煤化工工艺学第三版课件 教学课件 作者 郭树才 胡浩权 主编6.1 费托合成.ppt

《煤化工工艺学第三版课件 教学课件 作者 郭树才 胡浩权 主编6.1 费托合成.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§6、煤间接液化§6．1费托合成§6．1费托合成费托合成：具体到中国的发展来说，关键在于技术，中国人不掌握这个技术，南非转让要价非常高。国内的技术尚不成熟。因此发改委是限制发展，除了兖矿榆林100万吨、山西潞安、内蒙伊泰的16万吨中试，神华和神华宁煤的3个300万吨/年项目外，短期内不会核准类似项目。而国内的项目同样遇到了技术来源、可靠性的问题。1.概述⑴F-T合成的产品产品可包括C1-C50的化合物：气体、液体燃料、石蜡、乙醇丙酮等有机原料、烯烃类（C2以上）⑵流程框图及产品选择2.F-T合成的原理★⑴化学反应①烷烃生成反应：（2n+1）H2＋nCO→CnH2n+2＋

2、nH2O＋Q①(n+1)H2+2nCO→CnH2n+2+nCO2＋Q②烯烃生成反应：2nH2+nCO→CnH2n+nH2O＋QnH2+2nCO→CnH2n+nCO2＋Q③水煤气变换反应：反应①产物水汽很容易再发生反应：CO＋H2O→H2＋CO2—Q④醇类生成反应：2nH2+nCO=CnH2n+1OH+(n-1)H2O(n+1)H2+(2n-1)CO=CnH2n+1OH+(n-1)CO2⑵影响因素①原料气体组成一般H2+CO含量高，反应速率大，转化率高。（一般要求80%~85%）合成气中的氢气与一氧化碳的摩尔比要求在2～2.5。V（H2）∕V（co）↗利于链烯烃、重产物及

3、含氧物生成；V（H2）∕V（co）↘利于饱和烃、轻产物及甲烷的生成；②反应压力P↗利于长链烃产物↗（例：铁催化剂常压合成活性低，寿命短，一般0.7~3.0MP）③温度50~350℃，T↗利于甲烷等轻产物↗；（例：钴催化剂：170~210℃；铁催化剂：220~340℃）④空速空速增加，一般转化率低，产物变轻。（例：钴催化剂：800~1200/h；沉淀铁催化剂：500~700/h；熔铁催化剂气流床：500~1200/h）⑤催化剂F-T合成催化剂为多组分体系：a:主金属催化剂的活性组分，具有加氢作用、使一氧化碳的碳氧键削弱或解离作用以及叠合作用。b:催化剂的粒度及分散性效益粒

4、度和分散性对合成反应活性和选择性有重要影响。c:载体作用载体不仅起到分散活性组分、提高表面积的作用，而且可以起到提高选择性的作用。d:助剂作用即助催化剂，其本身没有催化作用或催化作用很小，而且可以起到提高选择性的作用。e:去电子效应C、N、O、S、P、Cl、Br等电负性大的元素可降低H2、CO与过渡金属表面的吸附强度，大大提高C—O链的解离能力。（一方面导致催化剂活性降低，另一方面可使低碳烯烃显著增加，甲烷显著减少，同时可竞争吸附催化剂毒物H2S等。）f:合金效应通过合金化可以控制催化剂的活性中心和选择性。g:利用孔的大小控制链增长⑶F-T合成催化剂　　所用催化剂主要

5、是铁、钴、镍和钌等。①钴、镍催化剂条件温和，合成产品主要是脂肪烃，但稍提高反应温度则甲烷含量大增。②ThO和ZnO催化剂条件苛刻，只能生成烃醇混合物，但氧化性催化剂对硫不敏感。★③铁系催化剂活性好，价格便宜，应用广泛。a:沉淀铁催化剂制造工艺：水溶性铁盐溶液沉淀，沉淀的含铁化合物进行干燥和焙烧，再用氢气还原制得催化剂。特点：反应温度220~240℃；活性比熔铁催化剂高；强度差，用于固定床和浆态床反应器（强度差，不适合用于流化床和气流床）。b:熔铁催化剂制造工艺：将磁铁矿与助熔剂熔化，然后用氢气还原制成。特点：反应温度320~340℃；活性小，但机械强度高，可以在较高空速

6、下使用，因而生产率大为提高。★⑷F-T合成反应器温度恒定；催化剂与产品分离；催化剂更新；①固定床反应器（Arge反应器）a:反应器特点：管壳式，管内装填沉淀铁催化剂；管外为沸腾水.b:反应热的移出：管外为沸腾水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽（为防止催化剂失活和积碳）.c:固定床反应器的优点有：易于操作；由于液体产品顺催化剂床层流下，催化剂和液体产品分离容易，适于费托蜡生产。d:固定床反应器也有不少缺点：反应器制造昂贵。高气速流过催化剂床层所导致的高压降和所要求的尾气循环，提高了气体压缩成本。反应器放大昂贵。装填了催化剂的管子不能承受太大的操作温度变化。需要定期

7、更换铁基催化剂；所以需要特殊的可拆卸的网格，从而使反应器设计十分复杂。重新装填催化剂也是一个枯燥和费时的工作。f:Arge固定床合成工艺流程煤气，经净化得H2/CO比1.7的合成气，新鲜气与循环气以1：2.3比例混合，混合气被压缩到2.45MPa后，再被换热器升温到150～180℃进反应器进行合成反应。反应产物先经分离器脱去石腊烃，经换热器后再脱去软石蜡，又经冷却器冷却分离出烃类油，冷却器后的余气部分循环，其余送油吸收塔回收C3和C4烃类。Arge反应器的产物较重，含腊较多，见表。表SASOL的FT合产品分布SASOL-ⅠArge产品产率