费托合成
费托合成工艺流程
费托合成工艺流程
《费托合成工艺流程》
费托合成工艺是一种重要的化学工艺，用于生产烯烃和芳烃等燃料和化工产品。
该工艺广泛应用于石油炼制、石油化工和合成气等领域。
费托合成工艺流程涉及多个步骤，包括原料处理、催化剂准备、反应器运行等。
首先，原料处理是费托合成工艺流程的重要步骤。
一般来说，原料包括天然气、重质烃等，需要进行除硫、除氮、除氧等工艺处理，以保证原料的纯净度和稳定性，从而提高反应器的运行效率。
其次，催化剂准备也是费托合成工艺流程中的关键环节。
费托合成反应需要催化剂的参与，一般以铁、钴、镍等金属为活性成分，搭配氧化铝、硅铝酸盐等作为载体，通过一系列的物化方法得到合适的催化剂，以保证反应的高效进行。
最后，反应器运行是费托合成工艺流程中最为重要的环节。
反应器一般为固定床反应器或者流化床反应器，通过催化剂的介导，原料与氢气在高温高压下发生一系列反应，生成烯烃和芳烃等产品，同时产生水蒸气、二氧化碳等副产物。
反应器运行稳定性和高效率的要求，对操作人员和设备都提出了较高的技术要求。
总的来说，《费托合成工艺流程》是一个综合性的工程，涉及到多个专业领域的知识和技术，而且对设备和操作都有很高的
要求。
只有全面了解和掌握费托合成工艺流程，才能更好地运用该工艺生产出高效、环保的产品。
费托合成产物分布
费托合成产物分布1. 费托合成简介费托合成（Fischer-Tropsch synthesis）是一种通过合成气（合成气主要由一氧化碳和氢气组成）制造液体燃料和化工产品的过程。
费托合成是一种重要的工业化学反应，具有广泛的应用领域。
在费托合成过程中，合成气通过催化剂的作用，发生一系列的化学反应，生成各种有机化合物。
2. 合成气的制备合成气是费托合成的重要原料，通常由煤炭、天然气或生物质通过气化反应制备而成。
气化反应将固体或液体碳源转化为气体燃料，主要产物是一氧化碳和氢气。
3. 费托合成反应机理费托合成反应机理复杂，涉及多个反应步骤。
主要反应包括： - 一氧化碳和氢气的加氢反应生成醇类化合物； - 醇类化合物的脱水反应生成烯烃； - 烯烃的聚合反应生成烷烃。
4. 费托合成产物费托合成反应产物种类繁多，包括液体燃料和化工产品。
主要的产物有： - 烷烃：包括甲烷、乙烷、丙烷等，是费托合成的主要产品之一。
烷烃具有较高的热值和稳定性，可用作燃料和化工原料。
- 醇类化合物：包括甲醇、乙醇、丙醇等，是费托合成的中间产物。
醇类化合物具有较高的溶解性和反应活性，可用于合成其他有机化合物。
- 烯烃：包括乙烯、丙烯、丁烯等，是费托合成的重要产物之一。
烯烃具有较高的反应活性和催化活性，可用于合成聚合物和化工产品。
- 氧化物：包括醛、酮、酸等，是费托合成的副产物。
氧化物具有较高的化学活性，可用于合成其他有机化合物。
5. 费托合成产物分布费托合成产物的分布受多种因素影响，包括反应条件、催化剂选择、反应器设计等。
不同的反应条件和催化剂选择会导致产物分布的差异。
一般来说，低温和高压条件下，费托合成反应产物以烷烃为主。
随着反应温度的升高，烯烃和醇类化合物的产量逐渐增加。
此外，催化剂的选择也会对产物分布产生影响。
铁基催化剂通常偏向于产生烯烃和醇类化合物，而钴基催化剂则更倾向于产生烷烃。
在实际工业生产中，费托合成产物的分布通常通过优化反应条件和催化剂选择来实现。
费托合成原理及应用
费托合成原理及应用费托合成原理是指在高压和高温条件下，通过将碳（C）和氢（H）进行反应合成氢气（H2）和甲烷（CH4）。
费托合成技术是一种用于生产合成气和液体燃料的重要工艺。
费托合成反应的化学方程式如下：2H2 + CO -> CH3OH3H2 + CO -> CH4 + H2O费托合成原理主要基于以下几个步骤。
第一步是水气反应。
水蒸气（H2O）和一氧化碳（CO）通过水气反应生成氢气（H2）和二氧化碳（CO2）。
CO + H2O -> CO2 + H2第二步是水煤气变换反应（WGS反应）。
一氧化碳和水蒸气通过水煤气变换反应生成二氧化碳和氢气。
CO + H2O -> CO2 + H2第三步是甲烷合成反应。
在合成气中，氢气和一氧化碳经过甲烷合成反应生成甲烷。
2H2 + CO -> CH3OH由于费托合成原理只需碳和水素两种元素即可，因此可以使用各种碳源，如煤、天然气、生物质等。
此外，该工艺还可以用于合成多种液体燃料，如甲醇、烯烃等。
费托合成技术具有以下几个重要应用。
1. 液体燃料生产：费托合成技术可用于生产多种液体燃料，如甲醇、柴油等。
这些燃料具有高燃烧效率和低污染排放的特点。
2. 氢气生产：费托合成反应可产生大量的氢气。
氢气是一种清洁能源，被广泛用于工业生产和能源转化。
3. 一次性化学品生产：费托合成技术可用于生产一次性化学品，如单体、溶剂等。
这些化学品在医疗、工业和日常生活中有广泛的应用。
4. 合成氨生产：费托合成技术可用于生产合成氨。
合成氨是一种重要的化学原料，广泛用于农业肥料和化学工业。
5. 温室气体减排：费托合成技术可将二氧化碳捕获并储存，从而减少温室气体排放。
这对于应对气候变化具有重要意义。
总之，费托合成原理及其应用对于提高能源利用效率、减少污染和推动可持续发展具有重要意义。
随着技术的进步，费托合成技术的应用前景将更加广阔。
费托合成原理
费托合成原理
费托合成是一种重要的工业化学反应，用于将一氧化碳和氢气转化为烃类化合物，通常是烷烃和芳烃。
这种反应是在高压和高温下进行的，通常使用铁、钴、镍等金属作为催化剂。
费托合成反应在石油化工工业中具有重要的应用，可以将天然气、煤炭等资源转化为燃料和化工原料。
费托合成反应的原理主要包括以下几个方面：
首先，一氧化碳和氢气在催化剂的作用下发生吸附，形成吸附态的中间体。
这
一步骤是费托合成反应的关键步骤，也是确定反应活性和选择性的重要因素。
其次，吸附态的中间体发生表面反应，产生烃类化合物。
这些化合物包括甲烷、乙烷、丙烷等烷烃，以及苯、甲苯、乙苯等芳烃。
在这一步骤中，催化剂起着至关重要的作用，它能够调控反应的速率和产物的选择性。
最后，产生的烃类化合物从催化剂表面脱附，进入反应器的出口。
在反应过程中，还会伴随着一些副反应，如甲烷的水蒸气重整反应和芳烃的裂解反应等。
这些副反应会影响反应的产物分布和收率。
费托合成反应的原理虽然相对简单，但是在工业应用中需要考虑的因素很多。
首先，催化剂的选择和设计对反应的活性和选择性有着重要影响。
不同的催化剂具有不同的特点，有的适用于高温高压条件下的反应，有的适用于低温低压条件下的反应。
其次，反应条件的控制也是关键，包括温度、压力、气体配比等参数的选择。
此外，催化剂的再生和废弃物处理也是需要考虑的问题。
总的来说，费托合成反应是一种重要的工业化学反应，具有广泛的应用前景。
通过对其原理的深入理解和工艺条件的优化，可以实现对天然气、煤炭等资源的有效利用，为能源和化工行业的发展做出贡献。
费托合成（F-T）综述
费托合成（F-T）综述综述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。
费托合成蜡的原理
费托合成蜡的原理
费托合成蜡的原理是利用费托作用将线性α-烯烃聚合生成高分子量的蜡产物。
具体反应过程包括:
1. 催化剂配制:使用钛、镍等过渡金属配位化合物作为催化剂。
2. 单体加入:向反应釜中加入优质的α-烯烃单体,如乙烯、丙烯等。
3. 启动反应:加热至反应温度,通入辅助氢气激活催化剂,启动聚合反应。
4. 链增长:单体在金属催化剂作用下发生插入反应,烯烃单体依次插入增长链。
5. 链终止:当反应物消耗殆尽或加入终止剂时,聚合链终止。
6. 产品分离:反应结束后,利用提馏工艺分离未反应单体和溶剂,获得蜡产品。
7. 成品加工:进一步精制、增塑或混合,制成市售蜡产品。
费托合成利用金属催化剂活性中心的烯烃插入机理,可以合成高质量的蜡烃产品,应用广泛。
费托合成—费托合成工艺简介(煤制油技术课件)
04 铁基高温浆态床费托合成工艺特点
(1)采用铁催化剂，有利于实现大规模低成本的催化剂生产；
(2)有利于实现合成气转化过程中降低甲烷生产率、实现较高温度下合成重组分的目标，有利于提高过 程馏分油的产率； (3)催化剂的产油能力比低温浆态床大幅度提高，铁基催化剂消耗低，有利于降低合成成本和下游处理 成本，有利于实现清洁生产；
04 铁基高温浆态床费托合成工艺特点
(4)高温合成副产蒸汽压力等级高，彻底解决了低温浆态床费托合成技术的低位能过剩的问题，提高过 程的综合集成热效率； (5)浆态床反应器温度分布均匀，移热方便，容易控制，易于大型化；
(6)浆态床催化剂磨损小，可在线更换，操作周期长。
费托合成工艺简介
目录
01 费托合成工艺类型 02 费托合成工艺选择原则 03 铁基高温浆态床费托合成工艺 04 铁基高温浆型
根据使用的反应器与催化剂可将不同的费托合成工艺细分为四种典型的工艺： 铁基/钴基低温固定床费托合成技术 ; 铁基高温流化床费托合成技术 ; 铁基/钴基低温浆态床费托合成技术 ; 铁 基 高 温 浆 态 床 费 托 合 成 技 术 。
02
费托合成工艺选择原则
原则上讲，费托合成反应器系统工艺应综合考虑热力学及动力学两个方面的问 题，才能使过程达到最优化的设计。为此，集成一个有效的费托合成回路需要 根据具体过程需求，优化合理的工艺配置，在平衡各种消耗中寻找满足项目约 束条件的最佳设计参数。
03
铁基高温浆态床费托合成工艺
费托合成单元采用最新的铁基高温浆态床费托合成技术，铁基高温浆态床过程对 费托合成流程的集成就是在各种优化约束条件下，对催化剂体系重新塑造所产生的 合成工艺技术。
费托合成—费托合成反应器(煤制油技术课件)
目录
01 费托合成反应器的类型
04 固定床费托合成反应器优点
02 固定床费托合成反应器结构 05 固定床费托合成反应缺点
03 固定床费托合成反应器操作温度
01
费托合成反应器的类型
费托合成生产工艺核心装置为合成反应器， 目前开发应用的费托合成反应器主要有：
1.固定床费托合成反应器 2.循环流化床费托合成反应器 3.固定流化床费托合成反应器 4.浆态床费托合成反应器
03 固定流化床费托合成反应器的优点
反应器内气体线速较低，基本上消除了磨蚀，从而减少了定期磨损检查和维护。 反应器中压降较低，降低了气体压缩成本。积碳问题得到了有效避免。固定流化 床反应器催化剂的用量只为流化床反应器的50%左右。
03 固定流化床费托合成反应器的优点
由于反应器盘管冷却器冷却面积增大，能移走更多的反应热，又因反应热 随反应压力的增加而增加，因此反应过程可采取高达4MPa的操作压力，这 大大地增强了浆态床反应器的生产能力。
05
固定床费托合成反应缺点
另外，装填了催化剂的管子也不能承受太大的操作温度变化。另外， 根据要求的产品组成，需要定期更换铁基催化剂，因而反应器要具备 特殊的可拆卸网格，使得反应器的设计变得十分复杂。重新装填催化 剂需要许多维护工作，导致停车时间较长，干扰了生产的正常运行。
循环流化床费托合成反应器
目录
01 循环流化床费托合成反应器的发展 02 循环流化床费托合成反应器的优点 03 循环流化床费托合成反应器的缺点 04 循环流化床费托合成反应器的操作条件
01 循环流化床费托合成反应器的发展
20世纪50年代，萨索尔对美国凯洛格 (Kellogg)公司开发的循环流化床反应器 (CFB)进行了第一阶段的500倍放大。放大 后的反应器内径2.3米、高46米，生产能力 1500桶/天，改进后的循环流化床反应器命 名为Synthol的，成功运行了30年。
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FTS技术现状
中国中科合成油公司的铁基浆态床费托合成技 术。 中国山东兖州矿业集团的低温铁系催化剂浆态 床和高温铁系催化剂固定流化床费托合成技术。 中国神华集团的煤基浆态床和低温浆态床费托 合成技术。
FTS反应机理
FTS产品分布
典型FTS合成产品的组成与分布
组成 / wt%
甲醇(C1) LPG(C2~C4) 汽油(C5~C12) 柴油(C13~C19) 软蜡(C20~C30) 硬蜡(C30 以上) 含氧化合物
流化床反应器
FFB与CFB的相对投资费用和能量效率
压力 / 反应器 反应器数 MPa CFB FFB FFB 3 2 2 2.5 2.5 >2.3 相对容量 / % 反应器 气体循环 总容量 100 46 49 100 78 71 100 87 82 能量效 能耗 / 率/% % 61.9 63.6 74.7 100 44 41
循环流化床FTS工艺
循环流化床FTS工艺
Syntroleum 公司工艺 ①美国Syntroleum公司开发的GTL工艺使用含N2 稀释合成气为原料，采用循环流化床反应器及专 利钴基催化剂，在190~232℃和2.1~3.5MPa下 合成气在大空速下无循环回路一次通过，避免了 N2的聚集，减少了加氢裂解步骤，而且操作压 力也较低 ②该工艺设备简单，操作容易，建造费用较低， 装置规模不大就可产生效益，目前已完成中试
采用SMDS（中间馏分油合成）工艺在马来西亚的 Bintulu建成以天然气为原料，年产50×104t/a液体 荷兰Shell公司 燃料，包括中间馏分油和石蜡 采用MFT工艺及Fe/Mn超细催化剂进行2000t/a工 业试验 中国科学院山西煤 炭化学研究所
1994
FTS技术现状
南非Sasol公司的低温铁系催化剂固定床、低温 铁系催化剂浆态床、高温铁系催化剂循环流化 床、高温铁系催化剂固定流化床和低温钴系催 化剂浆态床费托合成技术。 荷兰Shell公司的钴系催化剂固定床费托合成技 术。 美国Rentech公司的低温铁系催化剂浆态床费 托合成技术。 美国Syntroleum公司的的自热重整(ATR)工艺 和钴系催LOGO
1937 中压法FTS开发成功
1937 引进德国技术以钴催化剂为核心的FTS合成厂建成投产
1944
日本与中国锦 州石油六厂
中压法过程中采用合成气循环工艺技术,FTS合成油厂进一 德国 步发展
1945后 FTS受石油工业增长的影响,其工业化发展受到影响
1952 5×104t/a煤基FTS合成油和化学品工厂建成
前苏联
FTS历史背景
时间
1953 1955
发展进程
4500t/a的铁催化剂流化床合成油中试装置建成
主要研究者
中国科学院原大连石 油研究所
建立以煤为原料的大型FTS合成厂，采用Arge固 Sasol公司 定床反应器，中压法，沉淀铁催化剂 提出FTS合成在钴催化剂上最大程度上制备重质 烃，然后再在加氢裂解与异构化催化剂上转化为 荷兰Shell公司 油品的概念
1970
1970
1980
浆态床反应器技术、MTG工艺和ZSM-5催化剂开 美国Mobil公司 发成功
SasolⅡ建成投产，中压法，循环流化床反应器， Sasol公司改进 熔融铁催化剂 Kellogg CFB
FTS历史背景
时间 1982 1982 1985 1993 发展进程 主要研究者
Sasol Ⅲ建成投产，中压法，循环流化床反应器，熔 Sasol公司 融铁催化剂 提出将传统的FTS与沸石分子筛相结合的固定床两段 中国科学院山西煤 合成工艺（MFT工艺） 炭化学研究所 新型钴基催化剂和重质烃转化催化剂开发成功 荷兰Shell公司
FTS生产人造石油的化学工艺
反应器： ①固定床反应器 ②浆态床反应器 ③流化床反应器 FTS反应的特点表明: FTS反应器选择必需满足 散热性能好､原料气分布均匀､易制造维护等要 求
流化床反应器
循环流化床(CFB) 循环流化床(CFB) 反应器由4部分组 成：反应器、沉 降漏斗、旋风分 离器和多孔金属 过滤器
费托合成生产人造石油的化学工艺
流化床反应器
LOGO
费托合成(FTS)简介
费托合成：CO 在固体催化剂作用下非均相氢化生 成不同链长的烃类混合物和含氧化合物的反应 以煤为原料，经过气化生成合成气，然后经FTS 制取液体产品，被称为煤的“间接液化法” FTS反应作为煤炭间接液化过程中的重要反应， 近半个世纪来受到各国学者的广泛重视 目前FTS已成为煤间接液化制取各种烃类及含氧 化合物的重要方法之一
流化床反应器
原料气从反应器底部进入，与立管中经滑阀下 降的热催化剂流混合，将气体预热到反应温 度，进入反应区。大部分反应热由反应器内的 两组换热器带出，其余部分被原料气和产品气 吸收。催化剂在较宽的沉降漏斗中，经旋风分 离器与气体分离，由立管向下流动而继续使用。 循环流化床反应器特点 ①初级产物烯烃含量高 ②相对固定床反应器产量高 ③在线装卸催化剂容易､装置运转时间长 ④热效率高､压降低､反应器径向温差低
列管固定床
5 12.5 22.5 15 23 18 4
循环流化床
10 33 39 5 4 2 7
人造石油
人造石油是指由煤、煤焦油、石油重质馏分或 页岩油在高温、高压和催化剂的作用下与氢起 反应而成粗制品，再经加工而制成各种轻质石 油产品。 制备工艺： ①煤、油页岩或油砂的低温干馏法， ②煤间接液化法， ③煤直接液化法等。
流化床反应器
固定流化床(FFB) 固定流化床反应器 是一个带有气体分 配器的塔，流化床 为催化剂，床层内 置冷却盘管，配有 从气相产品物流中 分离催化剂的设备
流化床反应器
FFB反应器上方提供了足够的自由空间以分离出 大部分催化剂，剩余的部分催化剂则通过反应器 顶部的多孔金属过滤器被全部分离出并返回床层 由于催化剂颗粒被控制在反应器内，因而催化剂 回收系统可取消，除节省投资外，冷却更有效， 也增加了总的热效率 由于FFB反应器的直径可远大于CFB反应器，安 装冷却盘管的空间增加了50%以上，这使得转化 率更高，产能也得到提高
FTS历史背景
时间 1923 1936 发展进程 主要研究者
发现CO和H2在铁类催化剂上发生非均相催化反应,可合成 F.Fischer和 直链烷烃和烯烃为主的化合物,其后命名为FTS H.Tropsch 常压多级过程开发成功,建成第一座以煤为原料的FTS油厂, 德国鲁尔化学 4000×104L/a 公司