综述
F-T合成的基本原料为合成气，即CO和H2。F-T合成工艺中合成气来源主要有煤、天然气和生物质。以煤为原料，通过加入气化剂，在高温条件下将煤在气化炉中气化，然后制成合成气（H2+CO），接着通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程便是煤的间接液化技术。煤间接液化工艺主要有：Fischer-Tropsch 工艺和莫比尔（Mobil）工艺。
典型的Fischer-Tropsch工艺指将由煤气化后得到的粗合成气经脱硫、脱氧净化后，根据使用的F-T合成反应器，调整合成气的H2/CO 比，在反应器中通过合成气与固体催化剂作用合成出混合烃类和含氧化合物，最后将得到的合成品经过产品的精制改制加工成汽油、柴油、航空煤油、石蜡等成品。F-T合成早已实现工业化生产，早在二战期间，德国的初产品生产能力已到达每年66万吨[1] (Andrei Y Khodakov, Wei Chu, Pascal Fongarland. Chem. Rev. Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer?Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels. 2007, 107, 1692?1744 )。二战之后，由于石油的迅述兴起，间接液化技术一度处于停滞状态。期间，南非由于种族隔离制度而被“禁油”，不得不大力发展煤间接液化技术。但是随着70年代石油危机的出现，间接液化技术再次受到强烈关注。同时，由间接液化出来的合成液体燃料相比由原油得到的燃料产品具有更低的硫含量及芳烃化合物[1]，更加环保。80年代后，国际上，一些大的石油公司开始投资研发GTL相关技术和工艺[1]。目
前南非建有3座间接液化厂。马来西亚(Shell公司)和新西兰(Mobil 公司)各建有一座天然气基间接液化厂。(Mark E. Dry. Catalysis Today. The Fischer–Tropsch process: 1950–2000. 71 (2002) 227–241.)
我国是煤炭大国，煤种齐全，然而石油资源贫乏，十分依赖进口。发展煤间接液化技术不仅可以缓解石油进口压力，同时也是对在我国实施洁净煤技术的有力推动。在国内，潞安、伊泰和神华等煤炭企业也在实施基于铁基浆态床合成油技术的10万吨级规模工业示范，中石化和潞安也完成了基于钴基固定床合成油技术的干吨级工业侧线试验【3】。（孙予罕, 陈建刚, 王俊刚, 贾丽涛, 侯博, 李德宝, 张娟. 催化学报. 费托合成钴基催化剂的研究进展. 2010,31:8.）
当前F-T合成工艺分两类【2】：高温费托合成和低温费托合成。南非索萨（Sasol）公司的高温费托合成工艺使用Fe基催化剂，温度在300-350℃之间，主要生产汽油和直链低分子量烯烃。低温费托合成使用Fe基或Co基催化剂，温度在200-240℃之间，主要生产高分子量直链石蜡烃。
F-T合成涉及的主要反应：
(1) 烃类生成反应
CO + 2nH2 → [－CH2－]n + nH2O ΔH(227)=-165kJ
℃
R
(2) 水气变换反应
CO + H 2O → H 2 + CO 2 R ΔH (227)=-39.8kJ
℃[4]
贺永德主编. 现代煤化工技术手册（M ）. 北京:化学工业出版社. 2011 副反应主要有：
（1）甲烷生成反应：CO + 3H 2 → CH 4 + H 2O
2CO + 2H 2 → CH 4 + CO 2
CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2O
（2）醇类生成反应： n CO + 2nH 2 → CnH 2n+1OH +（n-1）H 2O
（2n-1）CO + 2nH 2 → C n H 2n+1OH +（n-1）H 2O
3nCO + （n+1）H 2 O → C n H 2n+1OH +2nCO 2
（3）醛类生成反应：（n +1）CO + （2n+1）H 2 → C n H 2n+1CHO +nH 2O
（n+1）CO + （n+1）H 2 → C n H 2n+1CHO +nCO 2
（4）生成碳的反应：2CO → C + CO 2
CO + H 2 → C + H 2O [5]（高普生, 张德祥. 煤液
化技术. 化学工业出版社. 2004）
催化剂的反应有：
（1）催化剂的氧化-还原反应（M为催化剂金属成分）
yH2O + xM → M x O y + yH2
yCO2 + xM → M x O y + yCO
（2）催化剂本体碳化物生成反应
yC +xM → M x C y[4]
虽然原料只有CO和H2，但是F-T合成反应产物却比较复杂，产品碳数分布宽。且在不同条件下，产物不同，所以F-T合成的机理很复杂。目前，由于不同研究者的侧重点不同，对F-T合成机理的认识必然存在争论和不同点。普遍认同的观点是：CO在催化剂的表面活性中心上的解离是F-T合成最基本的重要步骤。弄清楚合成反应机理有助于解决反应的起始，链增长以及产物分布和动力学研究问题。[4]
下面例举几种经典的F-T合成机理。
1.表面碳化物机理
表面碳化物机理首先由Fischer和Tropsch提出[5]（Fischer, F., Tropsch H., Synthesis of petroleum at atmospheric pressure from gasification products of coal. Brennstoff-Chemie, 1926, 7: 97-104）。作者根据Fe、Ni、Co等金属单
独和CO反应时都可生成各自的碳化物，而后者又能加氢转化为烃
类的事实认为当CO和H2同时和催化剂接触时，CO首先在催化剂
表面离解形成，如图1。
图1
金属碳化物，后者经还原形成亚甲基(-CH2-)中间体，然后聚合生成烯烃、烷烃产物（如图1）。这是最早提出的费-托合成反应机理，可以很好地描述直链烃类产物的生成，但不能合理解释支链或含氧化合物的生成，同时不能解释由CO生成表面碳化物的速率明显低于液态烃的生成速率这个现象。另外，金属Ru并不能形成稳定的碳化物，但它在费-托合成中却是非常有效的催化剂。
2.表面烯醇中间体缩聚机理
鉴于碳化物机理的不足，Anderson等[6]（Storch H.H., Goulombic N., Anderson R.B., The Fischer-Tropsch and related syntheses. New Y ork: Wiley, 1951）提出了一个较碳化物机理更能详细的解释费-托合成产物分布的表面烯醇中间体缩聚机理。该理论认为：H2与CO同时在催化剂表面发生化学吸附，反应生成表面烯醇络合物HCOH（甲醛），链的引发由在两个表面烯醇络合物HCOH之间脱水而形成C-C键，然后氢化，其中一个碳原子从催化剂表面释放，形成C2络合物。之后再次脱水、氢化，在链末端的羟基基团上，链继续增长（见图2）。未氢化的中间物脱附生成醛，并继续反应生成醇、羧酸或酯。烃可以通过醇脱水或通过吸附络合物的断裂生成。该机理的最大缺陷是HCOH这一中间体以及按照这个机理生成的一些含氧化合物中
间体的存在尚缺乏直接的实验检测证据，而只是间接推测。
图2
[7](Burtron H. Davis. Fischer–Tropsch synthesis: current mechanism and futuristic needs. Fuel Processing Technology 71 2001 157–166.)
3.CO 插入机理
Pichler等[8](Pichler H., Schluz H., Neuere Erkenntnisse auf dem Gebiet der Synthese von Kohlenwasserstoffen aus CO und H2(New insights in the area of the synthesis of hydrocarbons from CO and H2). Chemie Ingenieur Technik, 1970, 42(18): 1162-1174)受均相
有机金属催化剂作用机理的影响，提出了费-托合成也可能从CO在金属-氢键中插入开始链引发的主张。这个机理的重要特点是假定在CO 加氢形成甲酰基后，能进一步加氢生成桥式氧化亚甲基物种，后者则进一步加氢和脱水生成碳烯和甲基，经过CO在金属-氢键，金属-烷基键中反复的插入和加氢形成C-C键完成链的增长（见图3）。该机理较其他机理更详细地解释了直链产物的形成过程，但在解释产物中大部分为直链烃而只有少量支链烃时，只能根据产生直链烃和支链烃的相对速率来确定，而这些基元反应的速率目前是无法测定的。这个机理并未在费-托合成条件下获得任何直接的证明，在费-托合成高温高压的反应条件下通过CO的插入生成各种表面化合物的可能性是值得怀疑的，而且从乙酰基还原至乙基也缺乏实验证据。在后来的研究中，Henrici-Olive等[9](Henrici-Olive G,Olive S,Die Fischer-Tropsch Synthese: Molekular gewichtsverteilung der primarprodukte and reactionsmechanismus(The Fischer-Tropsch synthesis: molecular weigth distribution of primary products and reaction mechanism). Angewandte Chemie, 1976, 88(5): 144-150)在羰基插入机理中进一步引入了均相配位催化中的基元反应—氧化加成的概念，提出在金属-氢键中插入的CO可通过H2的连续氧化加成反应还原成产物，但这和早期的羰基插入机理存在同样的缺陷，而且反应中水的还原脱离也值得怀疑。
图3
[7](Burtron H. Davis. Fischer–Tropsch synthesis: current mechanism and futuristic needs. Fuel Processing Technology 71 2001 157–166.)
4.碳烯插入机理
1978年以前，以金属有机化合物均相催化反应机理为依据的CO非离解吸附和插入的理论，在探讨费-托合成反应机理时占有统治地位。但自从由表面分析手段测得对费-托合成具有高催化活性的Fe、Co、Ni、Ru等都具有使CO离解的能力，而活性不高的Pd、Pt、Rh等又难于使CO离解的信息后，碳化物理论又重新活跃了起来[10]( Joyner R.W., Mechanism of hydrocarbon synthesis from carbon monoxide and hydrogen. Journal of Catalysis,
1977,50(1): 176-180 )，逐渐形成了现在已得到普遍接受的现代碳化物机理——碳烯插入机理[11-13](Brady III, R.C., Pettit R., Reactions of diazomethane on
transition-metal surfaces and their relationship to the mechanism of the Fischer-Tropsch reaction. Journal of the American Chemical Society, 1980,102(19): 6181-6182
Brady III, R.C., Pettit R., Mechanism of the Fischer-Tropsch reaction. The chain propagation step. Journal of the American Chemical Society, 1981,103(5): 1287-1289.
Biloen P., Sachtler W.H.M., Mechanism of hydrocarbon synthesis over Fischer-Tropsch catalysts. Advances in Catalysis, 1981, 30: 165-216)。
图4 费-托合成碳烯插入机理—表面亚甲基生成过程图解
图5 费-托合成碳烯插入-烷基中间体机理链增长过程图解
图6 费-托合成碳烯插入机理—烷烃生成过程图解
早期的碳烯插入理论可以描述为：CO在金属表面先离解成表面碳和表面氧，表面氧因催化剂、合成气组成、反应条件的不同生成H2O和CO2，而表面碳则加氢依次生成碳的各种氢化物(亚甲基)（见图4）。链的增长则通过亚甲基和表面的碳烯反应开始，而
图7 费-托合成碳烯插入机理—含氧化合物生成过程图解
图8 费-托合成碳烯插入-烯基中间体机理图解
后再通过碳烯的插入来完成，而催化剂表面上的烷基进行β消除，既可生成烯烃使链终止（见图5），产物中的烷烃则是由烯烃重新吸附后加氢获得的（见图6），含氧化合物的生成是由CO插入来完成的（见图7）。但是该理论不能较好地解释以下几个现象：（1）费-托合成产物中C2物种偏离Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布规律；（2）费-托合成可形成少量的异构产物。（3）在费-托合成条件下金属表面氢化物经过β消除最终形成α—烯烃的假定可信度较低。Turner 等人[14]（Turner M.L., Long H.C., Shenton A., et al. The alkenyl mechanism for Fischer-Tropsch surface methylene polymerisation; the reactions of C2 probes with CO-H2 over rhodium catalysts. Chemistry-A European Journal, 1995,1: 145-152
Turner M.L., Long H.C., Shenton A. et al. The alkenyl mechanism for Fischer-Tropsch surface methylene polymerisation; the reactions of vinylic probes with CO/H2 over rhodium catalysts.
Chemistry-A European Journal, 1995,1: 549-556）对该机理进行了补充，提出了碳
烯插入—烯基中间体机理，认为碳烯插入后在金属表面形成了金属-烯基中间体，而不是早期碳烯插入机理认为的金属-烷基中间体（见图8）。
5.环状金属配合物中间体机理
随后，Dry[15]（M.E. Dry, Catal. Process., Proc. S. African Catal. Soc. Meeting, October. 1993.）在碳烯插入机理的基础上又提出了环状金属配合物中
间体理论。该理论的特点是CO离解加氢生成的亚甲基首先和金属
形成烷烃-金属环状配合物，链增长则通过亚甲基在烷烃-金属环
状配合物中不断的插入来完成（见图9）。亚甲基插入过程会受
到环状化合物空间位阻的影响，使亚甲基更容易进攻a键完成插入，而且随着R的链长增加，这种趋势会更显著，从而可以解释
随着链长度增加，费-托合成产物的异构化程度降低的特点。该理
论还可以很好地解释关于费-托合成产物的其它一些特点：（1）
费-托合成主要生成直链产物，芳环类产物只有在高温下才能生成；（2）产物中烯烃与烷烃的比例明显高于动力学预测值；（3）费-
托合成主要生成α-烯烃；（4）费-托合成生成的异构产物中主要
是2-甲基异构产物。
图9 费-托合成碳烯插入-环状金属配合物中间体机理图解
[7](Burtron H. Davis. Fischer–Tropsch synthesis: current mechanism and futuristic needs. Fuel Processing Technology 71 2001 157–166.)
从以上费-托合成反应机理研究的不同角度考虑，可以认为在复杂的费-托合成反应体系中可能不存在单一的反应机理，或许费-托合成产物分布最终受几种反应机理共同作用(譬如CO在催化剂表面上同时进行离解与不离解吸附已成为事实)，只不过某种反应
机理在反应中起着主要的制约作用。以前对费-托合成反应机理的
探索都是从催化剂表面或反应的宏观体现所获得的信息进行的，
还不能深入到费-托合成反应中催化剂活性中心的本质中去，这或
许是受到目前研究手段的限制所致。可以预见随着表面科学技术
的进步，将来从催化剂活性中心上洞察费-托合成反应行为可能会
真正展示出费-托合成反应机理的本质。
F-T合成产品的分布主要受催化剂的选择性等因素的影响，因此，如何高选择性地获得目的产物，同时抑制甲烷的生成是改进F-T合成技术的重要方向。催化剂表面上碳化物种的链增长过程决定了F-T合成产物的分布，而这一过程可以从本质上反映催化剂的选择性。F-T合成产物分布是催化剂表面碳物种链增长过程的宏观体现。因此，由宏观事实去推知催化剂表面上的链增长过程成为研究者研究和探索新催化剂的重要途径。目前研究者在对F-T合成产物分布研究中已经提出的有ASF分布模型，双-α分布模型和T-W分布模型等模型。[4]
第七章 F-T合成试题 一、填空题 1、F T合成是和在1925年首先研究成功的。 2、20世纪50年代初期，中国建成了一个F-T合成工厂即。 3、F-T合成可能得到的产品包括和，以及、。 4、F-T合成催化剂分为和。 5、复合催化剂采用制成。 6、沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为、和。 7、液态油通过蒸馏分离可得到和。 8、SASOL一厂工艺经净化后的煤制合成气分两路进入 和。 9、在F-T合成中，反应器类型有多种，在SASOL厂生产中使用了和两种装置。 10、催化剂组成为9.0～Fe；0. 9%K／硅沸石-2，硅沸石-2具有，具有较小的， 有利于。 11、熔铁型催化剂主要应用的装置是。 12、铁催化剂是活性很好的催化剂，用在固定床反麻器的中压合成时，反应温度为。 13、柴油的十六烷值约为，汽油的辛烷值为。 14、F-T合成原料气中新鲜气占，循环气占。 15、SASOL二厂工艺流程中净化后的合成气经反应后，合成产物首先．将反应生成 的和冷凝下来。水经氧化得和，液态油经、 可得汽油。 16、在SMFT合成模试工艺流程中一段反应器为，采用；二段反应器为，采用， 对一段产物进行改质以提高油品质量和收率，简化后处理工序。 17、F-T合成采用沉淀铁催化剂的固定床反应器，空速为；采用熔铁催化剂的气流床 反应器，空速为。 二、名词解释 1、F-T合成法 2、MFT合成
3、SMFT合成 4、担载型催化剂 5、熔铁型催化剂的制备原理 6、积炭反应 三、判断正误 1、单一催化剂主要有钌、镍、铁和钴．其中只有钌被用于工业生产。（） 2、SASOL一厂的合成产物中的蜡经减压蒸馏可生产中蜡(370～500℃)和硬蜡(>500℃)， 可分别加氢精制。（） 3、SASOL一厂工艺的气流床反应器主要产物为柴油。（） 4、F-T合成反应温度不宜过高，一般不超过400℃，否则易使催化剂烧结，过早失去 活性。（） 5、当合成气富含氢气时，有利于形成烷烃。（） 6、用含碱的铁催化剂生成含氧化合物的趋势较大，采用低的V(H2)/V(CO)比，高压和大空 速条件进行反应，有利于醇类生成，一般主要产物为甲醇。（） 7、积炭反应为放热反应。（） 8、从动力学角度考虑，温度升高，反应速度加快，同时副反应速度也随之加快。（） 9、SASOL一厂流程中将冷凝后的余气先脱除C02．二厂流程中将余气直接分离，然后进 行深冷分离成富甲烷、富氢、C2和C3～C4馏分，可以获得高产值的乙烯和乙烷组分。 （） 10、浆态床反应器结构复杂，投资费用高。（） 11、气流床反应器由反应器和催化剂沉降室组成。（） 12、原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量少，易使 催化剂床层温度降低。（） 四、回答问题 1、简述F-T合成的反应原理。 2、F-T合成应中铁系催化剂包括哪些类型? 3、简述复合催化剂的作用。 4、简述F-T合成反应需在等温条件下进行的原因。
低温费托合成工业化技术开发 上海兖矿能源科技研发有限公司 二○○八年六月
目录 一、前言 (1) 二、催化剂实验室研究开发 (1) 三、催化剂工业化技术研究开发 (2) 四、低温费托合成中试研究开发 (3) 4.1建设规模和主要设计思想 (3) 4.2 工艺路线和流程 (4) 4.3原料气体组成 (4) 4.4反应器和其它主要设备 (4) 4.5 建设与运行概况 (5) 4.6 合成中试装置运行情况 (5) 4.7 产品的深加工 (7) 五、低温费托合成过程模拟与工业装置设计基础的建立 (9) 六、自主知识产权技术与成果 (11) 6.1 专利 (11) 6.2 成果 (11) 七、结论 (12) 附件 (13) 本文件为上海兖矿能源科技研发有限公司所有，未经本公司书面许可，不得复制、不得将本文件全部或 部分内容用于本项目以外的其它目的或以任何形式提供给第三方或发表
低温费托合成工业化技术开发 一、前言 石油是保障国家经济命脉和政治安全的重要战略物资，是关系到国计民生的重要能源。在石油供应方面，目前我国已成为全球第二大石油消费国和进口国，2005年原油和成品油净进口量为1.3617亿吨，2006年原油和成品油净进口量达到1.6287亿吨，同比增长19.6%，我国对石油的依存度从2005年的42.9%飙升至2006年的47%。随着我国经济的进一步发展，石油的供需矛盾将更加突出。 为了实现全面建设小康社会的目标和国家的长治久安，必须实行可持续发展的石油天然气资源供需战略，而以我国储量丰富的煤为原料将其转化成液体油品是解决我国石油供应短缺的重要途径之一，因而受到国家政策的支持和国内外有实力的大企业的关注。 上海兖矿能源科技研发有限公司自2002年下半年起开始进行低温费托合成煤间接液化工业化技术的研发。目前，已成功开发出具有我国自主知识产权的低温费托合成煤间接液化制油成套技术；以此技术为基础的百万吨级低温费托合成煤间接液化制油工业示范项目正在按计划、有序积极推进。 技术的研发过程得到了国家“863”计划的支持，先后承担了“煤间接液化催化剂及工艺关键技术”国家十五“863”计划课题1项，“100万吨级低温费托合成油技术”、“煤间接液化油电联产系统优化集成与设计技术”、“百万吨级煤间接液化及电联产系统工业试验与示范”国家十一五“863”计划课题3项。 二、催化剂实验室研究开发 催化剂的开发研究是浆态床费托合成煤间接液化技术开发的关键之一。 在实验室内，通过反复实验对催化剂的组成和制备条件进行了深入研究，开发了铁基浆态床费托合成催化剂YET-FTS-01T，并对催化剂进行了全面的物性表征和反应性能的评价。催化剂的表征评价结果表明，实验室开发的催化剂，其本文件为上海兖矿能源科技研发有限公司所有，未经本公司书面许可，不得复制、不得将本文件全部 或部分内容用于本项目以外的其它目的或以任何形式提供给第三方或发表
费-托合成（煤间接液化介绍，包括催化技术、反应器以及国内正在进行项目介绍） 间接液化概念 间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。 间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。 在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。 煤间接液化技术的发展 煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer 和Hans Tropsch 于1923首先发现的并以他们名字的第一字母即F-T 命名的，简称F-T合成或费托合成。依靠间接液化技术，不但可以从煤炭中提炼汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且还可以提炼出航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、石蜡等多种高附加值的产品。 自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可生成烃类化合物以来，费托合成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治因
素而盛衰不定。费托合成率先在德国开始工业化应用，1934年鲁尔化学公司建成了第一座间接液化生产装置，产量为7万吨/年，到1944年，德国共有9个工厂共57万吨/年的生产能力。在同一时期，日本、法国、中国也有6套装置建成。 二十世纪五十年代初，中东大油田的发现使间接液化技术的开发和应用陷入低潮，但南非是例外。南非因其推行的种族隔离政策而遭到世界各国的石油禁运，促使南非下决心从根本上解决能源供应问题。考虑到南非的煤炭质量较差，不适宜进行直接液化，经过反复论证和方案比较，最终选择了使用煤炭间接液化的方法生产石油和石油制品。SASOL I厂于1955年开工生产，主要生产燃料和化学品。20世纪70年代的能源危机促使SASOL建设两座更大的煤基费托装置，设计目标是生产燃料。当工厂在1980和1982年建成投产的时候，原油的价格已经超过了30美元/桶。此时SASOL的三座工厂的综合产能已经大约为760万吨/年。由于SASOL 生产规模较大，尽管经历了原油价格的波动但仍保持赢利。南非不仅打破了石油禁运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费托合成技术工业化的国家。1992和1993年，又有两座基于天然气的费托合成工厂建成，分别是南非Mossgas 100万吨/年和壳牌在马来西亚Bintulu 的50万吨/年的工厂。 除了已经运行的商业化间接液化装置外，埃克森－美孚（Exxon-Mobil），英国石油（BP-Amoco），美国大陆石油公司（ConocoPhillips）和合成油公司（Syntroleum）等也正在开发自
关于煤间接液化技术“费-托合成”的学习报告 报告说明 F-T合成作为煤的间接液化的重要工艺，有着广泛的应用。本文将分别报告作者在F-T合成的基本原理、高低温工艺、催化剂以及F-T合成新工艺的学习情况。在以上学习的基础上，报告末尾有本人对F-T合成工艺改进的一点设想和建议。 一、F-T合成的基本原理 主反应 生成烷烃： nCO+2n+1H2==C n H2n+2+nH2O(1) n+1H2+2nCO==C n H2n+2+nCO2(2) 生成烯烃： nCO+2n H2==C n H2n+nH2O(3) n H2+2nCO==C n H2n+nCO2(4) 副反应 生成含氧有机物： nCO+2n H2==C n H2n+nH2O(5) nCO+(2n?2)H2=C n H2n O2+(n?2)H2O(6) n+1CO+2n+1H2==C n H2n+1CHO+nH2O(7) 生成甲烷： CO+3H2==CH4+H2O(8) 积碳反应： CO+H2==C+H2O(9) 歧化反应： 2CO==C+C O2(10) F-T合成利用合成气在炉内反应生成液体燃料，1-4式为目标反应，其中1
和3是生产过程中主要反应。其合成的烃类基本为直链型、烯烃基本为1-烯烃。5-7式会生成含氧有机物的反应会降低产品品质；8式生成甲烷虽然是优质燃料但价值不高（原料合成气也为气体），往往需要分离出来进行制氢，构成循环；积碳反应主要是会对催化剂产生影响，温度过高时积碳反应产生的碳会镀在催化剂上（结焦现象），堵塞孔隙，造成催化剂失效。 二、高温工艺与低温工艺 反应温度不同，F-T 合成液体产物C 数目也不同（或者说选择性不同），基本上呈温度变高，碳链变短的趋势。低温工艺约在200-240摄氏度下反应，即可使用Fe 催化剂也可用Co 系催化剂，后者效果较好，产物主要是柴油、润滑油和石蜡等重质油品。高温工艺约在350摄氏度情况下反应，一般使用熔铁催化剂，产品主要是小分子烯烃和汽油。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图1反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 2 46 5 3 1 1-合成气注入通道；2-均布段；3-冷却管道；4- 反应段；5-分离段；6-输出通道；（吴尧绘制）
关于煤间接液化技术“费-托合成”的学习报告报告说明 F-T合成作为煤的间接液化的重要工艺，有着广泛的应用。本文将分别报告作者在F-T合成的基本原理、高低温工艺、催化剂以及F-T合成新工艺的学习情况。在以上学习的基础上，报告末尾有本人对F-T合成工艺改进的一点设想和建议。 一、F-T合成的基本原理 主反应 生成烷烃： (1) (2) 生成烯烃： (3) (4) 副反应 生成含氧有机物： (5) (6) (7) 生成甲烷： (8) 积碳反应： (9) 歧化反应：
(10) F-T合成利用合成气在炉内反应生成液体燃料，1-4式为目标反应，其中1和3是生产过程中主要反应。其合成的烃类基本为直链型、烯烃基本为1-烯烃。5-7式会生成含氧有机物的反应会降低产品品质；8式生成甲烷虽然是优质燃料但价值不高（原料合成气也为气体），往往需要分离出来进行制氢，构成循环；积碳反应主要是会对催化剂产生影响，温度过高时积碳反应产生的碳会镀在催化剂上（结焦现象），堵塞孔隙，造成催化剂失效。 二、高温工艺与低温工艺 反应温度不同，F-T合成液体产物C数目也不同（或者说选择性不同），基本上呈温度变高，碳链变短的趋势。低温工艺约在200-240摄氏度下反应，即可使用Fe催化剂也可用Co系催化剂，后者效果较好，产物主要是柴油、润滑油和石蜡等重质油品。高温工艺约在350摄氏度情况下反应，一般使用熔铁催化剂，产品主要是小分子烯烃和汽油。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图错误!未指定顺序。反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 固定床反应器（Arge反应器） 由于催化剂到冷却界面的传热距离限制，固定床式反应器要想法设法增大表面积。早期由于管式反应器直径过大而采取了层炉式反应器，然而由于散热和催化剂利用效率的问题而不被广泛使用。随后的发展趋势就是反应器内“管”越来越多、越来越细；1955年Sasol公司开发了内含2052根直径50毫米“管”的固定床反应器；1990年Shell公司开发了内含26150根直径26毫米“管”的反应器。而“管越多、越细”，反应器的效率和生产能力也越高（这点后面要提到）。 这种反应器优点易于操作运行，产品易于分离，适用于蜡生产；但是缺点也很明显，由于此类反应器温度分布不均，其温度需要控制在较低水平，影响反应速率和产率，以及因此带来的对于催化剂细度的要求，使得催化剂利用效率低，用量大；同时反应器由于承受压降厚度较大，铁催化剂定期更换要求复杂的网络结构，加大了设备成本。 浆态床反应器
实习报告 工作单位:潞安煤基清洁能源有限公司姓名:某某
报告题目: 费托岗位实习报告 实习时间: 2015.09.16—2016.01.31 实习单位:潞安天脊化工有限公司 指导老师:某师父 实习人员:某某 完成时间:2016.01.24
目录 序言.......................................................... - 0 - 第一章实习单位概况及工艺流程................................... - 1 - 1.1实习单位概况............................................. - 1 - 第二章工艺流程简述............................................. - 2 - 2.1 工艺原理................................................ - 2 - 2.2 工艺流程说明............................................ - 2 - 2.2.1 反应及分离系统..................................... - 2 - 2.2.2 固定床反应器的取热系统............................. - 3 - 第三章单机设备结构与操作....................................... - 5 - 3.1 离心泵操作.............................................. - 5 - 3.1.1卧式离心泵操作规程................................. - 5 - 3.1.2 液下泵操作规程.................................... - 12 - 第四章工艺操作控制............................................ - 13 - 4.1 主要监测控制指标....................................... - 13 - 4.1.1 原材料指标........................................ - 13 - 4.1.2 辅助材料指标...................................... - 14 - 4.1.3 工艺控制指标...................................... - 14 - 4.2 消耗定额............................................... - 17 - 4.2.1 物料平衡、原材料消耗、公用工程消耗及能耗指标...... - 17 - 4.3 生产能力及质量要求..................................... - 20 - 4.3.1 生产能力.......................................... - 20 - 4.3.2 产品及副产品指标.................................. - 21 - 第五章常见故障与处理方法...................................... - 24 - 5.1 反应器催化剂床层温度快速上升........................... - 24 - 5.2 反应器催化剂床层温度下降............................... - 24 - 5.3 飞温现象及处理措施..................................... - 25 - 第六章安全注意事项............................................ - 27 -
费-托合成（煤或天然气间接液化）介绍 间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。 间接液化首先将原料煤与氧气、水蒸汽反应将煤全部气化，制得的粗煤气经变换、脱硫、脱碳制成洁净的合成气（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃类经进一步加工可以生产汽油、柴油和LPG等产品。 在煤炭液化的加工过程中，煤炭中含有的硫等有害元素以及无机矿物质（燃烧后转化成灰分）均可脱除，硫还可以硫磺的形态得到回收，而液体产品品质较一般石油产品更优质。煤间接液化技术的发展 煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer 和Hans Tropsch 于1923 首先发现的并以他们名字的第一字母即F-T命名的，简称F-T合成或费-托合成。依靠间接液化技术，不但可以从煤炭中提炼汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且还可以提炼出航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、石蜡等多种高附加值的产品。 自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可生成烃类化合物以来，费-托合成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治因素而盛衰不定。费-托合成率先在德国开始工业化应用，1934年鲁尔化学公司建成了第一座间接液化生产装置，产量为7万吨/年，到1944年，德国共有9个工厂共57万吨/年的生产能力。在同一时期，日本、法国、中国也有6套装置建成。 二十世纪五十年代初，中东大油田的发现使间接液化技术的开发和应用陷入低潮，但南非是例外。南非因其推行的种族隔离政策而遭到世界各国的石油禁运，促使南非下决心从根本上解决能源供应问题。考虑到南非的煤炭质量较差，不适宜进行直接液化，经过反复论证和方案比较，最终选择了使用煤炭间接液化的方法生产石油和石油制品。SASOL I厂于1955年开工生产，主要生产燃料和化学品。20世纪70年代的能源危机促使SASOL建设两座更大的煤基费-托装置，设计目标是生产燃料。当工厂在1980和1982年建成投产的时候，原油的价格已经超过了30美元/桶。此时SASOL的三座工厂的综合产能已经大约为760万吨/年。由于SASOL 生产规模较大，尽管经历了原油价格的波动但仍保持赢利。南非不仅打破了石油禁运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费-托合成技术工业化的国家。1992 和1993年，又有两座基于天然气的费-托合成工厂建成，分别是南非Mossgas 100万吨/年和壳牌在马来西亚Bintulu 的50万吨/年的工厂。 除了已经运行的商业化间接液化装置外，埃克森－美孚（Exxon-Mobil），英国石油（BP-Amoco），美国大陆石油公司（ConocoPhillips）和合成油公司（Syntroleum）等也正在开发自己的费-托合成工艺，转让许可证技术，并且计划在拥有天然气的边远地域来建造费-托合成天然气液化工厂。 F-T合成的主要化学反应 F-T合成的主反应： 生成烷烃：nCO+(2n+1)H2 = CnH2n+2+nH2O 生成烯烃：nCO+(2n)H2 = CnH2n+nH2O 另外还有一些副反应，如： 生成甲烷：CO+3H2 = CH4+H2O 生成甲醇：CO+2H2 = CH3OH 生成乙醇：2CO+4H2 = C2H5OH+ H2O 积炭反应：2CO = C+CO2 除了以上6个反应以外，还有生成更高碳数的醇以及醛、酮、酸、酯等含氧化合物的副反应。
费托合成油驰放气利用方案技术经济分析 苏会斌1) 邓蜀平2) 蒋云峰2) 熊志建3) 刘永3) 【摘要】摘要利用Aspen Plus 流程模拟软件模拟了300 万t 规模合成油项目驰放气制备LNG(液化天然气)及LNG- 合成氨联产流程,在此基础上分析了两种方案的技术经济指标.结果表明,LNG 单产项目温室气体CO2 的排放量比LNG- 合成氨联产项目少4.94 万t/a, 能源利用效率比联产项目高22.2%, 利润少164 万元/a ～165 万元/a. 综合比较了CO2 排放量、能效及利润,得出LNG 单产项目技术经济指标优于LNG- 合成氨联产项目. 【期刊名称】煤炭转化 【年(卷),期】2010(033)002 【总页数】5 【关键词】关键词驰放气,LNG,LN G- 合成氨联产,技术经济 【文献来源】https://https://www.doczj.com/doc/554679329.html,/academic-journal-cn_coal- conversion_thesis/0201242607036.html 0 引言 我国能源结构呈“富煤贫油少气”的特点,而煤基合成油将固体燃料转化为液体燃料,在一定程度上可以有效缓解油品供需矛盾,并且凭借其在煤炭利用过程中对CO2 及其他污染物捕集利用优势及能源转化效率的不断提高日益受到我国政府的高度关注.从国家宏观政策看,国家鼓励以煤为原料发展石油和天然气替代产品因此,煤制油事业在我国将会得到广阔的发展.研究结果表明,费托合成油的驰放气量约占新鲜气的3%～8%, 其主要成分是CO, H2,N2 及低碳烃类.这部分气体
如果直接排放或者烧掉,不仅会浪费大量宝贵资源,而且对环境造成一定的污染
收稿日期:2000209212. 第一作者:马文平,男,1970年生,博士后. 联系人:丁云杰.Tel :(0411)46719912638;E 2mail :dyj @https://www.doczj.com/doc/554679329.html,.基金项目:中国石油化工股份有限公司资助项目. 文章编号:025329837(2001)0320279204 铁/活性炭催化剂上费2托合成反应产物分布的 非Anderson 2Schulz 2Flory 特性 马文平1,2, 丁云杰1, 罗洪原1, 林培滋1, 林励吾1 (1中国科学院大连化学物理研究所,大连116023;2大连大学化学化工系,大连116622) 摘要:在浆态反应釜中研究了铁/活性炭催化剂上费2托合成(Fischer 2Tropsch synthesis ,FTS )反应产物分布和链增 长几率(Anderson 2Schulz 2Flory (ASF )链增长几率和本征链增长几率).产物分布通常在C 1处和C 2处偏离ASF 分布,呈现C 1处偏高而C 2处偏低的情况.本征链增长几率的研究结果表明,以活性炭为载体的铁基费2托合成催化剂上存在烯烃的再吸附二次反应,使产物分布偏离ASF 分布.铁/活性炭催化剂上同时伴随水煤气变换(water gas shift ,WGS )反应.XRD 检测到铁/活性炭催化剂上存在Fe x C 和Fe 3O 4两种物相.关键词:费2托合成,铁,活性炭,负载型催化剂,烯烃,再吸附中图分类号:O643 文献标识码:A 宽碳数烃类的复杂产物分布是费2托合成反应的一大特点,因而费2托合成反应产物选择性问题成为实验研究与工程开发的难点.Anderson 2Schulz 2Flory (ASF )产物分布模型通常用来描述费2托合成(F TS )反应产物的分布,但不适于所有的碳数.目 前,非ASF 费2托合成反应产物分布的研究已引起人们的极大兴趣.Iglesia 等[1,2]和Kuipers 等[3]分别对钌基催化剂和钴基催化剂进行了实验研究,发现产物分布偏离理想ASF 分布;同时,Iglesia 等用扩散控制的烯烃再吸附理论解释了非ASF 产物分布.大连化学物理研究所开发的活性炭负载的铁催化剂 (Fe/AC )是一种很有特色的费2托合成催化剂,由于活性炭发达的孔结构,产物中汽柴油(烃类碳数少于20)选择性高,收率大,可用一段法生产汽柴油[4].沈俭一[4]曾在固定床中对Fe/AC 催化剂的还原规律进行过重点研究,且对反应规律进行了一些探索.但是,Fe/AC 催化剂上详细的产物分布特点和链增长几率信息,特别是本征链增长几率,尚未进行过定性研究,而这些信息在产物选择性控制及工程放大中是非常重要的.本文在浆态反应器中对活性炭负载的铁催化剂上费2托合成产物的分布和本征链增长几率信息进行了研究,并尝试用产物形成的本征链增长过程对Fe/AC 催化剂上非ASF 产物分布进行解释;同时提出,针对特定费2托合成催化剂,剖析其本征链增长几率是准确描述费2托合成反应产物 分布的最合理方法.1 实验部分 1.1 催化剂制备与表征 采用浸渍法制备Fe/AC 催化剂.载体杏核活性炭经洗涤、干燥,根据其吸水量浸入适宜浓度和所需量的硝酸铁、硝酸铜和硝酸钾溶液,自然阴干后,120～130℃干燥8h ,制得活性炭负载的铁基费2托合成催化剂. 为确定Fe/AC 催化剂在反应条件下的活性组分,用日本理学D/max 2rA 型X 射线衍射仪测定不同还原和反应温度下催化剂的物相.Cu K α光源(λ=01154nm ),Ni 滤波,电压40kV ,电流30mA ,扫 描速度0103°/min. 1.2 催化剂性能测试 采用浆态反应器(1L )对催 化剂性能进行测试,催化剂(粒度大于200目)装量12133g.浆态介质选用江苏三木集团公司生产的 分析纯液体石蜡,其馏出温度高于340℃,装量450ml.用纯H 2对催化剂进行还原,还原条件为:温度400℃,压力510MPa ,空速500h -1,转速700r/min ,时间20h.还原结束后,将温度降至200℃,通 入V (H 2)/V (CO )=2的合成气,同时将压力调至310～410MPa ;之后,将温度缓慢升至反应温度280 ～340℃,空速调至1000～2000h -1.费2托合成反应产物有气相和液相两种.于冰水浴冷阱中流出的气相产物经湿式气体流量计与皂沫流量计计量后, 第22卷第3期 Vol.22No.3 催 化 学 报 Chinese Journal of Catalysis 2001年5月 May 2001
综述 F-T合成的基本原料为合成气，即CO和H2。F-T合成工艺中合成气来源主要有煤、天然气和生物质。以煤为原料，通过加入气化剂，在高温条件下将煤在气化炉中气化，然后制成合成气（H2+CO），接着通过催化剂作用将合成气转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程便是煤的间接液化技术。煤间接液化工艺主要有：Fischer-Tropsch 工艺和莫比尔（Mobil）工艺。 典型的Fischer-Tropsch工艺指将由煤气化后得到的粗合成气经脱硫、脱氧净化后，根据使用的F-T合成反应器，调整合成气的H2/CO 比，在反应器中通过合成气与固体催化剂作用合成出混合烃类和含氧化合物，最后将得到的合成品经过产品的精制改制加工成汽油、柴油、航空煤油、石蜡等成品。F-T合成早已实现工业化生产，早在二战期间，德国的初产品生产能力已到达每年66万吨[1] (Andrei Y Khodakov, Wei Chu, Pascal Fongarland. Chem. Rev. Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer?Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels. 2007, 107, 1692?1744 )。二战之后，由于石油的迅述兴起，间接液化技术一度处于停滞状态。期间，南非由于种族隔离制度而被“禁油”，不得不大力发展煤间接液化技术。但是随着70年代石油危机的出现，间接液化技术再次受到强烈关注。同时，由间接液化出来的合成液体燃料相比由原油得到的燃料产品具有更低的硫含量及芳烃化合物[1]，更加环保。80年代后，国际上，一些大的石油公司开始投资研发GTL相关技术和工艺[1]。目
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 质谱分析实验 费托合成重烃的组成及含量鉴定实验方案 院系名称：化学工程学院 指导教师： 组长： 小组成员：
费托合成重烃的组成及含量鉴定 一、实验背景与原理 1)实验背景 费托合成是以合成气为原料，在催化剂(本实验是钴系) 和适当反应条件下（低温<200℃）合成以重烃（石蜡）为主的液体燃料的工艺过程。1923年由德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。 2)费托合成的实验原理 费托（FT）合成就是指CO在固体催化剂作用下非均相加氢生成不同链长的烃类混合物和含氧化合物的反应。其反应过程可以用下式表示： n CO + 2n H2【－CH2－】n + n H2O 根据下游产品（如燃料、润滑油、蜡）的要求，FT工艺可以合成不同链长度的烷烃，并采取蒸馏的办法分离烷烃。最初费托工艺是用来合成石油产品的替代品，目前该工艺主要应用于碳氢基合成气或天然气转化为合成燃料。费托（Fischer – Tropsch）蜡由90～95％的常规石蜡烃组成，其余的是在分子末端有分支的叔烃和甲基烃，是亚甲基聚合物，是碳氢基合成气或天然气合成的烷烃。 费托蜡具有比石蜡更好的电性能、低粘度、更高的熔点和硬度,更窄的馏分。根据需要，可以改变最终产品的分子量大小，从而可以得到从类似液体石蜡的单体烃到类似聚乙烯蜡的高熔点蜡，有其它天然蜡或其它合成蜡所不具有的特殊性能。所以，实验中可以调节不同的反应条件以便得到更多的费托蜡。 3)质谱仪分析原理 使所研究的混合物或单体形成离子，然后使形成的离子按质荷比(mass-charge ratio)m／z 进行分离。质谱分析法是按照离子的质荷比（m/z）大小对离子进行分离和测定从而对样品进行定性和定量分析的一种方法。 质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的分子－离子反应。离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这些离子在离子光学系统的作用下，汇聚成有一定
费托合成工艺学习报告 本科 集团档案编码：[YTTR-YTPT28-YTNTL98-UYTYNN08]
关于煤间接液化技术“费-托合成”的学习报告报告说明 F-T合成作为煤的间接液化的重要工艺，有着广泛的应用。本文将分别报告作者在F-T合成的基本原理、高低温工艺、催化剂以及F-T合成新工艺的学习情况。在以上学习的基础上，报告末尾有本人对F-T合成工艺改进的一点设想和建议。 一、F-T合成的基本原理 主反应 生成烷烃： nCO+(2n+1)H2==H H H2H+2+HH2H(1) (n+1)H2+2HHH==H H H2H+2+HHH2(2) 生成烯烃： nCO+2n H2==H H H2H+HH2H(3) n H2+2HHH==H H H2H+HHH2(4) 副反应 生成含氧有机物： nCO+2n H2==H H H2H+HH2H(5) nCO+(2n?2)H2=H H H2H H2+(H?2)H2H(6) (n+1)CO+(2n+1)H2==H H H2H+1HHH+HH2H(7) 生成甲烷： CO+3H2==HH4+H2H(8) 积碳反应： CO+H2==H+H2H(9) 歧化反应： 2CO==C+C H2(10) F-T合成利用合成气在炉内反应生成液体燃料，1-4式为目标反应，其中1和3是生产过程中主要反应。其合成的烃类基本为直链型、烯烃基本为1-烯烃。5-7式会生成含氧有机物的反应会
降低产品品质；8式生成甲烷虽然是优质燃料但价值不高（原料合成气也为气体），往往需要分离出来进行制氢，构成循环；积碳反应主要是会对催化剂产生影响，温度过高时积碳反应产生的碳会镀在催化剂上（结焦现象），堵塞孔隙，造成催化剂失效。 二、高温工艺与低温工艺 反应温度不同，F-T合成液体产物C数目也不同（或者说选择性不同），基本上呈温度变高，碳链变短的趋势。低温工艺约在200-240摄氏度下反应，即可使用Fe催化剂也可用Co系催化剂，后者效果较好，产物主要是柴油、润滑油和石蜡等重质油品。高温工艺约在350摄氏度情况下反应，一般使用熔铁催化剂，产品主要是小分子烯烃和汽油。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 固定床反应器（Arge反应器） 由于催化剂到冷却界面的传热距离限制，固定床式反应器要想法设法增大表面积。早期由于管式反应器直径过大而采取了层炉式反应器，然而由于散热和催化剂利用效率的问题而不被广泛使用。随后的发展趋势就是反应器内“管”越来越多、越来越细；1955年Sasol公司开发了内含2052根直径50毫米“管”的固定床反应器；1990年Shell公司开发了内含26150根直径26毫米“管”的反应器。而“管越多、越细”，反应器的效率和生产能力也越高（这点后面要提到）。 这种反应器优点易于操作运行，产品易于分离，适用于蜡生产；但是缺点也很明显，由于此类反应器温度分布不均，其温度需要控制在较低水平，影响反应速率和产率，以及因此带来的对于催化剂细度的要求，使得催化剂利用效率低，用量大；同时反应器由于承受压降厚度较大，铁催化剂定期更换要求复杂的网络结构，加大了设备成本。 浆态床反应器 浆态反应器合成气由底部从液态产物（主要是蜡）中以鼓泡的形式进入反应器，利用产物加热合成气节省了能量；炉内有悬浮的催化剂颗粒，合成气与悬浮颗粒反应效率很高，因此大量的
费托合成 定义 费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接液化技术之一，它以合成气(CO和H2)为原料在催化剂(主要是铁系) 和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。1923年由就职于Kaiser Wilhelm 研究院的德国化学家Franz Fischer 和Hans Tropsch开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。 其反应过程可以用下式表示：nCO+2nH2─→[－CH2－]n+nH2O 副反应有水煤气变换反应H2O + CO → H2 + CO2 等。 一般来说，烃类生成物满足Anderson-Schulz-Flor分布。 工艺 费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等部分。合成气中的氢气与一氧化碳的摩尔比要求在2～2.5。反应器采用固定床或流化床两种形式。如以生产柴油为主，宜采用固定床反应器；如以生产汽油为主，则用流化床反应器较好。此外，近年来正在开发的浆态反应器，则适宜于直接利用德士古煤气化炉或鲁奇熔渣气化炉生产的氢气与一氧化碳之摩尔比为0.58～0.7的合成气。铁系化合物是费托合成催化剂较好的活性组分。 研究进展 传统费托合成法是以钴为催化剂，所得产品组成复杂，选择性差，轻质液体烃少，重质石蜡烃较多。其主要成分是直链烷烃、烯烃、少量芳烃及副产水和二氧化碳。
50年代，中国曾开展费托合成技术的改进工作，进行了氮化熔铁催化剂流化床反应器的研究开发，完成了半工业性放大试验并取得工业放大所需的设计参数。南非萨索尔公司在1955年建成SASOL－I小型费托合成油工厂，1977年开发成功大型流化床Synthol反应器，并于1980年和1982年相继建成两座年产 1.6Mt的费托合成油工厂（SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ）。此两套装置皆采用氮化熔铁催化剂和流化床反应器。反应温度320～340℃，压力2.0～2.2MPa。产品组成为甲烷11％、C2～C4烃33％、C5～C8烃44％、C9以上烃6％、以及含氧化合物6％。产品组成中轻质烃较多，适宜于生产汽油、煤油和柴油等发动机燃料，并可得到醇、酮类等化学品。 目前，以煤为原料通过费托合成法制取的轻质发动机燃料，在经济上尚不能与石油产品相竞争，但对具有丰富廉价煤炭，而石油资源贫缺的国家或地区解决发动机燃料的需要，费托合成法也是可行的。 另外，近年来南非SASOL公司改良费托合成，其创造的巨大经济效益，正在吸引全世界的瞩目。 2006年4月，利用中科院山西煤炭化学研究所自创技术（费托合成、煤基液体燃料合成浆态床技术），由煤化所牵头联合产业界伙伴内蒙古伊泰集团有限公司、神华集团有限责任公司、山西潞安矿业（集团）有限责任公司、徐州矿务集团有限公司等和科研机构共同出资组建成立了中科合成油技术有限公司。实现了中国的煤炭间接液化技术的真正产业化。
煤间接液化技术之一。以合成气为原料在催化剂(主要是铁系) 和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。1923年由德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。其反应过程可以用下式表 示：n CO+2n H2─→【－CH2－】n+n H2O 传统费托合成法是以钴为催化剂（见金属催化剂），所得产品组成复杂，选择性差，轻质液体烃少，重质石蜡烃较多。其主要成分是直链烷烃、烯烃、少量芳烃及副产水和二氧化碳。 50年代，中国曾开展费托合成技术的改进工作，进行了氮化熔铁催化剂流化床反应器的研究开发，完成了半工业性放大试验并取得工业放大所需的设计参数。南非萨索尔公司在1955年建成SASOL－I小型费托合成油工厂，1977年开发成功大型流化床Synthol反应器，并于1980年和1982年相继建成两座年产1.6Mt的费托合成油工厂（SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ）。此两套装置皆采用氮化熔铁催化剂和流化床反应器。反应温度320～340℃，压力2.0～2.2MPa。产品组成为甲烷11％、C2～C4烃33％、C5～C8烃44％、C9以上烃6％、以及含氧化合物6％。产品组成中轻质烃较多，适宜于生产汽油、煤油和柴油等发动机燃料，并可得到醇、酮类等化学品。 费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等部分。合成气中的氢气与一氧化碳
的摩尔比要求在2～2.5。反应器采用固定床或流化床两种形式。如以生产柴油为主，宜采用固定床反应器；如以生产汽油为主，则用流化床反应器较好。此外，近年来正在开发的浆态反应器，则适宜于直接利用德士古煤气化炉或鲁奇熔渣气化炉生产的氢 气与一氧化碳之摩尔比为0.58～0.7的合成气。铁系化合物是费托合成催化剂较好的活性组分。 目前，以煤为原料通过费托合成法制取的轻质发动机燃料，在经济上尚不能与石油产品相竞争，但对具有丰富廉价煤炭，而石油资源贫缺的国家或地区解决发动机燃料的需要，费托合成法也是可行的。
费托合成生产人造石油 的化学工艺 1 费托合成的概念、历史背景及技术现状 费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接液化技术之一，它以合成气(CO和H )为原料在催化剂(主要是铁系) 和适当反应条件下合成以石蜡烃为 2 主的液体燃料的工艺过程。其反应过程可以表示：nCO+2nH2─→[－CH2 －]n+nH2O 副反应有水煤气变换反应 H2O + CO → H2 + CO2 等。费托合成总 的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等 部分。 费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和 产品精制改质等部分。合成气中的氢气与一氧化碳的摩尔比要求在2～2.5。反 应器采用固定床或流化床两种形式。如以生产柴油为主，宜采用固定床反应器；如以生产汽油为主，则用流化床反应器较好。此外，近年来正在开发的浆态反 应器，浆态床反应器比管式固定床反应器结构简单、易于制作，而且价格便宜 易于放大。则适宜于直接利用德士古煤气化炉或鲁奇熔渣气化炉生产的氢气与 一氧化碳之摩尔比为 0.58～0.7的合成气。铁系化合物是费托合成催化剂较好 的活性组分。 传统费托合成法是以钴为催化剂，所得产品组成复杂，选择性差，轻质液 体烃少，重质石蜡烃较多。其主要成分是直链烷烃、烯烃、少量芳烃及副产水 和二氧化碳。50年代，中国曾开展费托合成技术的改进工作，进行了氮化熔铁 催化剂流化床反应器的研究开发，完成了半工业性放大试验并取得工业放大所 需的设计参数。南非萨索尔公司在1955年建成SASOL－I小型费托合成油工厂，1977年开发成功大型流化床 Synthol反应器，并于1980年和1982年相继建成两座年产 1.6Mt的费托合成油工厂（SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ）。此两套装置皆采 用氮化熔铁催化剂和流化床反应器。反应温度320～340℃，压力 2.0～2.2MPa。产品组成为甲烷11%、C2～C4烃33%、C5～C8烃44%、C9以上烃6%、以及含氧 化合物6%。产品组成中轻质烃较多，适宜于生产汽油、煤油和柴油等发动机燃料，并可得到醇、酮类等化学品。 目前，以煤为原料通过费托合成法制取的轻质发动机燃料，在经济上尚不 能与石油产品相竞争，但对具有丰富廉价煤炭，而石油资源贫缺的国家或地区 解决发动机燃料的需要，费托合成法也是可行的。另外，近年来南非SASOL公 司改良费托合成，其创造的巨大经济效益，正在吸引全世界的瞩目。 2006年4月，利用中科院山西煤炭化学研究所自创技术（费托合成、煤基 液体燃料合成浆态床技术），由煤化所牵头联合产业界伙伴内蒙古伊泰集团有