费托合成技术应用现状与进展

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1、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

2、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

3、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

4、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。通常认为，由于钴的抗中毒失活能力较铁差，以煤为气头的费托合成技术一般采用铁系催化剂。Oryx工厂自2006年开工后即遇到催化剂强度不够导致的催化剂流失和剂蜡分离问题，到2008年经装置改造后情况有较大改善，但仍未达到设计产能。表1SASOL费托合成技术工艺特点及发展历程[2-3]催化剂反应器反应温度工艺简名起用年代主要产物特点工业化应用低温费托合成技术沉淀铁固定床220℃ARGE1955芳香烃0%烯烃23%含氧化合物7%烷烃70%适合生产蜡、柴油和石脑油固

5、定床单程转化率低，需要增加循环或采用多级反应器。南非SasolburgSasolI2500桶/d沉淀铁浆态床250℃SSPD1993浆态床反应器处理量大、反应温度便于控制，催化剂可在线补充和更换。南非SasolburgSasolI2500桶/d担载钴浆态床230℃SSPD2006含氧化合物2%芳香烃0%烯烃8%烷烃90%适合生产蜡、柴油和石脑油钴比铁活性高，转化率大于80%，C5+选择性更高。卡塔尔RusLaffanOryx34000桶/d高温费托合成技术熔铁循环流化床340℃Synthol1955芳香烃6%烯烃56%烷烃25%含氧

6、化合物10%适合生产烯烃和汽油烯烃含量高，可获得高附加值的化学品。固定流化床产能大，产率高。南非SasolburgSasolI1500桶/d固定流化床340℃SAS1995固定流化床340℃SAS1995南非SecundaSasolIISasolIII150000桶/d2.2荷兰Shell公司的费托合成技术[4]Shell公司最早于上世纪七十年代开始F-T合成催化剂的研究，其开发的费托合成工艺称为Shell中间馏分油合成工艺，该工艺采用的是钴系催化剂和固定床反应器。目前其已成功开发出三代工业化催化剂。1993年，Shell公司采用其

7、第一代费托合成技术在马来西亚Bintulu建设了产能为12500桶/d的以天然气为气头的合成油厂，该厂共有4套固定床费托合成反应器，每套反应器内含26150根反应管，每根反应管内径26mm。1997年，Bintulu工厂因空分装置爆炸事故停工，2003年Bintulu工厂经改造检修后重新运转，此次运转采用了Shell的第二代费托合成技术，使工厂产能提高到14700桶/d，这一改进主要基于Shell开发了具有更高活性的二代钴系催化剂及其配套工艺。目前，Shell正在卡塔尔RusLaffan建设世界最大的以天然气为气头的Pearl合成油

8、厂，该厂设计产能达140000桶/d，共建24套反应器，每套反应器内含约29386根内径26mm的反应管。从Shell两家GTL工厂的反应器规模可见，列管式固定床反应器的设计和制造十分复杂。但Shell方面认为，采用固定床反应器对价格