CN111282518A - 一种回收费托合成Fe基催化剂的方法 - Google Patents

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Abstract

一种回收费托合成Fe基催化剂的方法，包括：1)当准备拆卸反应管回收催化剂时，拆卸反应管通气口A的螺帽，并往通气口A中通入惰性气体；2)然后拆卸通气口B的螺帽，使惰性气体从通气口B流出；再从固定床反应器上取下反应管，并使得催化剂装卸口C位于底部；3)取下催化剂装卸口螺帽并用封口螺帽旋紧通气口B，使惰性气体从通气口A流入并且从催化剂装卸口C直接流出；4)使用液体石蜡润湿抽滤瓶的瓶壁和瓶底，并将抽滤瓶的瓶口与催化剂装卸口连接且使得抽滤瓶瓶口位于催化剂装卸口内部，此时惰性气体从抽滤瓶的出口流出；5)倾斜反应管，并轻敲管壁使催化剂落入抽滤瓶内，并使其封闭在液体石蜡中。本发明具有操作简单、适用范围广的优点。

Description

一种回收费托合成Fe基催化剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种从固定床反应器中回收费托合成Fe基催化剂的方法。
发明背景：
费托合成可以以煤、天然气、生物质制合成气(CO和H2)为原料合成各种重要的化工产品(例如：低碳烯烃、清洁汽油、柴油馏分烃、蜡等)。因此，费托合成不仅是煤清洁利用的有效途径之一，而且对维护国家能源安全具有重要的意义。与钴基催化剂相比，铁基催化剂具有价格低廉、水煤气变换反应(WSG)活性高等优点，所以是一种具有工业化应用潜力的费托合成催化剂。铁基费托合成催化剂主要通过沉淀法制备，所以在费托合成反应前需要通过还原处理将氧化铁前驱体还原形成具有费托合成反应活性的碳化铁晶相。不同的还原预处理条件(例如：气体组成、还原温度、压力等)对费托合成铁基催化剂的晶相具有重要的影响，从而可以进一步影响催化剂的反应活性、选择性和稳定性。同时，研究结果也表明，在费托合成反应过程中铁基催化剂的晶相也会随着反应条件和/或反应时间的变化而发生变化，从而影响催化剂的反应性能。因此，研究经过还原或反应以后催化剂的晶相等性质对了解催化剂在反应、预处理过程中的结构变化具有重要的意义。但是，由于常规高压固定床微反应器在装卸催化剂的过程中不可避免地会接触到空气，所以经过还原或反应以后的催化剂会被空气中的氧气氧化或部分氧化，从而无法准确地获得铁基催化剂的晶相或金属表界面价态信息。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提供一种从固定床反应器中回收费托合成Fe基催化剂的方法，在常规固定床反应器的装卸过程中，避免易氧化的费托合成Fe基催化剂接触到空气，防止催化剂被氧化，该方法具有操作简单、适用范围广的特点。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种从固定床反应器中回收费托合成Fe基催化剂的方法，所述的固定床反应器包括反应管，所述的反应管设置有两个通气口(即进气口和出气口)以及设置在反应管顶部或者底部的催化剂装卸口，其中离催化剂装卸口较远的通气口记为通气口A，离催化剂装卸口较近的通气口记为通气口B，所述的方法包括以下步骤：
1)当准备拆卸反应管回收催化剂时，首先拆卸通气口A的螺帽，并往通气口A中通入一定流速的惰性气体或氮气；
2)然后拆卸反应管通气口B的螺帽，使惰性气体或氮气从反应管通气口B流出；再从固定床反应器上取下反应管，并使得催化剂装卸口位于底部；该步骤中，若所述催化剂装卸口原来位于反应管顶部，则将反应管倒置使得催化剂装卸口位于底部；
3)取下反应管的催化剂装卸口螺帽并用封口螺帽旋紧通气口B，使惰性气体或氮气从通气口A流入并且从反应管的催化剂装卸口直接流出；
4)使用液体石蜡润湿抽滤瓶的瓶壁和瓶底并使得其中液体石蜡的体积量超过反应管中催化剂的体积，并将抽滤瓶的瓶口与反应管的催化剂装卸口连接且使得抽滤瓶瓶口位于催化剂装卸口内部，此时，氮气或惰性气体从抽滤瓶侧壁的出口流出；该步骤中，需确保抽滤瓶瓶口的尺寸与催化剂装卸口的尺寸匹配以使得抽滤瓶能接住反应管掉落的催化剂；
5)倾斜反应管，并轻敲管壁使催化剂落入抽滤瓶内，并使其封闭在液体石蜡中；
所述方法需确保过程中抽滤瓶中的石蜡液面不能高到堵住抽滤瓶侧壁出口。
通过使用本发明方法回收催化剂，可以使反应后或预处理后的催化剂始终暴露在惰性气氛中，避免接触空气所造成的自燃和氧化。同时，当催化剂被回收到充满惰性气体或氮气的抽滤瓶时，可以进一步被封存在液体石蜡中，从而可以长期保存催化剂，尽可能减少催化剂的缓慢氧化。
本发明对于固定床反应器无特殊要求，只要其反应管设置有两个通气口(即进气口和出气口)以及在反应管顶部或者底部设置有催化剂装卸口，即适用于本发明。
本发明对于抽滤瓶瓶口的尺寸要求，取决于催化剂装卸口的尺寸，只要能使得抽滤瓶能基本接住从反应管掉落的催化剂，即符合要求。
作为优选，所述的惰性气体为Ar或He。
本发明所述的方法，适用于回收费托合成用Fe基催化剂，也适用于其他易氧化的催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明所报道的回收方法不需要使用昂贵的手套箱和其他复杂的设备，具有操作简单、适用于从任何尺寸的反应管中回收催化剂的优点。
附图说明
图1是本发明所述的从固定床反应器中回收费托合成Fe基催化剂的方法的一种实施方式，左图为安装在固定床反应器上的不锈钢反应管，其中A为进气口，B为出气口，C为催化剂装卸口。
图2是采用本发明方法收集的经过合成气还原处理的催化剂的XRD图，图中2θ≈44o处的衍射峰可归属为碳化铁物种。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不受下列实施例的限制。同时，在不背离本发明精神的前提下，可以对所举实施例的形式和细节进行各种省略、替换和变化。
参见附图1，左图为安装在固定床反应器上的不锈钢反应管，设置有进气口(A)和出气口(B)以及设置在反应管底部的催化剂装卸口(C)；右图为回收催化剂过程中的操作示意图。
实施例1
费托合成反应或预处理于固定床反应器中进行，反应或预处理结束后回收费托合成Fe基催化剂。
图1是安装在固定床反应器上的不锈钢反应管，其中A为进气口，B为出气口。在反应或预处理结束以后，首先拆卸A口螺帽并通一定流速的氮气(P＝0.1MPa)。然后拆卸B口螺帽，在固定床反应器上取下不锈钢反应管。然后，逐步松开反应管底部C口处的螺帽，并用封口螺帽迅速旋紧B口，使氮气从A口流入并且从C口流出。使用液体石蜡润湿抽滤瓶的瓶壁和瓶底并使得其中液体石蜡的体积量超过反应管中催化剂的体积。在氮气气氛环境中，首先将反应管下部的其他材料倒出，然后将尺寸匹配的用液体石蜡润湿瓶壁和瓶底的抽滤瓶连接到C口并使得瓶口置于C口内。此时，氮气从反应管A口流入，从抽滤瓶出口流出。通过倾斜反应管并轻敲管壁的方式使反应管中的催化剂固体颗粒落入抽滤瓶内完成回收。
实施例2：催化剂样品的性能测试
X射线衍射分析(XRD)
将回收的催化剂样品粉末放入铝支架中，然后放入X射线衍射仪的样品架中。在PNAlytical X’Pert PRO仪器上测定催化剂的晶相。使用CuKαX射线源，最大电压为60kv，最大电流为55mA。如图2所示，采用本发明方法收集的经过合成气还原处理的催化剂主要存在碳化铁物种，这表明催化剂在回收过程中避免了被空气氧化。

Claims (2)

1.一种从固定床反应器中回收费托合成Fe基催化剂的方法，所述的固定床反应器包括反应管，所述的反应管设置有两个通气口以及设置在反应管顶部或者底部的催化剂装卸口，其中离催化剂装卸口较远的通气口记为通气口A，离催化剂装卸口较近的通气口记为通气口B，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
1)当准备拆卸反应管回收催化剂时，首先拆卸通气口A的螺帽，并往通气口A中通入一定流速的惰性气体或氮气；
2)然后拆卸反应管通气口B的螺帽，使惰性气体或氮气从反应管通气口B流出；再从固定床反应器上取下反应管，并使得催化剂装卸口位于底部；该步骤中，若所述催化剂装卸口原来位于反应管顶部，则将反应管倒置使得催化剂装卸口位于底部；
3)取下反应管的催化剂装卸口螺帽并用封口螺帽旋紧通气口B，使惰性气体或氮气从通气口A流入并且从反应管的催化剂装卸口直接流出；
4)使用液体石蜡润湿抽滤瓶的瓶壁和瓶底并使得其中液体石蜡的体积量超过反应管中催化剂的体积，并将抽滤瓶的瓶口与反应管的催化剂装卸口连接且使得抽滤瓶瓶口位于催化剂装卸口内部，此时，氮气或惰性气体从抽滤瓶的出口流出；该步骤中，需确保抽滤瓶瓶口的尺寸与催化剂装卸口的尺寸匹配以使得抽滤瓶能接住反应管掉落的催化剂；
5)倾斜反应管，并轻敲管壁使催化剂落入抽滤瓶内，并使其封闭在液体石蜡中；
所述方法需确保过程中抽滤瓶中的石蜡液面不能高到堵住抽滤瓶侧壁出口。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的惰性气体为Ar或He。
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