CN113351225B - 费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统 - Google Patents

费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及费托合成催化剂技术领域，公开一种费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统，该方法包括：将待活化的费托合成铁基催化剂通过惰性气体输送到气固流化床反应器内，在一定条件下进行活化反应，所述活化反应包括多个阶段；在不同的阶段内，所述气固流化床反应器床层处于不同的流化态。相对于现有技术，本发明将活化过程分为多个阶段，根据阶段特点采用不同的流态化区域，既能够有效保证活化反应效果，又能最大程度降低反应过程中催化剂的磨损、碎裂；并在分离与气体循环单元中增加油洗分离器，可以有效去除循环气中夹带的催化剂粉末，保护循环气压缩机。

Description

费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统
技术领域
本发明涉及费托合成催化剂技术领域，具体涉及一种费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统。
背景技术
我国能源结构的特点是富煤、少油和贫气。因此将原始的煤炭转化为优质的液体燃料和高附加值的化学品，一直受到高度关注。煤炭间接液化即是以煤炭为原料，经过气化和净化工艺变成干净的合成气后，通过费托合成反应变成大分子的烃类和醇类的过程，是实现煤炭合理、高效和洁净利用的一条重要途径。
费托合成反应是煤炭间接液化过程的核心部分，是合成气(H2+CO)在铁、钴、钌等金属催化剂存在条件下合成烃类液体燃料的过程。工业中得到广泛应用的费托合成反应器是具有气液固三相体系的浆态床反应器，其中的固相为催化剂，包括铁基催化剂和钴基催化剂。
费托合成铁基催化剂在使用前为氧化态，需要采用氢气、一氧化碳或二者的混合气活化处理后，才能使催化剂形成稳定的活性相，从而获得费托合成反应活性。活化过程一般需要在单独的反应器内进行，合适的活化方法和工艺可以使催化剂的性能得到更好的体现，获得更多的目标产品。
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和工艺，并设置了旋风分离器回收气体中夹带的催化剂、催化剂计量称控制进入费托反应器中的催化剂质量、气体混合器调节还原气体气氛。该系统运行条件是：温度为200-480℃，压力为0.1-5.0MPa，还原气氢碳比0.5-30，还原气体入口线速为0.05-0.9米/秒，流化床密相区催化剂浓度为5-50％，还原活化时间为2-48小时。
CN106669857A公开了一种沉淀铁费托催化剂活化方法和一种费托合成方法，将待活化沉淀铁费托催化剂通过惰性载气输送到流化床的活化反应器中，在还原条件下与还原气体接触，催化剂活化反应器独立于合成反应器，实现了催化剂活化与在线更新的高效匹配，有利于合成反应器的连续和稳定运行。
CN100404137C公开了一种颗粒状铁基费托合成催化剂的工业还原方法，还原过程分为还原阶段和调整阶段，操作温度为260-450℃，压力为1.5-5.0MPa，入口线速为0.15-0.7m/s，流化床密相区催化剂体积浓度为5-60％。
CN107149948A公开了一种费托合成铁基催化剂的还原方法，在还原气体存在下，将费托合成铁基催化剂颗粒在固定流化床中进行升温还原，并提供了升温曲线。
上述的技术方案中，CN103551207A公布的在鼓泡床流域下操作，对于气固反应来说，气固接触效果不好；CN103551207A和CN107149948A公布的固定流化床还原方法，在整个还原过程中，催化剂长时间剧烈碰撞，容易造成催化剂破碎；CN100404137C公布的还原过程包含的还原阶段和调整阶段主要是针对反应放热问题采取的不同的温控阶段，整个反应过程并未涉及针对气固接触反应效果以及催化剂碎裂问题的解决方案。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有气固流化床活化技术存在的费托合成催化剂活化反应性能提升会加剧活化反应过程中催化剂碎裂这一矛盾关系，提供了一种费托合成铁基催化剂的活化方法和费托合成催化剂活化系统，该活化方法和活化系统能够保证高质量费托合成催化剂活化效果的同时，有效降低气固反应时催化剂的磨损。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种费托合成铁基催化剂的活化方法，包括：将待活化的费托合成铁基催化剂通过惰性气体输送到气固流化床反应器内，进行活化反应，所述活化反应包括多个阶段；在不同的阶段内，所述气固流化床反应器床层处于不同的流化态。
本发明第二方面提供一种费托合成催化剂活化系统，包括：进气单元、活化反应器、分离与气体循环单元及控制系统气量的调节阀；
所述进气单元用于向所述活化反应器内提供原料气；
所述分离与气体循环单元包括依次连接的循环换热器、油水分离器、油洗分离器、循环气压缩机、加热器，所述循环气压缩机与所述加热器之间连接循环换热器，所述循环气压缩机与所述进气单元连接；用于将所述活化反应器内反应产生的含产物的气体依次进行换热降温、分离油水、分离气体中夹带的催化剂粉末，并与所述进气单元内的原料气混合、经压缩升压、换热升温、再经加热后进入所述活化反应器；
所述调节阀分别设置在所述进气单元的管线上和所述油洗分离器后的尾气外排处，用于调节所述活化系统内的气体流量从而控制所述活化反应器的入口线速度以使活化反应器内的流化态达到要求。
通过上述技术方案，本发明的方法将活化过程分为多个阶段，根据阶段特点采用不同的流态化区域，既能够有效提高活化反应效果，又能最大程度降低反应过程中费托合成催化剂的磨损、碎裂，提高催化剂收率。
本发明的活化系统，通过设置加热器来控制温度，在原料气进气位置和尾气外排位置设置调节阀用于调节系统内气体流量，即控制气流入口线速度以控制所述活化反应器内的流化态。
本发明在分离与气体循环单元中设置了油洗分离器，可以有效去除循环气中夹带的催化剂粉末，保护循环气压缩机。
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
图1是本发明活化系统的示意图。
图2是本发明实施例1的活化过程中的温度变化曲线。
附图标记说明
1 活化反应器 2 气固分离器
3 气体分布器 4 循环气压缩机
5 循环换热器 6 加热器
7 重质油分离器 8 换热器
9 轻质油水分离器 10 油洗分离器
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。
本发明第一方面提供一种费托合成铁基催化剂的活化方法，包括：将待活化的费托合成铁基催化剂通过惰性气体输送到气固流化床反应器内，进行活化反应，所述活化反应包括多个阶段；在不同的阶段内，所述气固流化床反应器床层处于不同的流化态。
费托合成铁基催化剂出厂时处于氧化态，不具有催化活性，需要进行活化处理，使其具有费托合成催化性能的状态。
本发明中，所述氧化态催化剂，为本领域常用的费托合成铁基催化剂。优选地，氧化态的催化剂主要组分为Fe-Cu-K及其他助剂，颗粒平均为70-80μm，颗粒密度在1.6-2.5g/cm3之间，堆密度0.6-0.9g/cm3之间，属于气固流化领域的Geldart A类颗粒范围，具有良好的气固流化特性。
本发明中，上述惰性气体是指对费托合成铁基催化剂活化不起作用的气体，优选为氮气。
本发明中，所述活化反应的活化条件可选范围较宽，活化条件包括活化气体组成、压力、温度和气固流化床反应器入口线速度。针对本发明，优选压力为0.5-6MPa，更优选1-3MPa。
本发明中，所述活化气体组成包括原料气，还可以含有部分惰性气体，所述原料气为氢气、一氧化碳或二者的混合气。经过活化反应出气固流化床反应器(也简称反应器)的含有反应产物的气体经过分离净化处理后，大部分作为循环气与原料气混合升压后返回反应器继续参与反应，少量作为尾气排出系统。
本发明中，所述活化反应包括多个阶段，该多个阶段可以根据反应温度进行划分，也可以根据反应进度进行划分，或根据其他反应条件或反应指标进行划分；只要是通过不同阶段划分同时控制不同阶段内反应器的流化态，来达到本发明的目的，都是本发明的保护范围。针对本发明，优选为根据反应温度和反应进度进行划分活化反应的不同阶段。
活化过程中不同的工艺条件，不仅会造成不同程度的催化剂碎裂，更会影响催化剂最终的费托合成反应性能。
优选地，所述活化反应包括依次设置的升温脱水阶段、升温反应阶段和恒温稳定阶段；所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态(即鼓泡床)、湍动流化态(即湍动床)、快速流化态(即快速床)中的两种或三种的流化态。本申请不同于现有技术中存在的气固流化床仅始终处于一种流化态的情况。
本发明中，上述升温脱水阶段指在此阶段内随着反应器内温度升高，只发生催化剂(即费托合成催化剂)中水分脱除的物理过程并不发生化学反应；上述升温反应阶段是指在此阶段内氧化态的催化剂发生活化反应形成活性相的过程；上述恒温稳定阶段是指催化剂在前面升温反应阶段形成的活性相继续进行恒温反应，转化为稳定态活性相的过程。
进一步优选地，所述升温脱水阶段和升温反应阶段之间的温度分界点为150-180℃，所述升温反应阶段和恒温稳定阶段之间的温度分界点为240-275℃。所述温度分界点是指将不同阶段划分开的一个温度点值；例如：当所述升温脱水阶段、升温反应阶段与恒温稳定阶段之间的温度分界点分别为180℃和260℃时，是指室温至180℃的升温过程为升温脱水阶段，180℃至260℃的升温过程为升温反应阶段，温度恒温于260℃的过程为恒温稳定阶段。
本发明对不同阶段内反应器床层的流化态进行特别地限定，不同阶段内反应器床层处于不同的流化态直接影响催化剂的磨损程度和活性反应效果。优选地，在所述升温脱水阶段，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态；在所述升温反应阶段，所述气固流化床反应器床层处于湍动流化态或快速流化态；在所述恒温稳定阶段，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态。此种方式，通过湍动床和/或快速床保证升温反应的传质、传热，保证反应效果，而将升温脱水阶段和恒温稳定阶段设为鼓泡床来缩短整个活化过程中湍动流化态或快速流化态的运转时间，从而降低催化剂磨损，避免催化剂碎粉堵塞后续费托合成工艺的过滤操作，提高运转周期。
进一步优选地，在所述升温脱水阶段内设置恒温脱水阶段，以加强脱水效果。当然，也可以不设置恒温脱水阶段。
更优选地，在所述恒温脱水阶段，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态。
更优选地，所述恒温脱水阶段的温度为110-150℃。
优选地，所述气固流化床反应器床层处于不同的流化态可以依据本领域常规的划分方法确定。例如，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态时，所述气固流化床反应器的气流入口线速度≥0.02m/s且＜0.5m/s；所述气固流化床反应器床层处于湍动流化态或快速流化态时，所述气固流化床反应器的气流入口线速度为0.5-3m/s，优选0.9-1.5m/s。
本发明第二方面提供一种费托合成催化剂活化系统，如图1所示，包括：进气单元(图中未示出)、活化反应器1、分离与气体循环单元及控制系统气量的调节阀(图中未示出)；
所述进气单元用于向所述活化反应器1内提供原料气；
所述分离与气体循环单元包括依次连接的循环换热器5、油水分离器、油洗分离器10、循环气压缩机4、加热器6，所述循环气压缩机4与所述加热器6之间连接循环换热器5，所述循环气压缩机4与所述进气单元连接；用于将所述活化反应器1内反应产生的含产物的气体依次进行换热降温、分离油水、分离气体中夹带的催化剂粉末，并与所述进气单元内的原料气混合、经压缩升压、换热升温、再经加热后进入所述活化反应器1；
所述调节阀分别设置在所述进气单元的管线上和所述油洗分离器10的尾气外排处，用于调节所述活化系统内的气体流量从而控制所述活化反应器1的入口线速度以使活化反应器1内的流化态达到要求。
本发明的活化系统对所述活化反应器的类型不做特殊要求，针对本发明的活化方法优选为气固流化床反应器。
本发明中，上述进气单元中的原料气，包括氢气、一氧化碳或二者的混合气，还可以含有部分惰性气体。
本发明中，所述加热器6用于加热气流以控制气流的温度在所要求温度范围内。
本发明中，所述油水分离器用于分离含反应产物的气体中的油水；所述油洗分离器10用于有效去除循环气中夹带的破损的催化剂粉粒，以降低固体颗粒对所述循环气压缩机4以及后续所经过设备的磨损，保护设备。
优选地，在所述活化反应器1内的顶部设置有气固分离器2，便于将气体夹带的固体颗粒进行初步分离；在所述活化反应器1内的底部设置有气体分布器3，便于使所述活化反应器1入口处的气体均匀分布进入，使混合、接触、反应更充分。
优选地，所述油水分离器包括重质油分离器7、换热器8和轻质油水分离器9，便于对重质油、轻质油和水进行更好的分离。
本发明中，所述活化反应器1内的活化反应结束后，可以将活化后的催化剂直接在线转移至费托合成反应器内进行费托合成反应；也可以将催化剂卸到具有惰性气氛的储罐内备用；或将活化好的催化剂卸到装有液体石蜡或重柴的搅拌罐内封存备用。
下面结合图1对本发明的活化过程作进一步详细描述：
系统初始启动、气体循环建立流程及加催化剂过程如下：
将原料气依次通过循环气压缩机4、循环换热器5、加热器6后，经过气体分布器3均匀布气后进入活化反应器1，通过活化反应器1后，再进入重质油分离7，之后进入轻质油分离9，之后通过油洗分离器10后，少量作为尾气排出系统，其余大部分作为循环气与原料气混合后，进入循环气压缩机4，如此气体循环建立；通过调节阀调节入塔气流量使反应器的入口线速度为0.05m/s，此时将氧化态的催化剂通过活化反应器1上外接的管路，利用惰性气体输送转移到活化反应器1内，输送转移结束后，关闭活化反应器1上输送氧化态催化剂管路的阀门，然后通过活化气体置换活化反应器1内的惰性气体，使得惰性气体的含量小于0.1％。
升压、升温及反应过程：调节活化反应器1的压力为0.5-6MPa，优选1-3MPa；调节加热器6使得反应按照设定的温度曲线进行，通过调节阀改变活化气体流量以调节气流的入口线速度从而控制所述活化反应器1内的流化态，通过活化气体与待活化催化剂进行接触、完成活化反应。
优选地，上述温度曲线分为五个阶段，不同阶段内所述活化反应器内床层处于不同的流化态，即不同的入口线速度。
该五个阶段优选为：
a、室温至120℃的升温脱水阶段，升温速度优选为10-30℃/h，采用鼓泡床，即控制较低入塔气量，保持入口线速度为0.02-0.5m/s(不包含0.5m/s)，催化剂以鼓泡形式在反应器内运动；
b、120℃的恒温脱水阶段，恒温时间优选为1-4h，采用鼓泡床，保持入口线速度为0.02-0.5m/s(不包含0.5m/s)；
c、120℃至180℃的升温脱水阶段，升温速度优选为10-30℃/h，采用鼓泡床，保持入口线速度为0.02-0.5m/s(不包含0.5m/s)；
d、180℃至265℃的升温反应阶段，升温速度优选为5-10℃/h，采用湍动床或快速床的方式，即控制较高入塔气量，保持入口线速度为0.5-3m/s，优选0.9-1.5m/s；
e、在265℃的恒温稳定阶段，恒温时间优选为12-24h，采用鼓泡床，即控制入口线速度为0.02-0.5m/s。
活化反应结束后，可以将活化后的催化剂直接在线转移至费托合成反应器内进行反应；也可以将催化剂卸到具有惰性气氛的储罐内备用；或将活化好的催化剂卸到装有液体石蜡或重柴的搅拌罐内封存备用。
整个活化反应过程中，将所述活化反应器1内出来的含有反应产物的气体依次通过循环换热器5、重质油分离器7、换热器8、轻质油水分离器9和油洗分离器10进行处理，用于依次将气体进行换热降温、分离重质油、再次换热降温、分离轻质油和水、分离催化剂颗粒处理，接着处理后的气体大部分作为循环气与原料气混合后进入循环气压缩机4，经压缩升压后向活化反应器1内输送以进行循环；本发明对循环气与原料气的混合比例不作为特殊限制，优选摩尔比为2:1-10:1。
以下将通过具体实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
如图1所示的流程，活化反应器1(为气固流化床反应器)内径为0.12m，高16m，活化反应器1底部设置0.2mm孔径的气体分布器3，顶部设置带有反吹系统的金属烧结丝网过滤器，并配套旋风分离器(即一种气固分离器2)。活化反应器1出口连接气体循环换热器5，经过重质油分离器7，在重质油分离器7底部产出重质油，顶部出口处的产物经过换热器8换热冷却后，进入轻质油水分离器9，轻质油水分离器9底部产出轻质油和水，顶部出口的气体进入油洗分离器10，从油洗分离器10出来的气体，少部分作为尾气排出系统，大部分作为循环气与原料气以摩尔比3:1混合，进入循环气压缩机4，并经过循环换热器5、加热器6加热后进入活化反应器1内。
活化反应器1内的操作工艺为：保持原料气循环状态，空塔气速(即入口线速度)为0.05m/s，将5.0kg平均粒径为77μm的费托合成铁基催化剂首先通过氮气输送转移到活化反应器1内，利用原料气将活化反应器1内的惰性气体置换至0.1％以下后，活化反应器1升压至1MPa，保持空塔气速0.05m/s，活化反应器1开始程序升温，如图2所示，以20℃/h升温速度升至120℃，恒温3h；之后继续以20℃/h升温速度升至180℃；调整空塔气速到0.9m/s，并以5℃/h升温速度升至265℃；调整空塔气速为0.05m/s，保持265℃恒温12h，活化过程结束，收集经活化后的催化剂Ⅰ。
活化后的催化剂收率为95％，进行粒度分析，所述得到的催化剂Ⅰ的粒径范围在40-230μm，平均粒径为74μm。
按照上述过程活化后的催化剂Ⅰ加入浆态床费托合成反应器，评价活化催化剂的活性和选择性；费托合成反应条件为，反应温度250℃，反应压力2.9MPa，入口气速0.25m/s，氢碳比(即费托合成反应器入口气体(也称入塔气)中氢气和一氧化碳的摩尔比)为3。
评价结果是：一氧化碳总转化率为96％，甲烷选择性为2.5％，二氧化碳选择性为14％。
对比例1
与实施例1的活化流程相同，不同的是活化反应器1床层为同一种流化态，即始终保持相同的较低的入口线速度。
活化反应器1内的操作工艺为：保持原料气循环状态，空塔气速(即入口线速度)为0.05m/s，将5.0kg平均粒径为77μm的费托合成铁基催化剂首先通过氮气输送转移到活化反应器1内，利用原料气将反应器内的惰性气体置换至0.1％以下后，反应器升压至1MPa，保持空塔气速0.05m/s，活化反应器1开始程序升温，如图2所示，以20℃/h升温速度升至120℃，恒温3h；之后继续以20℃/h升温速度升至180℃；保持空塔气速0.05m/s，并以5℃/h升温速度升至265℃；保持空塔气速为0.05m/s，保持265℃恒温12h，活化过程结束，收集经活化后的催化剂Ⅱ。
活化后的催化剂收率为96％，进行粒度分析，所述得到的催化剂Ⅱ的粒径范围在50-240μm，平均粒径为76μm。
按照上述过程活化后的催化剂Ⅱ加入浆态床费托合成反应器，评价活化催化剂的活性和选择性；费托合成反应条件为，反应温度250℃，反应压力2.9MPa，入口气速0.25m/s，氢碳比为3。
评价结果是：一氧化碳总转化率为85％，甲烷选择性为5.0％左右，二氧化碳选择性为18％左右。
对比例2
与实施例1的活化流程相同，不同的是活化反应器1床层为同一种流化态，即始终保持相同的较高的入口线速度。
活化反应器1内的操作工艺为：保持原料气循环状态，空塔气速(即入口线速度)为0.05m/s，将5.0kg平均粒径为77μm的费托合成铁基催化剂首先通过氮气输送转移到活化反应器1内，利用原料气将反应器内的惰性气体置换至0.1％以下后，反应器升压至1MPa，调整空塔气速0.9m/s，活化反应器1开始程序升温，如图2所示，以20℃/h升温速度升至120℃，恒温3h；之后继续以20℃/h升温速度升至180℃；保持空塔气速0.9m/s，并以5℃/h升温速度升至265℃；保持空塔气速为0.9m/s，保持265℃恒温12h，活化过程结束，收集经活化后的催化剂Ⅲ。
活化后的催化剂收率为80％，进行粒度分析，所述得到的催化剂Ⅲ的粒径范围在20-200μm，平均粒径为65μm。
按照上述过程活化后的催化剂Ⅲ加入浆态床费托合成反应器，评价活化催化剂的活性和选择性；费托合成反应条件为，反应温度250℃，反应压力2.9MPa，入口气速0.25m/s，氢碳比为3。
评价结果是：一氧化碳总转化率为96.5％，甲烷选择性为2.4％，二氧化碳选择性为14％。
实施例2
与实施例1的活化流程相同，不同的是活化反应器1内操作工艺中采用不同的温度曲线。
活化反应器1内的操作工艺为：保持原料气循环状态，空塔气速(即入口线速度)为0.05m/s，将5.0kg平均粒径为77μm的费托合成铁基催化剂首先通过氮气输送转移到活化反应器1内，利用原料气将反应器内的惰性气体置换至0.1％以下后，反应器升压至1MPa，保持空塔气速0.05m/s，活化反应器1开始程序升温，以10℃/升温速度升至180℃；调整空塔气速为0.9m/s，并以5℃/h升温速度升至265℃；调整空塔气速为0.05m/s，保持265℃恒温12h，活化过程结束，收集经活化后的催化剂Ⅳ。
活化后的催化剂收率为94.5％，进行粒度分析，所述得到的催化剂Ⅳ的粒径范围在38-230μm，平均粒径为73μm。
按照上述过程活化后的催化剂Ⅳ加入浆态床费托合成反应器，评价活化催化剂的活性和选择性；费托合成反应条件为，反应温度250℃，反应压力2.9MPa，入口气速0.25m/s，氢碳比为3。
评价结果是：一氧化碳总转化率为95.5％，甲烷选择性为2.5％，二氧化碳选择性为14％。
实施例3
与实施例1的活化流程相同，不同的是活化反应器1内操作工艺不同。
活化反应器1内的操作工艺为：保持原料气循环状态，空塔气速(即入口线速度)为0.05m/s，将5.0kg平均粒径为77μm的费托合成铁基催化剂首先通过氮气输送转移到活化反应器1内，利用原料气将反应器内的惰性气体置换至0.1％以下后，反应器升压至3MPa，调整空塔气速0.4m/s，活化反应器1开始程序升温，以10℃/升温速度升至140℃，恒温4h；保持空塔气速0.4m/s，以10℃/升温速度升至180℃；调整空塔气速为2.0m/s，并以5℃/h升温速度升至270℃；调整空塔气速为0.4m/s，保持270℃恒温12h，活化过程结束，收集经活化后的催化剂Ⅴ。
活化后的催化剂收率为90％，进行粒度分析，所述得到的催化剂Ⅴ的粒径范围在28-210μm，平均粒径为70μm。
按照上述过程活化后的催化剂Ⅴ加入浆态床费托合成反应器，评价活化催化剂的活性和选择性；费托合成反应条件为，反应温度250℃，反应压力2.9MPa，入口气速0.25m/s，氢碳比为3。
评价结果是：一氧化碳总转化率为97％，甲烷选择性为2.3％，二氧化碳选择性为14％。
实施例4
与实施例1的活化流程相同，不同的是：气固流化床活化反应器1的主反应段内径为1.5m，主反应段高为25m，其扩径段直径3.0米，扩径段高10米，活化反应器1总高度40m，活化反应器1内催化剂活化量可以达到5-15吨/批，用于说明本发明在大规模工业化中的应用。
活化反应器1内的操作条件为：将15吨催化剂首先通过氮气输送转移到活化反应器1内，之后将气源的混合载气切换为活化气体；保持空塔气速0.2m/s，反应器压力1MPa，活化反应器1开始程序升温，以10℃/升温速度升至120℃，恒温2h，继续以10℃/升温速度升至150℃；调整空塔气速到1.1m/s，并以5℃/h升温速度升至265℃；调整空塔气速为0.2m/s，保持265℃恒温12h，活化过程结束，收集经活化后的催化剂Ⅵ。
活化后的催化剂收率为93.5％，进行粒度分析，所述得到的催化剂Ⅵ的粒径范围在35-230μm，平均粒径为72μm。
按照上述过程活化后的催化剂Ⅵ加入浆态床费托合成反应器，评价活化后的催化剂的性能；费托合成反应条件为，反应温度250℃，反应压力2.9MPa，入口气速0.25m/s，氢碳比为3。
评价结果是：一氧化碳总转化率为96.5％，甲烷选择性为2.4％，二氧化碳选择性为14％。
通过上述实施例和对比例的结果可以看出，本发明的方法相对于现有技术中存在的采用单一流态化区域的情况，既能够保证甚至有效提高催化剂的收率、活化性能，又能最大程度降低催化剂的磨损以保证催化剂颗粒不因磨损而大幅减小。
具体地，通过实施例1与对比例1对比可知，虽然催化剂收率基本相同，但是本发明实施例1的催化剂活性和选择性明显高于对比例1。
实施例1与对比例2对比可知，虽然其催化剂的活性和选择性基本相同，但是实施例1的催化剂收率高于对比例2，且实施例1的催化剂的颗粒尺寸大于对比例2的催化剂颗粒尺寸，即表明对比例2的催化剂收率低且磨损严重，实施例1的催化剂收率高且磨损相对较少。
通过实施例1与实施例2、实施例3对比可知，活化反应过程中采用不同的工艺参数(例如升温曲线、恒温时间、空塔气速)会直接影响催化剂的收率和磨损以及催化剂的活化性能。
通过实施例1与实施例4对比可知，大规模生产时采用不同高度、不同内径的反应器会影响催化剂的收率和磨损以及催化剂的活化性能。
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 (6)

1.一种费托合成铁基催化剂的活化方法，包括：将待活化的费托合成铁基催化剂通过惰性气体输送到气固流化床反应器内，进行活化反应，其特征在于，所述活化反应包括多个阶段；在不同的阶段内，所述气固流化床反应器床层处于不同的流化态；其中，
所述活化反应依次包括升温脱水阶段、升温反应阶段和恒温稳定阶段；所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态、湍动流化态、快速流化态中的两种或三种的流化态；
所述升温脱水阶段和升温反应阶段之间的温度分界点为150-180℃，所述升温反应阶段和恒温稳定阶段之间的温度分界点为240-275℃；
在所述升温脱水阶段，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态；在所述升温反应阶段，所述气固流化床反应器床层处于湍动流化态或快速流化态；在所述恒温稳定阶段，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态。
2.根据权利要求1所述的活化方法，其中，在所述升温脱水阶段内设置恒温脱水阶段。
3.根据权利要求2所述的活化方法，其中，在所述恒温脱水阶段，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态。
4.根据权利要求3所述的活化方法，其中，所述恒温脱水阶段的温度为110-150℃。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的活化方法，其中，所述气固流化床反应器床层处于鼓泡流化态时，所述气固流化床反应器的气流入口线速度≥0.02m/s且＜0.5m/s；所述气固流化床反应器床层处于湍动流化态或快速流化态时，所述气固流化床反应器的气流入口线速度为0.5-3m/s。
6.根据权利要求5所述的活化方法，其中，所述气固流化床反应器床层处于湍动流化态或快速流化态时，所述气固流化床反应器的气流入口线速度为0.9-1.5m/s。
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