一種連續還原催化劑的裝置和方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及煤化工領域，具體地，涉及一種連續還原催化劑的裝置和一種連續還 原催化劑的方法。
【背景技術】
[0002] 費托合成是指以合成氣為原料在催化劑和適當反應條件下合成以石蠟烴為主的 液體燃料的工藝過程，是煤間接液化技術之一。費托合成于1923年由德國化學家F·費歇 爾和Η ·托羅普施開發，目前，以煤為原料通過費托合成法制取的輕質發動機燃料，在經濟 上尚不能與石油產品相競爭，但對具有豐富廉價煤炭資源，而石油資源貧缺的國家或地區 解決發動機燃料的需要，費托合成法具有巨大的應用價值。
[0003] 費托合成總的工藝流程主要包括煤氣化、氣體凈化、變換和重整、合成和產品精制 改質等部分。反應器采用固定床或流化床兩種形式。如以生產柴油為主，宜采用固定床反 應器；如以生產汽油為主，則用流化床反應器較好。鐵系氧化物和鈷系氧化物是較為常用的 費托合成催化劑，但是對費托合成反應具有催化作用的物質實際上是Fe 203和Co 304經還原 氣還原得到的Fe304、a -Fe、FexCy和Co ;因此在費托合成工藝中需要進行費托合成催化劑 的還原。
[0004] 費托合成催化劑的還原分為反應器器內還原和反應器器外還原。對于失活速率較 低的催化劑一般采用器內還原，還原結束后可直接切換到反應條件進行反應；對于穩定性 欠佳的催化劑，隨著運行時間的延長，催化劑的活性逐漸降低，當降低到一定階段，催化劑 需要在線更新，補充新的催化劑需要在獨立的反應器為進行還原，無法實現連續還原。如 果直接將催化劑添加到合成反應器中進行還原，由于添加后的催化劑處于水分很高的狀態 (此時反應器中的水的分壓可能占到總壓的20% )，將導致還原不充分，并容易造成催化劑 的燒結和破碎。由于流化床反應器和漿態床反應器進行還原，催化劑處于流態化或攪拌作 用下強制流動，還原過程容易對催化劑造成磨損。且在流化床或漿態床中進行還原，氣體的 置換時間較長，不容易控制指定的活性相。
[0005] 因此，已有的還原費托合成催化劑的技術存在操作復雜和最終液態產物的固含量 較高的缺陷。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是克服已有的還原費托合成催化劑的技術存在操作復雜和最終液 態產物的固含量較高的缺點，提供一種能夠連續操作并且能夠降低最終液態產物的固含量 的裝置和方法。
[0007] 為了實現上述目的，本發明提供了一種催化劑連續還原的裝置，該裝置包括至少 一個儲料罐、至少一個還原氣輸送管道、至少一個回轉反應器、至少一個氣固分離器和至少 一個收料罐；其中，所述儲料罐上設置有催化劑入口和催化劑出口；所述回轉反應器上設 置有進料口和出料口；所述催化劑出口與所述進料口之間設置有催化劑密封輸送通道；所 述催化劑密封輸送通道與所述回轉反應器的所述進料口之間動態密封連通；所述還原氣輸 送管道的出氣口連通在所述儲料罐上或者連通在所述催化劑密封輸送通道上；所述出料口 與所述氣固分離器之間動態密封連通；所述氣固分離器的固體料端與所述收料罐連通。
[0008] 本發明還提供了一種催化劑連續還原的方法，該方法包括如下步驟：(a)將待還 原的催化劑與還原氣混合，得到第一混合物料；(b)將所述第一混合物料經過催化劑密封 輸送通道導入至與所述催化劑密封輸送通道動態密封連接的回轉反應器中，在回轉條件下 進行還原，得到含有還原產物的第二混合物料；（c)將所述第二混合物料導出至與所述回 轉反應器動態密封連接的氣固分離器中進行氣固分離；并且將分離得到的固體與液態介質 混合。
[0009] 通過上述技術方案，本發明能夠實現對催化劑的連續還原，并且操作簡單，而且能 夠避免還原過程中對催化劑的磨損而降低了最終液態產物的固含量。
[0010] 本發明的其他特征和優點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0011] 附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0012] 圖1是作為本發明一種優選的實施方式的裝置的示意圖。
[0013] 圖2是作為本發明另外一種優選的實施方式的裝置的示意圖。
[0014] 附圖標記說明
[0015] 1 回轉反應器 11進料口
[0016] 12第一高壓軟管 13出料口
[0017] 14第二高壓軟管
[0018] 2 儲料罐 20催化劑出口
[0019] 21第一惰性氣體進口 22真空抽氣口
[0020] 23催化劑入口 24螺旋喂料機
[0021] 25催化劑密封輸送通道 26計量秤
[0022] 3 還原氣輸送管道
[0023] 4 氣固分離器 41差壓卸料器
[0024] 42穩壓閥
[0025] 5 收料罐 51還原催化劑出口
[0026] 52第二惰性氣體入口 53液體介質入口
【具體實施方式】
[0027] 以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發明，并不用于限制本發明。
[0028] 在本發明中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如"上、下、底、頂"通常是在 本發明提供的裝置正常使用的情況下定義的，具體地可參考圖1所示的圖面方向，"內、外" 是指相應輪廓的內和外。需要說明的是，這些方位詞只用于說明本發明，并不用于限制本發 明。
[0029] 參考圖1和圖2,本發明提供了一種催化劑連續還原的裝置，該裝置包括至少一個 儲料罐2、至少一個還原氣輸送管道3、至少一個回轉反應器1、至少一個氣固分離器4和至 少一個收料罐5 ;其中，所述儲料罐2上設置有催化劑入口 23和催化劑出口 20 ;所述回轉反 應器1上設置有進料口 11和出料口 13 ;所述催化劑出口 20與所述進料口 11之間設置有 催化劑密封輸送通道25 ;所述催化劑密封輸送通道25與所述回轉反應器1的所述進料口 11之間動態密封連通；所述還原氣輸送管道3的出氣口連通在所述儲料罐2上或者連通在 所述催化劑密封輸送通道25上；所述出料口 13與所述氣固分離器4之間動態密封連通；所 述氣固分離器4的固體料端與所述收料罐5連通。
[0030] 其中，所述儲料罐2用于儲存和/或預處理待還原的催化劑；所述還原氣輸送管道 3用于引入還原氣；所述回轉反應器1為還原反應發生的場所，并且由于可以通過動態密封 連通向所述回轉反應器1中連續進行加料和卸料，由此實現了對催化劑的連續還原。
[0031] 根據本發明提供的裝置，其中，優選地，所述儲料罐2上設置有第一惰性氣體進口 21、真空抽氣口 22和計量秤26。其中，所述第一惰性氣體進口可以用于導入氮氣等惰性氣 體；所述真空抽氣口 22能夠抽出加入所述待還原的催化劑所帶入的氣體；所述計量秤26 的作用為計量進入所述回轉反應器1中的催化劑的重量。
[0032] 根據本發明提供的裝置，其中，優選地，所述催化劑密封輸送通道25中設置有螺 旋喂料機24,所述還原氣輸送管道3的出氣口連通在所述催化劑密封輸送通道25上；且在 物料輸送方向上，所述還原氣輸送管道3的出氣口位于所述螺旋喂料機24之后。其中，所 述螺旋喂料機24能夠控制所述儲料罐2中待還原的催化劑的導出量。
[0033] 根據本發明提供的裝置，其中，所述儲料罐2可以為一臺或多臺，優選地，參考圖 2,所述儲料罐2為并聯連接的至少二臺。其中，至少有二臺所述儲料罐2能夠交替導出催 化劑，以維持催化劑連續地導入所述回轉反應器1。例如，其中一臺所述儲料罐2可以處于 加入催化劑、抽出氣體或充入第一惰性氣體至壓力平衡的狀態；其中另外一臺所述儲料罐 2可以處于導出催化劑的狀態。其中，至少二臺所述儲料罐2可以分別獨立地連接有催化 劑密封輸送通道25。多個催化劑密封輸送通道25可以匯合。多個催化劑密封輸送通道25 中可以獨立地設置有螺旋喂料機24。
[0034] 根據本發明提供的裝置，其中，在所述裝置中一方面要使得催化劑的還原在密封 條件下進行，另一方面要實現回轉反應器1能夠維持回轉狀態，因此優選地，所述催化劑密 封輸送通道25與進料口 11之間的所述動態密封以及出料口 13與氣固分離器4之間的所 述動態密封的方式各自獨立地為自封式壓緊型密封、自封式自緊型密封、旋轉軸油封、液壓 缸導向支撐型密封和液壓缸防塵圈型密封中的至少一種。
[0035] 根據本發明提供的裝置，其中，優選地，所述催化劑密封輸送通道25與所述進料 口 11之間通過第一高壓軟管12動態密封連通；所述出料口 13與氣固分離器4之間通過第 二高壓軟管14動態密封連通。
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