Процес регенерації відпрацьованого каталізатора на основі кобальту для синтезу фішера-тропша

Реферат: Процес регенерації відпрацьованого каталізатора на основі кобальту для синтезу ФішераТропша, який включає піддавання відпрацьованого дрібнодисперсного каталізатора на основі кобальту для синтезу Фішера-Тропша послідовно процедурі депарафінізації, яка включає гідрогеноліз, промивку або екстракцію розчинником або промивку або екстракцію розчинником з наступним гідрогенолізом, процедурі окислення і процедурі відновлення, тим самим регенеруючи каталізатор. Процедуру окислення проводять в повітрі і під тиском від 0,4 до 3,0 мПа. UA 98644 C2 (12) UA 98644 C2 UA 98644 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується кобальтових каталізаторів. Зокрема, даний винахід стосується процесу для регенерації відпрацьованого кобальтового каталізатору для синтезу ФішераТропша. Коли кобальтові каталізатори для синтезу Фішера-Тропша використовуються в синтезі Фішера-Тропша, вони втрачають активність, стаючи відпрацьованими. Заявником було встановлено, що існує можливість відновити активність каталізатору за допомогою процесу за цим винаходом. Отже, у відповідності до даного винаходу, пропонується процес для регенерації відпрацьованого кобальтового каталізатору для синтезу Фішера-Тропша, який включає піддавання відпрацьованого дрібнодисперсного кобальтового каталізатору для синтезу ФішераТропша послідовно депарафінізації, окисленню у повітрі та під тиском від 0,4 до 3,0 мПа і відновленню, чим забезпечується регенерація каталізатору. Коли це необхідно, тобто коли бажаною є подальша регенерація каталізатору, процес може включати піддавання каталізатору щонайменше одному додатковому циклу регенерації, який передбачає окислення під тиском від 0,4-3,0 мПа і наступне відновлення. Методики окислення і відновлення, які використовуються під час додаткового циклу регенерації, можуть бути схожими з тими, які було застосовано для початкової регенерації відпрацьованого каталізатору. Операція депарафінізації може включати гідрогеноліз; промивку або екстракцію розчинником; або промивку або екстракцію розчинником з наступним гідрогенолізом. Отже, наприклад, операція депарафінізації може включати піддавання відпрацьованого каталізатору екстракції парафіну з використанням відповідного розчиннику, такого як гексан або ксилен, до піддавання його гідрогенолізу за допомогою водню. Після депарафінізації каталізатор має вигляд сухого порошку і типово містить від 5 до 20 мас. % залишкового вуглецю/парафіну. Цей залишковий вуглець/парафін необхідно видалити на етапі окислення. Після операції депарафінізації і до окислення даний процес може включати пасивування каталізатору. Цю операцію можна здійснити, наприклад, за допомогою CO2 або розведеного кисню. Пасивування - це окислення зовнішнього кобальтового шару з метою зробити матеріал безпечним для поводження з ним. Коли кобальтовий каталізатор можна безпечно транспортувати з етапу депарафінізації, на якій здійснюється відповідна обробка, на етап окислення, на якому здійснюється операція окислення, то необхідність в пасивуванні відпадає. Операція окислення може включати піддавання депарафінованих часточок каталізатору кальцинації шляхом їх псевдозрідження у повітрі, при підвищеній температурі і підвищеному тиску від 0,4 до 3,0 мПа, внаслідок чого відбувається окислення часточок каталізатору. Більш конкретно, псевдозрідження депарафінованих часточок каталізатору може бути здійснене в реакційній камері під підвищеним тиском. Операція кальцинації включає нагрівання часточок каталізатору до температури T і витримку часточок каталізатору при температурі T впродовж певного періоду часу. Об'ємна швидкість через реакційну камеру під час псевдозрідження може бути в межах від 100 до 20000 млн/г каталізатору/годину. Типово, об'ємна швидкість може становити від приблизно 1000 до приблизно 3000 млн/г каталізатору/годину. Під час операції окислення об'ємна швидкість повітря може бути постійною. Часточки каталізатору можуть нагріватись до температури T зі швидкістю від 0,1 до 10°С/хв. Типово, часточки каталізатору можуть нагріватись зі швидкістю від приблизно 0,5 до приблизно 3°С/хв. Температура T, до якої часточки каталізатору нагріваються під час кальцинації, може бути в межах від 150 до 400°C. Типово, T може бути від приблизно 250°C до приблизно 350°C. Період часу, впродовж якого часточки каталізатору витримуються при температурі T, може бути в межах від 0,1 години до 24 годин. Типово, період часу, впродовж якого часточки каталізатору витримуються при температурі T, може бути в межах від 0,1 до 12 годин. Отже, процес за цим винаходом може включати піддавання депарафінованих часточок каталізатору псевдозрідженню в реакційній камері у повітрі та при підвищеній температурі з використанням постійної об'ємної швидкості в межах від 100 до 20000 мл н/г каталізатору/годину при нагріванні часточок каталізатору зі швидкістю від 0,1 до 10°С/хв. до температури від 150 до 400°C і витримку часточок каталізатору при цій температурі впродовж періоду часу від 0,1 години до 24 годин. Краще, щоб підвищений тиск, при якому здійснюється окислення, становив від 0,4 до 1,2 мПа. 1 UA 98644 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Тиск, при якому здійснюється окислення, може починатись з атмосферного тиску і підніматись впродовж етапу окислення до бажаного підвищеного тиску 0,4-3,0 мПа, а краще до 0,4-1,2 мПа. Окислення, таким чином, здійснюють у повітрі. Відновлення може здійснюватись, в принципі, за будь-якою методикою відновлення, відомою в цій галузі. Отже, відновлення може являти собою обробку часточок окисленого каталізатору газом-відновником, що містить водень, при підвищеній температурі і при тиску P, де P  0,08 мПа, тобто при атмосферному або підвищеному кисню. В одному варіанті здійснення даного винаходу процедура відновлення може включати на першому етапі активації - обробку часточок окисленого каталізатору газом-відновником, що містить водень, або газом, що містить азот, при першій швидкості нагрівання HR1, доки часточки не досягнуть температури T1, де 80°CT1180°C, щоб одержати частково оброблений попередник каталізатору; на другому етапі активації - обробку частково обробленого попередника каталізатору газомвідновником, що містить водень, при другій швидкості нагрівання HR2, де 0HR2HR1, впродовж часу t1, де t1 становить від 0,1 до 20 годин, щоб одержати частково відновлений попередник каталізатору; і після цього на третьому етапі активації - обробку частково відновленого попередника каталізатору газом-відновником, що містить водень, при третій швидкості нагрівання HR3, де HR3>HR2, доки частково відновлений попередник каталізатору не досягне температури T2, і підтримання частково відновленого попередника каталізатору при температурі T2 впродовж часу t2, де X2 становить від 0 до 20 годин, щоб одержати активований каталізатор на основі кобальту на підкладці для синтезу Фішера-Тропша, тобто регенерований каталізатор. Обробки на першому, другому і третьому етапах активації можуть бути здійснені з використанням псевдозрідженого шару часточок каталізатору. Перший етап активації починається тоді, коли часточки окисленого каталізатору перший раз піддаються обробці газом-відновником, що містить водень, або газом, що містить азот, при негайному застосуванні першої швидкості нагрівання HR1. Газ на першому етапі активації буде 3 мати об'ємну швидкість SV1. Переважно, 1SV135 м н/кг відновлюваного Co/год; але краще, 3 щоб 3SV115 м н/кг відновлюваного Со/год. «Відновлюваний кобальт» означає той кобальт, який може бути відновленим під час звичайного відновлення, наприклад коли каталізатор містить 20 мас. % кобальту і 50% кобальту можуть бути відновленими, то кількість відновлюваного кобальту становить 0,1 г/г каталізатору. Перший етап активації продовжується доти, доки часточки каталізатору не досягнуть температури T1. Переважно, 0,5°C/xв. HR110°C/xв., а краще 1°C/xв. HR12°C/xв. Другий етап активації починається тоді, коли часточки каталізатору вже досягли температури T1, і триває впродовж часу t1, як було описано раніше. Що стосується тривалості обробки на другому етапі активації, то переважно 1t110 годин, типово 2t16 годин. В одному варіанті здійснення даного винаходу на другому етапі активації часточки каталізатору можуть підтримуватись при температурі T1, тобто HR2=0. Отже, в цьому випадку температура T1 є температурою витримки, при якій часточки каталізатору витримуються впродовж часу обробки t1. Однак в іншому варіанті здійснення даного винаходу на другому етапі активації часточки каталізатору можуть нагріватись від температури T1 до температури Тн, де Тн>Т1, тобто HR2>0, і Тн