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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浆态床反应器
浆态床反应器是床内为高温液体， 浆态床反应器是床内为高温液体，催化剂微粒悬浮其中 是床内为高温液体 合成原料气以鼓泡形式通过，呈气、 ，合成原料气以鼓泡形式通过，呈气、液、固三相的流 化床。 化床。 优点： 优点：
比列管固定床反应器简单，易于制造，价格便宜，且易于放大 比列管固定床反应器简单，易于制造，价格便宜，且易于放大。
合成原料:CO/H2 (合成气 合成气) 合成原料 合成气
合成气制备:煤 天然气、 合成气制备 煤、天然气、生物质等为原料经气化获得
产物以直链烷烃、烯烃为主，无硫、 产物以直链烷烃、烯烃为主，无硫、氮等杂质
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F-T合成的由来
该反应于1923年由Ｆ．Fisscher和 该反应于1923年由Ｆ．Fisscher和 年由Ｆ． Ｈ．Tropsch首次发现后经 首次发现后经Fischer等人 Ｈ．Tropsch首次发现后经Fischer等人 完善，并于１９３６ １９３６年在鲁尔化学公司实 完善，并于１９３６年在鲁尔化学公司实 现工业化，Ｆ 合成因此而得名。 ，Ｆ现工业化，Ｆ-Ｔ合成因此而得名。
约在同 一时期
日本、法国、 日本、法国、中国也有 6套装置建成 套装置建成
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F-T合成原理
烷烃的 生成 烯烃的 生成
主要 反应
醛类的 生成 醇类的 生成
副反应
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F-T合成原理
烷烃
烯烃
醇类 醛类
铁铜剂:220-250℃; ℃ 铁铜剂 熔铁催化剂要求280-340℃; 熔铁催化剂要求 ℃ 当温度超过上述温度范围------甲烷和碳沉积的生成， 甲烷和碳沉积的生成， 当温度超过上述温度范围 甲烷和碳沉积的生成 目的产物的产率降低、催化剂寿命缩短 ； 目的产物的产率降低、
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埃克森(Exxon) AGC-21工艺 埃克森(Exxon)的AGC-21工艺 (Exxon)的
天然气、 天然气、 氧气和水 蒸气 在氧 化器中反 应
装有钴基 催化剂的 浆态反应 器
固定床加 氢异构改 质为液态 烃产品
Exxon在过去的 多年中花费了 亿美元用于发展 在过去的20多年中花费了 亿美元用于发展AGC一21技术 在过去的 多年中花费了3亿美元用于发展 一 技术 拥有该技术相关的400个美国专利和 个美国专利和1500个国际专利，1990— 个国际专利， ，拥有该技术相关的 个美国专利和 个国际专利 1993年在 年在Baton Rouge LA炼厂的 炼厂的200桶/d中试装置中，进行 年 中试装置中， 年在 炼厂的 桶 中试装置中 进行3年 实验，现号称拥有设计能力50000桶／d以上 以上GTL装置。 装置。 实验，现号称拥有设计能力 桶 以上 装置
年以来,Sasol 公司一直用列管式固定床反应 自1953 年以来 器来合成燃料,1993 年Shell公司在马来西亚的 公司在马来西亚的SMDS 器来合成燃料 公司在马来西亚的 装置中也采用这类反应器,它通过在列管壁产生水蒸 装置中也采用这类反应器 它通过在列管壁产生水蒸 气来带走反应中放出的大量热量。 气来带走反应中放出的大量热量。
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F-T合成催化剂
单一催化剂
铁、钴、镍和钌（沉淀铁催化剂、熔铁 型催化 镍和钌（沉淀铁催化剂、 剂 ）
F-T合成 催化剂
复合催化剂
Fe、Co、Fe-Mn等与ZSMFe、Co、Fe-Mn等与ZSM-5分子筛混合组成的 等与ZSM 复合催化剂 首先：复合催化剂可以将F-T合成的宽馏分烃类 首先：复合催化剂可以将F C1-C40缩小到 C1～C11，抑制了C11 C11以上的高 由C1-C40缩小到 C1～C11，抑制了C11以上的高 分子量烃类的生成。 分子量烃类的生成。 其次， 其次，复合催化剂还大幅度提高了汽油馏分 C5的比例， C5-C11 的比例，并且合成产物中基本上不含有 含氧化合物。 含氧化合物。 所以复合催化剂将得到广泛的应用。 所以复合催化剂将得到广泛的应用。
sasol
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南非SASOL公司 南非SASOL公司
首席执行官戴佩德 首席执行官戴佩德
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南非sasol的SSPD工艺 南非sasol的SSPD工艺为合成 气
在悬浮 态反应 器进行 F—T合 合 成获取 石蜡烃
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F-T的发展史
鲁尔化学公司建成第一座间接液化生产装置 产量为每年7吨 产量为每年 吨 发现在碱化的铁催 自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催 自从 和
1934年 年
化剂上可生成烃类化合物以来， 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。 德国共有 个工厂共 万吨 年的生产能力 盛衰不定。费托合成率先在德国开始工业化应 德国共有9个工厂共 万吨/年的生产能力 个工厂共57万吨 用. 1944年 年
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流化床反应器
循环流化床
用于固相加工过程或催化剂迅速失活的 流体相加工过程。例如催化裂化过程。 流体相加工过程。例如催化裂化过程。
固定流化床
无固体物料连续进料和出料装置， 无固体物料连续进料和出料装置，用于固体 颗粒性状在相当长时间（如半年或一年） 颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内 不发生明显变化的反应过程。 不发生明显变化的反应过程。
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费托合成
F-T的定义及发展历史 的定义及发展历史
F-T的合成原理及影响反应的因素 的合成原理及影响反应的因素
F-T合成中所用的催化剂 合成中所用的催化剂
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F-T的定义
F-T (Fischer –Tropsch Sythesis)合成是指 Sythesis)合成是指 以合成气为原料， 以合成气为原料，在催化剂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。是将煤 以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。是将煤和天 转化为液体燃料的核心技术。 然气转化为液体燃料的核心技术 然气转化为液体燃料的核心技术。
浆态床反应器解决了管式固定床反应器中的很多难题。 浆态床反应器解决了管式固定床反应器中的很多难题。 从二战到70 年代后期, 从二战到 年代后期 Klbel 及其合作者首次对浆态床反应 器的设计进行了试验;80 年代初期 年代初期Sasol 公司进行了小规模 器的设计进行了试验 试验;1993 年,Sasol 公司设计的浆态床反应器成功运行。 试验
中间馏 分的分 馏
萨索尔公司将其技术转让给南非Mossgas 萨索尔公司将其技术转让给南非 公司，建成l 装置， 公司，建成 240kt／a装置，将海洋天然气 ／ 装置 转化为合成油，是目前世界上利用F-T技术 转化为合成油，是目前世界上利用 技术 的最大规模的GTL装置 的最大规模的 装置
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影响F 影响F-T合成反应的因素
空间 速度 气体 组成
温度
压力
化学平衡 动力学角 度
增大压力， 增大压力， F-T合成 合成 反应速度 加快， 加快，但 副反应速 度也加快。 度也加快。
增加空间速 度，可提高 其生产能力， 其生产能力， 并有利于及 时移走反应 热，防止催 化剂超温。 化剂超温。
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费托合成工艺上的问题及改进措施
F-T合成反应为 合成反应为 强放热反应， 强放热反应，会 产生大量的甲烷 及其他的副反应
反应器中的温 度高， 度高，催化剂 上积炭， 上积炭，催化 剂失去活性
F-T合成产品 合成产品 复杂． 复杂．选择性 较差
反应热
催化剂
径向绝热式固定床反应器
列管式固定床反应器
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固定反床应器
反应热 列管式固定床反应器 较大
列管式固定床反应器由多根反应管并联构成。管内或 列管式固定床反应器由多根反应管并联构成。 管间置催化剂， 管间置催化剂，载热体流经管间或管内进行加热或冷 管径通常在25～ 之间， 却，管径通常在 ～50mm之间，管数可多达上万根。 之间 管数可多达上万根。
为了提高活性和选择性，还加入了各种助剂和载体， 为了提高活性和选择性，还加入了各种助剂和载体，载 体的加入，导致了催化剂中的金属组分高度分散， 体的加入，导致了催化剂中的金属组分高度分散，并提高 了催化剂的抗烧结性。 了催化剂的抗烧结性。
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费托合成
费托合成的工艺流程
产品 选择性
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费托合成工艺上的问题及改进措施
费托合成的主要设备
费托合成工艺上的问题及改进措施
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南非SASOL公司 南非SASOL公司
20世纪 年代初，中东大油田的发现时间接技术的开 世纪50年代初 世纪 年代初， 发和应用陷入低潮。 发和应用陷入低潮。 1955年 年 sasol1 20世纪 年代 世纪70年代 世纪 sasol2 sasol3 1992和1993年 和 年 天然气的费托 合成厂
原料气中的 (CO+H2)含 含 量高， 量高，反应 速度快， 速度快，转 化率高
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F-T合成催化剂
Fe（铁）、Co（钴）、 Ni（镍）、Ru（钌） 和Rh（铑）
最为活跃的催化剂中的活性组分
目前研究较多的是已工业化的铁和
钴催化剂。
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F-T的催化剂
F-T合成反应是一个强放热反应 催化剂对温度很敏感 2721~2930kJ/m3(CO+H2)(如果考虑到原料气中的惰性气体存在 如果考虑到原料气中的惰性气体存在
以及转化不完全等因素， 以及转化不完全等因素， –实际放热量约为 实际放热量约为1674kJ/m3(CO+H2)) ； 实际放热量约为 –温度为 1500℃左右 绝热条件下 反应器温度 ， 绝热条件下,反应器温度 温度为 ℃左右(绝热条件下 反应器温度)， –可导致催化剂局部过热，降低反应选择性。 可导致催化剂局部过热，降低反应选择性。 可导致催化剂局部过热 ～210℃; 镍催化剂:170～ 钴、镍催化剂 ℃