费托合成工艺及研究进展
费托合成工艺研究进展及现状
费托合成工艺研究进展及现状作者：姜岳林来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第10期摘要：为解决我国油品资源短缺的问题，开发了一种费托合成新工艺，将合成气（CO和H2）在催化剂的作用下合成各种碳数的烃类，为我国液体燃料的生产开发了新颖的合成方法。
本文分别综述了高温和低温下的费托合成工艺，并对固定床反应器、浆态床反应器和流化床反应器下的传统的工艺合成方法进行了分析和比较。
此外，提出了一种将费托合成融入到微反应器中的新方法，将成为未来的研究热点。
关键词：费托合成;固定床;浆态床;微反应器我国化石资源分布具有少油，有气，煤相对丰富的特点，据文献资料报道，未来我国即将成为最大的石油消费国[1]。
而近年来我国石油资源严重匮乏，仅依靠石油资源供应人类对油品的高度需求是不现实的，通过费托合成将煤、天然气和生物质转化的合成气在一定的温度条件和相应催化剂作用下生产某种液体燃料，对缓解资源消耗和人类需求具有很大的意义。
费托合成在反应过程中会放出大量的热，导致低碳数的烃类选择性变高而油品生成量降低，这对反应十分不利。
而且放出的热量同时也会造成催化剂局部过热，使催化剂失活或者积碳堵塞反应器床层。
因此，在实际的反应过程中需要及时的移走反应热，避免高温对反应的不利影响。
我国针对催化剂的设计方面和产物选择性分布方面开发了不同的费托合成工艺。
1 低温和高温合成工艺目前我国的费托合成工艺主要有高温费托合成工艺和低温费托合成工艺，所用到的催化剂有钴基催化剂和铁基催化剂。
低温合成工艺温度控制在200℃至240℃之间，主要包括固定床合成工艺和浆态床合成工艺，用于生产清洁柴油。
而高温合成工艺温度一般控制在300℃至350℃，适用氢碳比的范围比较广，催化剂一般用到熔铁催化剂，主要包括固定流化床合成工艺和循环流化床合成工艺，产物为汽油和烯烃。
1.1 低温合成工艺1.1.1 固定床合成工艺固定床反应器对催化剂本身的抗磨强度要求很低，同时受到原料合成气中微量硫化物的影响较小，而且催化剂与产品易于分离，因此可作为费托合成中一种首选的反应器。
铁基费托合成催化剂研究报告进展
铁基费托合成催化剂研究进展摘要费托合成(F-T合成)是实现煤间接液化技术的重要环节之一，其关键是开发高活性、选择性和稳定性的催化剂。
目前应用的费托合成催化剂主要有铁基和钴基催化剂。
铁基催化剂因价格低廉、催化活性和水煤气变换反响(WGS)活性高以及助剂效果明显，而在费托合成催化剂中占有重要的地位。
本文对近几年铁基催化剂的特点和开展状况进展了评述，着重分析了催化剂反响器、助剂和载体对其活性和选择性的影响。
关键词：费托合成,铁基催化剂,性能分析,影响因素AbstractFischer–Tropsch Synthesis is the realization of coal liquefaction indirectly the important link of the technology.One of the key is to develop highly active, selectivity and stability of catalysts. The current Fischer–Tropsch Synthesismainlycontains iron base catalysts and cobalt base catalysts. Iron base catalyst for low prices, catalytic activity and water gas transform reaction (WGS) high activity and obvious fertilizer effect cause to have an important position in the Fischer–Tropsch Synthesis. In this paper, the characteristics and development status ofthe iron base catalyst in recent years are reviewed andit focuses on the analysis of the catalyst reactor, additives and carrier on the influence of the activity and selectivity.Keywords: Fischer–Tropsch Synthesis, iron base catalysts, performance analysis, the factors of influence目录1 前言52 铁基催化剂的广泛应用63 铁基催化剂分类64 反响器的分类74.1列管式固定床反响器( TFB)84.2流化床反响器94.2.1循环流化床反响器94.2.2固定流化床反响器104.3浆态床反响器115 助剂的作用135.1电子型助剂135.1.1碱金属助剂135.1.2过渡金属Cu助剂145.1.3过渡金属Mn助剂155.1.4碱土金属助剂15 5.2构造型助剂165.2.1SiO2助剂175.2.2 Al2O3助剂176 催化剂载体186.1 SiO2载体186.2 Al2O3载体196.3介孔材料载体196.4 碳纳米管载体207 总结与展望21参考文献23致291 前言近年来，随着石油资源的逐渐耗竭以及世界围对新能源和资源需求的不断攀升，通过费托合成反响制备液体燃料或高附加值化学品的途径已获得广泛认可。
费托合成蜡脱油技术及其研究进展
当代化工研究Modern Chemical Research138科研开发2020•14费托合成蜡脱油技术及其研究进展*苗恒李俊诚钱震马国清周岩袁玮解利军王彩丽(内蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司内蒙古017000)摘耍：本文重点介绍发汗脱油和溶剂脱油在费托蜡脱油应用中存在的优缺点及改进方式，同时介绍一些其他溶剂脱油的改进工艺，包括无冷冻脱油、萃取脱油等脱油技术，为开发新丝脱油方式提供一些思路.关键词：费托合成蜡；脱油；发汗脱油；溶剂脱油中图分类号：T文献标识码：AResearch Progress of Deoiling Technology of Fischer Tropsch Synthetic Wax Miao Heng,Li Juncheng,Qian Zhen,Ma Guoqing,Zhou Yan,Yuan Wei,Xie Lijun,Wang Caili (Inner Mongolia Yitai Coal Based New Material Research Institute Co.,Ltd.,Inner Mongolia,017000) Abstracts This p aperfocuses on the advantages and disadvantages cfperspiration deoiling and solvent deoiling in the application offtitor wax deoiling,and introduces some other solvent deoiling technologies,including non-freezing deoiling,extraction deoiling and other deoiling technologies, so as to provide some ideas f or the development of n ew deoiling methods.Key WOrdst fischer tropsch synthetic wax；deoiling；sweating deoilings solvent deoiling目前国内费托合成蜡的深加工，主要经加氢精制及分离等相关工序，将精制蜡初步分离为低熔点（小于50°C）、中熔点（50-80°C）及高熔点（80-110°C以上）等牌号费托蜡产品。
《2024年费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响》范文
《费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响》篇一一、引言费托合成反应（Fischer-Tropsch Synthesis, FTS）是一种重要的工业过程，用于将合成气（主要由一氧化碳和氢气组成）转化为液体燃料和化学品。
在这个过程中，催化剂起着至关重要的作用。
本文旨在研究费托合成反应的催化剂制备方法和性能，并探讨其对生态环境的影响。
二、费托合成反应催化剂的制备费托合成反应催化剂的制备过程涉及多个步骤，包括选择合适的催化剂材料、制备方法以及优化催化剂的结构和性能。
目前，常用的催化剂材料包括铁、钴、钌等过渡金属。
1. 催化剂材料的选择选择合适的催化剂材料是制备高效费托合成反应催化剂的关键。
过渡金属如铁、钴和钌具有较高的费托合成活性，因此常被用作催化剂的活性组分。
此外，还需要选择合适的载体和助剂，以提高催化剂的稳定性和抗中毒能力。
2. 制备方法制备费托合成反应催化剂的方法主要包括共沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法等。
共沉淀法是一种常用的制备方法，通过将金属盐溶液与沉淀剂混合，得到前驱体，然后进行煅烧和还原处理，得到催化剂。
浸渍法和溶胶-凝胶法也是常用的制备方法，具有较高的比表面积和较好的分散性。
3. 催化剂的结构和性能优化为了进一步提高催化剂的性能，需要对催化剂的结构和性能进行优化。
这包括调整催化剂的组成、粒度、孔隙结构等。
此外，还可以通过添加助剂、改变载体等手段来提高催化剂的稳定性和抗中毒能力。
三、费托合成反应催化剂的性能研究费托合成反应催化剂的性能研究主要包括催化剂的活性、选择性、稳定性等方面。
通过对催化剂的制备过程和反应条件进行优化，可以提高催化剂的性能。
1. 活性催化剂的活性是评价其性能的重要指标。
通过调整催化剂的组成、粒度、孔隙结构等，可以优化催化剂的活性。
此外，反应条件如温度、压力、气体组成等也会影响催化剂的活性。
2. 选择性催化剂的选择性指的是在费托合成反应中，催化剂对不同产物的生成能力。
费托合成技术应用现状与进展
费托合成技术应用现状与进展1概述费托合成是以合成气为原料生产各种烃类以及含氧有机化合物的方法。
1923年，德国的Fischer和Tropsch利用碱性铁屑作催化剂，在温度400℃~455℃，压力10~15MPa条件下，发现CO和H2可反应生成烃类化合物与含氧化合物的混合液体。
1925年至1926年他们又使用铁或钴催化剂，在常压和250℃~300℃下得到几乎不含有含氧化合物的烃类产品。
此后，人们把合成气在铁或钴催化剂作用下合成烃类或醇类燃料的方法称为费托合成法[1]。
第二次世界大战期间，采用德国开发的钴催化剂固定床费托合成技术在世界上建有15座合成油厂，其中9座在德国，4座在日本，1座在法国，1座在中国。
二战结束后这些合成油厂被关闭，随后由于石油和天然气的大量开发，费托合成的研究势头减弱[1]。
由于上世纪70年代的石油危机和近年来石油价格的不断上涨，费托合成技术再次成为研究热点。
本文对现有费托合成工业化应用技术和工业化开发情况进行了介绍，为了解现有的费托合成技术特点及其发展方向提供参考。
2主要费托合成技术体系2.1南非SASOL公司的费托合成技术南非于上世纪50年代初成立SASOL公司建设煤间接液化合成油厂，最初采用的是德国的铁催化剂固定床费托合成技术，但随后逐渐开发出自己的费托合成催化剂和费托合成技术。
经过半个世纪的发展，SASOL现已成为世界上最大的工业化合成油生产商和间接液化技术开发商。
南非SASOL公司共掌握有五种费托合成技术，即低温铁系催化剂固定床费托合成技术、低温铁系催化剂浆态床费托合成技术、高温铁系催化剂循环流化床费托合成技术、高温铁系催化剂固定流化床费托合成技术和低温钴系催化剂浆态床费托合成技术，其工艺特点及发展历程见表1。
从表中可以看出，SASOL目前主要采用和发展的是高温铁系催化剂固定流化床费托合成技术和低温钴系催化剂浆态床费托合成技术。
需要指出的是，SASOL在卡塔尔Oryx工厂采用的钴系催化剂浆态床费托合成技术使用的是以天然气为气头的合成气。
费-托合成反应进展
费-托合成反应进展随着社会经济的不断发展，能源需求与石油短缺的矛盾日益突出。
费-托合成燃料基本不含硫、氮和芳烃，是环境友好的液体燃料。
我国煤炭资源丰富，通过费-托合成转化为清洁液体燃料，对于解决油品短缺问题具有重要意义。
标签：费-托合成;液体燃料;进展1 引言费-托合成首先于1923年，由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch共同提出。
该反应指的是由煤、天然气、生物质转化而来的合成气（CO与H2）作为原料，在特定的催化条件下，最终得到烃类物质[1]（如图1）。
而作为产物的有机化合物包含烷烃、烯烃、多元醇等多种类别，这也正是费-托合成反应的重要特点。
同时，由于产物清洁环保且不含硫、芳香族化合物及氮氧化物等物质，较常规的石油基原料，更符合今后发展的趋势。
石油基原料的大力开发，有力的促进了当今世界经济的发展，但由于常年的开采，石油资源日益枯竭，但对能源的需求却与日俱增，因而石油替代品、清洁燃料化学品等研究受到各国重视，费-托合成正是如此。
针对我国多煤、少油、缺气的特点，该反应将从煤等原料转化而来的合成气，高效转化为液体化工原料和燃料，符合国情因而兼具经济及应用价值，是解决我国环境和能源安全问题的一剂良药。
费-托合成反应产物遵从Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布，主要包含各类烷烃、烯烃以及含氧化合物，但同时也会发生诸如水煤气、积碳等副反应。
正因如此，费-托合成研究的重点之一便是开发能突破ASF分布规律，最大化目标产物选择性的新型催化剂。
虽然所有Ⅷ族金属都能算是费-托合成的活性组分，但针对具体的催化特点，能应用于商业生产的还只有Ru、Co、Fe、Ni四種金属。
而这四类金属中，由于Ni的甲烷选择性过高，而Ru又属于贵金属，真正适合工业生产的也只有Co基和Fe基两类催化剂。
其中Co基催化剂在目标产物为重质烃馏分油时有明显优势，与此同时该类催化剂还有着活性高、稳定性强、长链烃选择性高和水煤气反应活性低等多种优点。
费托合成(FT合成)工艺说明
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。
费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究
费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究摘要：本研究通过对费托合成废催化剂渣蜡进行热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究，展示了一种能够高效利用资源并实现能源转化的新途径。
研究结果表明，在一定条件下，废催化剂渣蜡可通过热转化为高附加值的芳烃和富氢燃料气。
1. 引言能源需求的不断增长使得传统石油资源的开采和利用变得困难，并带来了全球气候变化和能源安全问题。
因此，寻找新的能源与资源利用途径成为当下的研究热点之一。
费托合成废催化剂渣蜡是一种成本相对较低的催化剂，本研究旨在通过开发一种新的工艺，实现对废催化剂渣蜡的高效利用。
2. 实验方法本研究首先将废催化剂渣蜡进行预处理，去除其中的杂质和水分，然后将其加入到连续流动热转化装置中。
在不同的反应温度和压力条件下，监测和分析反应产物的组成及其变化。
3. 实验结果与讨论在实验中发现，废催化剂渣蜡经过热转化后能产生富含芳烃和富氢燃料气的产品。
在温度为500°C和压力为20 bar的条件下，芳烃的产率可以达到30%，同时富氢燃料气的产率也较高。
随着反应温度的升高和压力的增加，芳烃产率呈现出逐渐增加的趋势，但同时也伴随着富氢燃料气产率的下降。
4. 机理分析通过对反应产物组成和反应条件的分析，推测废催化剂渣蜡的热转化主要以裂解和重组反应为主。
其中，裂解反应能够将大分子化合物分解为较小分子的芳烃组分，而重组反应则能够使芳烃更加稳定并且提高芳烃的收率。
5. 结论本研究通过对费托合成废催化剂渣蜡的热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究，展示了一种能够高效利用资源并实现能源转化的新途径。
实验结果证实，在一定条件下，废催化剂渣蜡可通过热转化为高附加值的芳烃和富氢燃料气。
此研究为费托合成废催化剂渣的资源化利用提供了新思路，对于推动可持续能源的开发和利用具有重要意义。
最后，本研究还存在一些问题，例如反应条件的优化和产物的纯度提高等方面仍需进一步研究。
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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。