为小型耐压容器，其中的收集罐21用于盛装取样量的催化剂，压力表22可以指示收集罐21内的压力。尾气排放管线23用于将进行在线取样时，从流化床还原反应器1内排出的还原性气体排放到尾气收集处理装置中。催化剂取样收集器2可以为可拆卸设备，完成在线取样后可以与流化床还原反应器1分离。
本发明中，优选情况下，还原气体管线3从流化床还原反应器1的底部通入流化床还原反应器1的内部。
本发明中，优选情况下，还原气体管线3伸入流化床还原反应器1的部分带有气体分布器31；气体分布器31上设置多个朝向流化床还原反应器1 的底部的出气口32。出气口32的朝向可以有利于通入还原性气体时，将流化床还原反应器1底部的费托合成催化剂充分流化，不存在催化剂滞留的死区。
本发明中，优选情况下，费托合成催化剂加剂管线4从流化床还原反应器1的中部通入，并通向流化床反应器1的底部。
本发明中，优选情况下，取样管线5连通流化床还原反应器1的底部和收集罐21的顶部；取样管线5进入收集罐21并通向收集罐21的底部。
本发明中，优选情况下，流化床还原反应器1的底部设置或不设置催化剂卸料口。优选不设置催化剂卸料口，通过催化剂取样收集器2进行在线取样。
使用本发明提供的费托合成催化剂流化床还原装置可以实现还原反应过程不停止的情况下的在线取样。而使用如图1所示的现有技术的还原反应器时，每次反应时间达到取样时间时，如要取样都需要先将反应器内气氛转换为氮气停止还原反应并将反应器的温度降温至常温。要进行多个时间的取样时，需要再重新开始进行还原反应。例如进行反应6h、15h和24h时的取样，需要分别各自进行反应时间为6h、15h和24h的三次独立的反应，其中需要有三次升温和降温过程，完成三次取样的总操作时间将很长(包括每次升温和降温的时间，以及进行反应的时间)。此外，在每次升温和降温过程中都需要置换反应器内的气氛(氮气置换空气，还原性气体置换氮气)，因而需要消耗更多的氮气、氢气和一氧化碳。再有，使用图1所示的还原反应器时通过设置在反应器底部的催化剂卸料口完成取样，不仅存在样品接触空气被二次氧化，影响样品质量的风险，而且卸料口的密封因催化剂细小颗粒的影响而要求很高。因此，相比于之下，本发明提供的费托合成催化剂流化床还原装置可以只有开始反应前的一次升温和全部取样结束后的一次降温，可以实现省时、减少物耗，而且取样在氮气保护下进行，催化剂性能测试的结果更准确。
本发明第二方面，提供本发明的费托合成催化剂流化床还原装置进行在线取样的方法，该方法包括：
(A)向流化床还原反应器通入还原性气体，使所述流化床还原反应器内的费托合成催化剂进行流化，并在还原条件下进行还原反应；
(B)向催化剂取样收集器和取样管线充入氮气后，通过所述取样管线连通所述流化床还原反应器和所述催化剂取样收集器，使所述流化床还原反应器内正在进行流化和进行还原反应的部分费托合成催化剂进入所述催化剂取样收集器，同时所述催化剂取样收集器进行尾气排放；
(C)使用反吹风将所述取样管线进行吹扫后，将所述流化床还原反应器和所述催化剂取样收集器断开；
(D)将所述催化剂取样收集器内的气氛置换为氮气；并调整所述还原性气体的流量，使气剂比与进行步骤(A)时的气剂比相同。
本发明提供的方法将置换为氮气气氛的催化剂取样收集器用于经受了还原反应的费托合成催化剂的取样，可以保证取出的催化剂避免接触空气, 不发生二次氧化，从而保证分析取样性能结果的可靠性。
本发明提供的方法中，所述气剂比是指还原性气体的体积(m3)与流化床还原反应器内单位时间进料的费托合成催化剂的质量(kg)之间的比。在线取样使流化床还原反应器内的费托合成催化剂的质量减少，为保持还原反应条件的一致性，需要相应调整继续进行还原反应时还原性气体的流量，以满足气剂比的条件不变。
本发明中，优选情况下，在步骤(A)中，所述还原性气体为含有H2和CO的混合气，且H2和CO的摩尔比为(5～40)：1，所述还原性气体的空塔气速为0.05～0.4m/s，所述气剂比为1.6～12.4m3/(kgCat·h)。
本发明中，优选情况下，在步骤(A)中，还原反应温度为240～280℃；还原性气体压力为0.1～0.6MPa，优选为0.15～0.5MPa。
本发明中，优选情况下，在步骤(B)中，向所述催化剂取样收集器和取样管线充入氮气达到的氮气压力小于所述还原性气体压力；优选，氮气压力与还原性气体压力之间的压力差为0.05～0.1MPa。
本发明中，该方法进一步包括：在进行所述还原反应的过程中，重复步骤(B)-(D)多次，用于取出经历不同所述还原反应时间的费托合成催化剂。
本发明中，步骤(C)中使用的反吹风为所述还原性气体。
使用本发明提供的在线取样方法，可以在还原反应过程不停止的情况下进行取样，可以省时、减少物耗，而且取样在氮气保护下进行，催化剂性能测试的结果更准确。
结合图2说明本发明提供的在线取样方法在本发明的费托合成催化剂流化床还原装置上的应用过程。
(1)打开进料阀门40通过费托合成催化剂加剂管线4向流化床还原反应器1中加入一定量的费托合成催化剂，然后关闭进料阀门40；
打开进气阀门30通过还原气体管线3将流化床还原反应器1中的气氛进行置换，先置换为氮气再置换成H2，然后置换为还原性气体(含H2和CO 的混合气)，并稳定H2和CO的摩尔比、还原性气体压力、空塔气速和气剂比，费托合成催化剂呈流化状态；通过气相色谱检测流化床还原反应器1中气体组成满足还原反应要求，开始对流化床还原反应器1进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将流化床还原反应器1的温度升高至还原温度，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应的起点，设定在还原反应进行6h、15h和24h时在线取样流化床还原反应器1内的催化剂进行性能分析。
(3)当还原反应时间达到6h时，开始进行催化剂的取样操作：将催化剂取样收集器2连接取样管线5；打开氮气阀门70和排气阀门24，通过氮气管线7将催化剂取样收集器2和取样管线5中的气氛完全置换为氮气，且维持收集罐21中氮气压力小于流化床还原反应器1中还原性气体压力；
关闭氮气阀门70和排气阀门24，打开取样阀门50，流化床还原反应器 1中的费托合成催化剂在收集罐21中氮气压力与流化床还原反应器1中还原性气体压力之间的压力差的作用下，进入氮气保护下的收集罐21；同时，打开排气阀门24使跟随催化剂一起排出的还原性气体经由尾气排放管线23排入公用管线进行集中处理；
称量收集罐21中得到的催化剂质量得到需要的样品量时，打开反吹风阀门60通过反吹风管线6用还原性气体吹扫催化剂取样收集器2和取样管线5，可以吹扫两次；然后关闭取样阀门50，再关闭反吹风阀门60同时打开氮气阀门70，将催化剂取样收集器2内置换为氮气，关闭排气阀门24；收集罐21内为氮气保护下的取出的费托合成催化剂样品。将取出的样品进行性能评价。
(4)根据取出的费托合成催化剂的质量，调整还原性气体的进气量，使得流化床还原反应器1内的气剂比与步骤(1)中的气剂比相同(即与取样前一致)，继续进行还原反应。
(5)当还原反应时间达到15h和24h时，分别重复上述步骤(3)和(4)，取出经历了15h和24h还原反应的费托合成催化剂样品用于性能评价。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
使用图2所示本发明的还原反应装置进行还原反应取样。
(1)将1kg待还原费托合成催化剂加入流化床还原反应器；将流化床还原反应器中气氛依次置换成氮气、H2，然后置换成还原性气体(H2与CO 的摩尔比为5:1)，设定还原性气体压力为0.1MPa，还原性气体的空塔气速为0.1m/s，气剂比为1.6m3/(kgCat·h)。利用气相色谱检测气体组成，当H2/CO＝ (5±0.1)：1时开始对流化床还原反应器进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将流化床还原反应器的温度升高至240℃，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应温度达到240℃后稳定15min作为还原反应的起点，在还原反应进行到6h、15h 和24h时分别进行在线取样。
(3)当还原时间达到6h时，开始进行催化剂的取样操作：将催化剂取样收集器2连接取样管线5；打开氮气阀门70和排气阀门24，通过氮气管线将催化剂取样收集器2和取样管线5中的气氛完全置换为氮气，且维持收集罐中氮气压力为0.05MPa；
关闭氮气阀门70和排气阀门24，打开取样阀门50，流化床还原反应器 1中的费托合成催化剂在收集罐21中氮气压力与流化床还原反应器1中还原性气体压力之间的压力差的作用下，进入氮气保护下的收集罐21；同时，打开排气阀门24使跟随催化剂一起排出的还原性气体经由尾气排放管线23排入公用管线进行集中处理；
称量收集罐21中得到的催化剂质量达到20g时，打开反吹风阀门60通过反吹风管线6吹扫催化剂取样收集器2和取样管线5，可以吹扫两次；然后关闭取样阀门50，再关闭反吹风阀门60同时打开氮气阀门70，将催化剂取样收集器2内置换为氮气，关闭排气阀门24；收集罐21内为氮气保护下的取出的费托合成催化剂样品。
(4)根据取出的费托合成催化剂的质量，调整还原性气体的进气量为原来的98％，使得流化床还原反应器内的气剂比为1.6m3/(kgCat·h)，继续进行还原反应。
(5)当还原时间达到15h和24h时，分别重复上述步骤(3)和(4)，取出经历了15h和24h还原反应的费托合成催化剂样品。
对比例1
使用图1所示的还原反应装置进行还原反应取样。
(1)将1kg待还原费托合成催化剂加入图1所示的反应器；将反应器中气氛依次置换成氮气、H2，然后置换成还原性气体(H2与CO的摩尔比为 5:1)，设定还原性气体压力为0.1MPa，还原性气体的空塔气速为0.1m/s，气剂比为1.6m3/(kgCat·h)。利用气相色谱检测气体组成，当H2/CO＝(5±0.1)： 1时开始对反应器进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将反应器的温度升高至240℃，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应温度达到240℃后稳定15min作为还原反应的起点，在还原反应进行到6h时进行取样。
(3)当还原时间达到6h时，置换反应器内气氛为氮气停止还原反应并将反应器降温至室温后，打开反应器底部的柱塞阀取出20g催化剂，再关闭柱塞阀。
(4)重复上述步骤(1)-(3)，还原反应分别进行15h和24h，分别进行催化剂取样。
实施例2
使用图2所示本发明的还原反应装置进行还原反应取样。
(1)将1kg待还原费托合成催化剂加入流化床还原反应器；将流化床还原反应器中气氛依次置换成氮气、H2，然后置换成还原性气体(H2与CO 的摩尔比为40:1)，设定还原性气体压力为0.6MPa，还原性气体的空塔气速为0.4m/s，气剂比为12.4m3/(kgCat·h)。利用气相色谱检测气体组成，当 H2/CO＝(40±0.2)：1时开始对流化床还原反应器进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将流化床还原反应器的温度升高至280℃，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应温度达到280℃后稳定15min作为还原反应的起点，在还原反应进行6h、15h 和24h时分别进行在线取样。
(3)当还原时间达到6h时，开始进行催化剂的取样操作：将催化剂取样收集器2连接取样管线5；打开氮气阀门70和排气阀门24，通过氮气管线7将催化剂取样收集器2和取样管线5中的气氛完全置换为氮气，且维持收集罐21中氮气压力为0.5MPa；
关闭氮气阀门70和排气阀门24，打开取样阀门50，流化床还原反应器 1中的费托合成催化剂在收集罐21中氮气压力与流化床还原反应器1中还原性气体压力之间的压力差的作用下，进入氮气保护下的收集罐21；同时，打开排气阀门24使跟随催化剂一起排出的还原性气体经由尾气排放管线23排入公用管线进行集中处理；
称量收集罐21中得到的催化剂质量达到20g时，打开反吹风阀门60通过反吹风管线6吹扫催化剂取样收集器2和取样管线5，可以吹扫两次；然后关闭取样阀门50，再关闭反吹风阀门60同时打开氮气阀门70，将催化剂取样收集器2内置换为氮气，关闭排气阀门24；收集罐21内为氮气保护下的取出的费托合成催化剂样品。
(4)根据取出的费托合成催化剂的质量，调整还原性气体的进气量为原来的98％，使得流化床还原反应器内的气剂比为12.4m3/(kgCat·h)，继续进行还原反应。
(5)当还原时间达到15h和24h时，分别重复上述步骤(3)和(4)，取出经历了15h和24h还原反应的费托合成催化剂样品。
对比例2
使用图1所示的还原反应装置进行还原反应取样。
(1)将1kg待还原费托合成催化剂加入图1所示的反应器；将反应器中气氛依次置换成氮气、H2，然后置换成还原性气体(H2与CO的摩尔比为 40:1)，设定还原性气体压力为0.6MPa，还原性气体的空塔气速为0.4m/s，气剂比为12.4m3/(kgCat·h)。利用气相色谱检测气体组成，当H2/CO＝(40± 0.2)：1时开始对反应器进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将反应器的温度升高至280℃，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应温度达到280℃后稳定15min作为还原反应的起点，在还原反应进行6h时进行取样。
(3)当还原时间达到6h时，置换反应器内气氛为氮气停止还原反应并将反应器降温至室温后，打开反应器底部的柱塞阀取出20g催化剂，再关闭柱塞阀。
(4)重复上述步骤(1)-(3)，还原反应分别进行15h和24h，分别进行催化剂取样。
实施例3
使用图2所示本发明的还原反应装置进行还原反应取样。
(1)将1kg待还原费托合成催化剂加入流化床还原反应器；将流化床还原反应器中气氛依次置换成氮气、H2，然后置换成还原性气体(H2与CO 的摩尔比为20:1)，设定还原性气体压力为0.3MPa，还原性气体的空塔气速为0.25m/s，气剂比为7.0m3/(kgCat·h)。利用气相色谱检测气体组成，当 H2/CO＝(20±0.2)：1时开始对流化床还原反应器进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将流化床还原反应器的温度升高至260℃，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应温度达到260℃后稳定15min作为还原反应的起点，在还原反应进行6h、15h 和24h时分别进行在线取样。
(3)当还原时间达到6h时，开始进行催化剂的取样操作：将催化剂取样收集器2连接取样管线5；打开氮气阀门70和排气阀门24，通过氮气管线7将催化剂取样收集器2和取样管线5中的气氛完全置换为氮气，且维持收集罐21中氮气压力为0.25MPa；
关闭氮气阀门70和排气阀门24，打开取样阀门50，流化床还原反应器 1中的费托合成催化剂在收集罐21中氮气压力与流化床还原反应器1中还原性气体压力之间的压力差的作用下，进入氮气保护下的收集罐21；同时，打开排气阀门24使跟随催化剂一起排出的还原性气体经由尾气排放管线23排入公用管线进行集中处理；
称量收集罐21中得到的催化剂质量达到20g时，打开反吹风阀门60通过反吹风管线6吹扫催化剂取样收集器2和取样管线5，可以吹扫两次；然后关闭取样阀门50，再关闭反吹风阀门60同时打开氮气阀门70，将催化剂取样收集器2内置换为氮气，关闭排气阀门24；收集罐21内为氮气保护下的取出的费托合成催化剂样品。
(4)根据取出的费托合成催化剂的质量，调整还原性气体的进气量为原来的98％，使得流化床还原反应器内的气剂比为7.0m3/(kgCat·h)，继续进行还原反应。
(5)当还原时间达到15h和24h时，分别重复上述步骤(3)和(4)，取出经历了15h和24h还原反应的费托合成催化剂样品。
对比例3
使用图1所示的还原反应装置进行还原反应取样。
(1)将1kg待还原费托合成催化剂加入图1所示的反应器；将反应器中气氛依次置换成氮气、H2，然后置换成还原性气体(H2与CO的摩尔比为 20:1)，设定还原性气体压力为0.3MPa，还原性气体的空塔气速为0.25m/s，气剂比为7.0m3/(kgCat·h)。利用气相色谱检测气体组成，当H2/CO＝(20± 0.2)：1时开始对反应器进行升温操作。
(2)维持还原性气体的流量不变，按照设定的升温曲线将反应器的温度升高至260℃，开始对催化剂进行还原反应。设定还原反应温度达到260℃后稳定15min作为还原反应的起点，在还原反应进行6h时进行取样。
(3)当还原时间达到6h时，置换反应器内气氛为氮气停止还原反应并将反应器降温至室温后，打开反应器底部的柱塞阀取出20g催化剂，再关闭柱塞阀。
(4)重复上述步骤(1)-(3)，还原反应分别进行15h和24h，分别进行催化剂取样。
将实施例1-3和对比例1-3各自完成的还原反应时间在6h、15h和24h 时进行催化剂取样所消耗的时间和气体量的结果在表1中列出。
表1
Figure BDA0001322549000000151
从实施例和对比例的操作可以看出，本发明提供的在线取样的方法在多个不同的取样时间进行取样时可以不停止还原反应。表1中实施例在完成 6h、15h和24h时的取样时，总时间明显少于对比例。
而且本发明提供的方法不需要反复多次进行升温和降温，减少了多次试验中因升温速率不同和降温速率不同对催化剂性能造成影响而产生的误差。表1中数据显示相比于对比例，实施例可以大量地节省气体用量。
本发明提供的装置和方法可以显著地节省取样时间和减少气体用量，减少物耗，氮气保护取样增加试验数据的准确性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。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，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种费托合成催化剂流化床还原装置，该装置包括：
流化床还原反应器(1)、催化剂取样收集器(2)和取样管线(5)；
催化剂取样收集器(2)通过带有取样阀门(50)的取样管线(5)与流化床还原反应器(1)相连通，用于取出流化床还原反应器(1)内的费托合成催化剂；
其中，流化床还原反应器(1)包括带有进气阀门(30)的还原气体管线(3)和带有进料阀门(40)的费托合成催化剂加剂管线(4)；还原气体管线(3)用于向流化床还原反应器(1)内输送还原性气体使流化床还原反应器(1)内的费托合成催化剂进行流化和发生还原反应；
催化剂取样收集器(2)包括收集罐(21)、压力表(22)和带有排气阀门(24)的尾气排放管线(23)；
取样管线(5)上设置带有反吹风阀门(60)的反吹风管线(6)和带有氮气阀门(70)的氮气管线(7)，反吹风管线(6)和氮气管线(7)设置于取样阀门(50)与催化剂取样收集器(2)之间。
2.根据权利要求1所述的还原装置，其中，还原气体管线(3)从流化床还原反应器(1)的底部通入流化床还原反应器(1)的内部；
还原气体管线(3)伸入流化床还原反应器(1)的部分带有气体分布器(31)；气体分布器(31)上设置多个朝向流化床还原反应器(1)的底部的出气口(32)。
3.根据权利要求1或2所述的还原装置，其中，费托合成催化剂加剂管线(4)从流化床还原反应器(1)的中部通入，并通向流化床还原反应器(1)的底部。
4.根据权利要求1所述的还原装置，其中，取样管线(5)连通流化床还原反应器(1)的底部和收集罐(21)的顶部；取样管线(5)进入收集罐(21)并通向收集罐(21)的底部。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的还原装置，其中，流化床还原反应器(1)的底部设置或不设置催化剂卸料口。
6.权利要求1-5中任意一项所述的费托合成催化剂流化床还原装置进行在线取样的方法，该方法包括：
(A)向流化床还原反应器通入还原性气体，使所述流化床还原反应器内的费托合成催化剂进行流化，并在还原条件下进行还原反应；
(B)向催化剂取样收集器和取样管线充入氮气后，通过所述取样管线连通所述流化床还原反应器和所述催化剂取样收集器，使所述流化床还原反应器内正在进行流化和进行还原反应的部分费托合成催化剂进入所述催化剂取样收集器，同时所述催化剂取样收集器进行尾气排放；
(C)使用反吹风将所述取样管线进行吹扫后，将所述流化床还原反应器和所述催化剂取样收集器断开；
(D)将所述催化剂取样收集器内的气氛置换为氮气；并调整所述还原性气体的流量，使气剂比与进行步骤(A)时的气剂比相同。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在步骤(A)中，所述还原性气体为含有H2和CO的混合气，且H2和CO的摩尔比为(5～40)：1，所述还原性气体的空塔气速为0.05～0.4m/s，所述气剂比为1.6～12.4m3/(kgCat·h)。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤(A)中，还原反应温度为240～280℃；还原性气体压力为0.1～0.6MPa。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在步骤(A)中，还原性气体压力为0.15～0.5MPa。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，在步骤(B)中，向所述催化剂取样收集器和取样管线充入氮气达到的氮气压力小于所述还原性气体压力。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，在步骤(B)中，氮气压力与所述还原性气体压力之间的压力差为0.05～0.1MPa。
12.根据权利要求6-9、11中任意一项所述的方法，其中，该方法进一步包括：在进行所述还原反应的过程中，重复步骤(B)-(D)多次，用于取出经历不同所述还原反应时间的费托合成催化剂。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法进一步包括：在进行所述还原反应的过程中，重复步骤(B)-(D)多次，用于取出经历不同所述还原反应时间的费托合成催化剂。
CN201710451396.5A 2017-06-15 2017-06-15 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法 Active CN109126641B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710451396.5A CN109126641B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710451396.5A CN109126641B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109126641A CN109126641A (zh) 2019-01-04
CN109126641B true CN109126641B (zh) 2022-03-01

Family

ID=64829787

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710451396.5A Active CN109126641B (zh) 2017-06-15 2017-06-15 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109126641B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111795840B (zh) * 2019-04-09 2023-08-22 国家能源投资集团有限责任公司 费托合成反应器全组分在线取样分离装置和方法
US10717061B1 (en) * 2019-06-26 2020-07-21 X Energy, Llc Fluidized bed reactor system allowing particle sampling during an ongoing reaction

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2622293B1 (fr) * 1987-10-21 1990-06-22 Total France Systeme pour le prelevement dans une enceinte de particules solides en lit fluidise
ES2223409T3 (es) * 1999-11-11 2005-03-01 Univation Technologies, Llc Sistema de muestreo para sistemas de reaccion depolimerizacion en fase gas en lecho fluidizado.
US7253005B2 (en) * 2003-08-29 2007-08-07 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Catalyst sampling system
CN200996898Y (zh) * 2006-12-30 2007-12-26 中国石油大学(北京) 一种流化床轴向多点并联负压式固体颗粒取样装置
CN201867312U (zh) * 2010-11-18 2011-06-15 安徽淮化股份有限公司 一种流化床反应器的气液固三相同时取样装置
CN202083568U (zh) * 2011-04-27 2011-12-21 上海梅山钢铁股份有限公司 煤粉取样装置
CN202177522U (zh) * 2011-07-19 2012-03-28 宝山钢铁股份有限公司 一种高温流化床过程固体取样装置
CN102507259B (zh) * 2011-09-28 2013-12-25 神华集团有限责任公司 一种气固两相中固体颗粒的采样方法
CN202387441U (zh) * 2011-12-08 2012-08-22 神华集团有限责任公司 一种反应器的取样装置
CN103657538B (zh) * 2012-09-05 2015-10-21 中国石油化工股份有限公司 固定流化床反应器装卸催化剂的方法
CN104697295A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 铜陵市永生机电制造有限责任公司 一种流化床
CN104198223B (zh) * 2014-08-29 2017-02-08 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种微型流化床在线颗粒取样装置及应用
CN204085939U (zh) * 2014-08-29 2015-01-07 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种应用于微型流化床在线颗粒取样的取样装置
CN105709858B (zh) * 2014-12-01 2018-09-14 国家能源投资集团有限责任公司 一种连续还原催化剂的装置和方法
AU2016228931B2 (en) * 2015-03-06 2020-07-09 Alcoa Of Australia Limited Online sampling device
CN204855079U (zh) * 2015-05-27 2015-12-09 广东大唐国际潮州发电有限责任公司 一种压力、差压测量自动吹扫装置
CN106552632B (zh) * 2015-09-30 2019-04-16 神华集团有限责任公司 一种费托合成铁基催化剂的还原方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109126641A (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101376834B (zh) 一种沸腾床组合工艺
CN104024148B (zh) 氢的制造方法
US8431507B2 (en) Process for regenerating a catalyst
US4167492A (en) Spent-catalyst combustion regeneration process with recycle of hot regenerated catalyst and spent catalyst
JP3953945B2 (ja) 接触分解反応再生システム
CN109126641B (zh) 费托合成催化剂流化床还原装置和在线取样方法
CN106687428A (zh) 一种低碳烯烃的制造方法
US4398852A (en) Process and apparatus for adding and removing particles from pressurized reactors
CN114014265B (zh) 一种液态有机储氢装置及方法
CN103657538A (zh) 固定流化床反应器装卸催化剂的方法
US2538219A (en) Coal gasification
US4308173A (en) Catalyst for cracking heavy hydrocarbons
CN110511777B (zh) 浆态床费托合成反应器催化剂在线更新装置及方法
US2481226A (en) Two-stage reduction process for producing metal catalyst
CN106140033B (zh) 一种催化剂的添加方法
CN105709858B (zh) 一种连续还原催化剂的装置和方法
US9566570B2 (en) Process for catalyst unloading facilitation
CN111054281B (zh) 催化剂流化床反应器、反应系统及应用该系统的方法
CN107790195B (zh) 一种铁基费托催化剂的还原方法
CN204097411U (zh) 一种用于浆态床重油加氢技术的分离器
US2905630A (en) Automatic control of hydroforming and related operations
CN113201361B (zh) 一种催化改质装置
CN205095762U (zh) 一种浆态床反应器
CN112414995B (zh) 一种催化剂磨损率的测定方法
US3135700A (en) Method and apparatus for catalyst regeneration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 100011 Shenhua building, 22 West Binhe Road, Dongcheng District, Beijing

Applicant after: CHINA ENERGY INVESTMENT Corp.,Ltd.

Applicant after: Beijing low carbon clean energy research institute

Address before: 100011 Shenhua building, 22 West Binhe Road, Dongcheng District, Beijing

Applicant before: SHENHUA GROUP Corp.,Ltd.

Applicant before: Beijing low carbon clean energy research institute

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant