费托合成制取高端润滑油基础油探究

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1、费托合成制取高端润滑油基础油探究　　摘要：以合成气（CO+H2）为原料，采用钴基催化剂进行费托合成反应制取高端润滑油基础油。目前费托合成主要用于煤间接液化合成燃料油，相比之下，通过费托合成制取润滑油基础油等高端化学品表现出更为可观的市场前景。本文通过对比费托合成工艺，进一步说明制取高端润滑油基础油的优势。关键词：费托合成钴基催化剂润滑油基础油中图分类号：TQ529文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）04（b）-0088-04我国是一个富煤、缺油、少气的国家，资源禀赋的特点决定了煤炭在我国能源结构中的重要性，在我国一次能

2、源的消费结构中，煤炭占有70%左右的份额，同时从长期来看，国际油价上升趋势不可避免。在此情况下，出于国家能源安全与经济利益的双重考虑，寻找符合中国国情的石油补充和替代方案是我国的战略选择。煤炭的间接液化（CTL）技术是当前煤化工的重要发展方向，主要包括煤炭气化、合成气变换/净化、费托合成及合成产品提质等工艺过程，其中费托合成技术是最为关键的核心技术。典型的费托合成煤间接液化工艺流程见（图1）[1，2]。111费托合成（Fischer-TropschSynthesis）技术1.1费托合成技术发展历史费托合成技术合成油品的历史可追溯到20世

3、纪20年代，1923年，德国科学家F·Fischer和H·Tropsch发明了利用合成气（H2+CO）和铁催化剂在15MPa、400℃的反应条件下制取液态烃的技术，被称为费托合成法[3]。1934年德国鲁尔（Ruhrchemie）公司开始建造以煤为原料的费托合成油工厂，1936年投产。1936年至1945年期间，德国共建有9个费托合成油厂，总产量达到67万吨/年，其中汽油占23%、润滑油占3%、石蜡和化学品占28%。同期，法、日、中、美等国也建设了7套以煤为原料的费托合成油装置，重生产能力达到69万吨/年。之后，由于石油工业的兴起和发展

4、，致使大部分费托合成油装置关闭停运[4]。1.2主要费托合成技术（1）国外费托合成技术现状。南非Sasol公司，即南非煤油气公司（SouthAfricanCoal，OilandGas11Corp，简称“Sasol”）于1950年成立。1955年建成第一座由煤间接液化生产燃料油的Sasol-I厂。70年代石油危机后，于1980年和1982年又相继建成了Sasol-Ⅱ厂和Sasol-Ⅲ厂。目前三个厂年处理煤炭总计达4590万t，是世界上规模最大的以煤为原料生产合成油及化工产品的化工厂。主要产品为汽油、柴油、蜡、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛

5、、酮等113种，总产量达760万t/a，其中油品占60%左右[5]。Sasol公司在F-T合成技术基础上开发了先进的工艺和设备。Sasol-I厂建厂初期选择了德国的Arge固定床和美国Kelloge公司的Synthol流化床F-T合成反应器。目前Sasol-I厂仍有6台Arge固定床反应器[6]。Sasol公司另一种应用较多且较成熟的是循环流化床反应器，该反应器最初是由美国Kelloge公司设计的，后经多次技术改进及放大，现称为“SasolSynthol”反应器[7]。为进一步提高单台费托合成反应器的产能，Sasol公司在原有循环流化床

6、反应器（Synthol）的基础上又开发了固定流化床反应器（SAS）。20世纪70年代中期，Sasol公司又开展了浆态床反应器的研究工作。1991年，完成100bbl/d的三相浆态床费托合成中试装置试验工作。1993年5月，开工建设了生产能力2500bbl/d的三相浆态床费托合成工业装置，该装置于1995年投入运行。与此同时，Sasol公司还开发成功了浆态床馏分油合成工艺（SSPD）[8，9]。除南非Sasol公司外，长期以来，世界上其他国家的著名石油化工公司也对费托合成技术进行了大量研究开发工作。11壳牌（Shell）公司经多年开发，已

7、拥有世界先进的工业化费托合成油技术，即中间馏分油合成技术（ShellMiddleDistillateSynthesis，简称SMDS）。该工艺将传统的费托合成技术与分子筛裂化或加氢裂化相结合生产高辛烷值汽油或优质柴油。该工艺采用多管式滴流床反应器、钴基催化剂，单台反应器产能可达8000bbl/d[10]。壳牌（Shell）公司有关费托合成技术的专利大部分为催化剂及SMDS工艺流程改进，还有部分专利集中在浆态床工艺过程上[11]。此外，Statoil公司[12]、Syntroleum公司[13]及Exxon公司也相继开发出各自的费托合成技

8、术。（2）国内费托合成技术现状。根据国家科委在“六五”期间的分工，国内的间接液化研究主要由中国科学院山西煤炭化学研究所进行。他们在消化、吸收了国外的经验后，提出了将传统的F-T合成与沸石分子筛特殊形选作用相