天然气合成油技术

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1、天然气合成油技术名：王振州学号：201425025书院：石油与化学工程学院专业：化学工程与工艺班级：化工14041•天然气合成油技术介绍合成气(CO和H2的混合气体)经过催化剂作用转化为液态坯的方法称为天然气制合成油。从天然气经合成气制取合成油，亦即天然气转化为液体(GTL)技术现已成为世界油气工业界的热门话题。GTL技术由合成气生产、费-托法合成和产品精制三部分组成。其屮，合成气生产和产品精制早已有成熟技术，费-托合成是GTL技术的关键。图5-1为天然气制合成油(GTL)的技术步骤。合成气生产/-托法合成产品帽制燃料气石脑油瓦斯油謁滑油詩冲产品■5-1

2、(■合成油JR1.1合成气生产天然气不仅是优质、清洁的能源，而且是一种重要的化工兰产原料。我国天然气可采资源总量为14万亿n?。由天然气基的合成气生产的以甲醇或二甲醍为代表的含氧有机化合物是典型的碳一化合物。天然气先转化为含出、CO的合成气再生产化工产品。天然气化工利用示意图(见图1)。以天然气为原料的生产方法，主L」法和部分氧化法。目前工业上多采用水蒸气转化法，该法制得的合成气中出/CO比值理论上为3,有利于来制造合成氨和氮气；也可改变此比值来制造其他有机化合物，女口：乙烯.醋酸、甲醇、乙二醇、二甲瞇等。加入不足量的氧气，使部分甲烷燃烧为二氧化碳和水:

3、CH4+2O2——>CO2+2H2OCH4+202——>C02+2H2O此反应为强放热反应。在高温及水蒸气存在下，二氧化碳及水蒸气可与其他未燃烧甲烷发生吸热反应：CH4+CO22CO+2H2所以主要产物为一氧化碳和氢气，而燃烧最终产物二氧化碳不多。反应过程中为防止炭析出，需补加一定量的水蒸气。这样做同时也加强了水蒸气与甲烷的反应。1.2费-托法转化法1.21费■托合成最早是由德国科学家FransFischer和HansTropsch于1923首先发现的,就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(主要反应是nCO+2nH2二nCH2

4、+nH20)o通过费•托法转化可将合成气转化成各种不同链长的烷坯和烯轻。当然，如果需要，也可将合成气生产其他液体产品，包括甲醇、氨或二甲醸。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(C0+H2),合成气在催化剂作用下发生合成反应生成矩类，桂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。1.22F-T合成的主要化学反应F-T合成的主反应：生成烷

5、炷：nCO+(2n+l)H2=CnH2n+2+nH2O生成烯炷：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+H20积炭反应：2C0=C+C02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。1.23费■托合成催化剂合成催化剂主要由Co、Fe、Ni、Ru等周期表第VIII族金属制成，为了提高催化剂的活性、稳定性和选择性，除主成分外还要加入一些辅助成分，如金属氧化物或盐类。大部分催化剂都需要载

6、体，如氧化铝、二氧化硅、高岭土或硅藻土等。合成催化剂制备后只有经C0+H2或H2还原活化后才具有活性。目前，世界上使用较成熟的间接液化催化剂主要有铁系和钻系两大类，SASOL使用的主要是铁系催化剂。在SASOL固定床和浆态床反应器中使用的是沉淀铁催化剂，在流化床反应器中使用的是熔铁催化剂。(1)铁基催化剂一般高温F-T工艺使用铁基催化剂，合成产品经加工可得到环境友好汽油、柴油、熔剂油和烯坯等。用于F-T合成的铁催化剂目前研究最多的是沉淀铁和熔铁。优点：价格便宜；缺点：使用寿命短且活性低(2)钻基催化剂低温F-T工艺使用钻基催化剂，合成的产品石蜡可加工特种

7、蜡或经加蛍裂化/异构化生产优质柴油、润滑油基础油、石脑油憎分，产品无硫和芳怪。优点：加快F-T合成的反应速率，提高液态矩的选择性；缺点：反应温度低，时空产率低等。1.24F・T合成反应器SASOL自1955年首次使用固定床反应器实现商业化生产以来，紧紧抓住反应器技术和催化剂技术开发这两个关键环节，通过近五十年的持之以恒的研究和开发，在煤间接液化费•托合成工艺开发中走出了一条具有SASOL特色的道路。迄今已拥有在世界上最为完整的固定床、循环流化床、固定流化床和浆态床商业化反应器的系列技术。费2托法合成的选择性见表2。1.25工艺流程选抻性/%w定味反应褂淤

8、浆床反应話CH<2.03.3G~C*烯烂2.1&22.93.9q91.680.2