2.FT合成

残油
2.MFT工艺流程的特点
①煤基合成气为原料，由于煤的气化方法不同，合成气中的V(H2)／V(CO)比 例在0.5～1.5之间变化。 ②工艺流程比较简单，投资费用低。MFT台成产品单一，主要为汽油产品，基 本不含重质烃类与含氧化合物，简化了产品的后加工流程。此外MFT合成的操 作温度和压力都较低，且等压操作，减少了过程的能耗，使投资费用大大降 低。 ③产品中主要为汽油，且质量较好。MFT合成产物中．汽油馏分较高-质量较 好，辛烷值可达80以上。
汽油c5~c12 柴油c13~c18
重油 C19~c21 c22~c30
22.5 15.0
6.0 17.0
39.0 5.0
1.0 3.0
37.0(c5~375 ℃) 11.0(375~750 ℃)
3.0(750~970 ℃) 0.5 >970 ℃ 6.0
蜡
18.0
2.0
不同点
不同点 设备的类型不同
1、MFT合成工艺流程
该流程为两段固定床反应器合成工艺。第一段进行F-T合成， 生成C１～C40烃类,在第二段反应器对C1～C40进行改质。
换热 水冷 循环气
合成气 预热 脱硫、 脱氧
气液分 离器 一 预热 段 反 应 器 二 段 反 应 器
换热
氨冷
气液分 离器
循环气
油水分 离器
蒸 馏 塔
汽油
粗汽油 脱 蜡 换热 加 热 炉
鲁奇炉Ⅳ型36台（30台开6台备 用）
Arge反应器3m、5台、 Syntho1反应器，3.63m、8台(7 沉淀铁催化剂 台开1台备用)、熔铁催化剂 Syntho1反应器2.3m、 3台熔铁催化剂
SASOL的F-T合成条件及产品分布
项目 催化剂 温度／℃ 压力／MPa 新合成气（H2/CO) 甲烷 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 产品产率／％ 丁烯 丁烷 SASOL-1 Arge 沉淀铁 220~255 2.5~2.6 1.7~2.5 5.0 0.2 2.4 2.0 2.8 3.0 2.2 Synthol 熔铁 320~340 2.3~2.4 2.4~2.8 10.1 4.0 6.0 12.0 2.0 8.0 1.0 11.0 7.5 13.0 11.0 SASOL-2 synthol 熔铁 320 2.2
F-T合成 催化剂
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，并提高 了催化剂的抗烧结性。
三、F-T合成催化剂
用在固定床反应器的中压合成时，反应温度为220～240 ℃ 铁催化剂加钾活化，具有比表面积高和热稳定性好的结构，可用的载体为 Al2O3、CaO、MgO、SiO2、ZSM-5分子筛．其操作温度为220～340 ℃,操作 压力为1～3MPa。
由于复合催化剂有一定的局限性。如F-T合成反应温
度不宜过高，而F-T合成催化剂不需再生，而分子筛则
需再生。两种催化剂混合在同一反应器中存在以上矛盾，
所以必须开发出更为合理的工艺流程． MFT合成工艺解
决了上述问题。
20世纪80年代初，中国科学院山西煤炭化学研究所提
出了将传统的F-T合成与沸石分子筛相结合的固定床两 段合成工艺，简称MFT合成 ．
会流利的讲述 F-T合成的工艺 流程及影响因 素
会解释一些实 际操作过程常 出现的问题
背景
随着现代社会的高速发展，世界各国石油、天然气用量加大，将出 现短缺现象，尤其是石油，许多国家靠国外进口来维持。相对于石 油、天然气，煤的储量比较丰富，如何将煤转化为人们所需要的各 种燃料及各种化工产品，费托(F-T)合成解决了这个问题。
nCO (2n 1)H2 C n H 2n nH2 O
2nCO nH2 C n H 2n nCO2
nCO 2H2 Cn H 2n1OH (n 1) H 2O
(2n 1)CO (n 1)H 2 Cn H 2n 1OH (n 1)CO2
净合成气
Synthol
水
气化 来水
氧化 CH4重整
冷凝蒸馏
废水 处理
冷水
CO2
CH4
脱CO2 深冷分离
Pt重整
汽油
H2馏分 变压吸附 乙烯
C2
C3 C4
C5 C6
加氢脱蜡
柴油
聚合
异构 化
纯H2
C2H4
柴油
汽油
三、SASOL一厂与二、三厂比较
相同点：
1、SASOL一厂与二厂都是先将反应生成的水和液态油
生产规模不同 所用的催化剂不同
SASOL-1
固定床和气流床两类反应器 年产液体燃料25万吨
SASOL-2、3
气流床反应器，是一厂气流床 的放大型 二厂能力是一厂的8倍，三厂 基本与二厂相同。 熔铁催化剂
固定床采用沉淀铁催化剂， 气流床反应器用熔铁型催化 剂
产品类型不同
一厂产品复杂，主要有汽油、 二厂主要生产汽油、柴油，并 柴油、含氧化合物(醇、酮类) 生产大量乙烯。 和蜡产品，其中固定床反应 器生成的蜡多，气流床反应 器生成的汽油多 中将冷凝后的余气直接分离 余气先脱除C02 ,然后进行深 冷分离.
沉淀铁催化剂 铁系催 化剂 熔铁型催化剂 分类
其特点是活性较小，有很好的机械强度．主要用于气流床 反应器。 Fe-Cu-K催化剂 Fe-Mn-K催化剂 Fe-Cu-K/隔离剂催化剂 磁铁矿为主体，配以氧化物助剂MgO、Cr2O3、RE2O3。南非 SASOL公司工厂中固定床采用的烧结铁催化剂为 Fe3O4、 CuO、ZnO的均匀混合物。
第七章 F-T合成
7-1 F-T 合成原理
7-2 F-T合 成典型生 产工艺及 比较
7-3 F-T 合成的主 要设备
知识目标
熟悉F-T合成典型 生产工艺流程及 工艺参数
掌握掌握F-T合成 的化学反应、 F-T 合成反应的因素、
了解F-T合成催化剂
能力目标
能掌握F-T 合成反应、 F-T合成原 理
(n 1)CO (2n 1)H 2 Cn H 2n 1COH nH2 O
(2n 1)CO (n 1)H 2 Cn H 2n 1COH nH2 O
2CO C CO2
二、影响F-T合成反应的因素
1.反应 温度
化学平衡:温度升高．对F-T合成反应不利。而积炭反应为吸 热反应．升高温度有利于积炭反应的发生.过高的温度易使 催化剂超温烧结，缩短了使用寿命 动力学角度考虑:温度升高，反应速度加快，同时副反应速 度也随之加快。操作温度取决于所用催化剂。 增大压力，F-T合成反应速度加快，但副反应速度也加快。 过大的压力降低了催化剂的活性，需要高压容器，设备的投 资费用高；压力增太，能耗随之增大 增加空间速度，可提高其生产能力，并有利于及时移走反 应热，防止催化剂超温。但空速增大，能耗增大。空速过 小，不能满足生产需求 。 原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反 应放出的热量多，易使催化剂床层温度升高。原料气中V(H2) ／V(CO)的比值高，有利于饱和烃的生成；V(H2)／V(CO)的 比值低，有利于生成烯烃及含氧化合物。
一、工艺特点
以H2和CO为原料，催化剂、反应器的类型、反应温
度、压力及空间速度等不同，就可制造出许多产品。
可以根据需要，改变主要产品的品种
二、SASOL厂各种工艺流程
1.SASOL一厂工艺流程
一厂采用固定床和气流床两类反应器进行F-T合 成反应，主要生产汽油，柴油和蜡类等产品。
固定床反应器生成的蜡多，气流床反应器生成的
冷凝下来，然后再对产品进行后加工。
2、SASOL一厂与二厂对C３～C４馏分的处理方法相同，
都是采用聚合法．
SASOL工厂概况
厂名 SASOL-1
1965
25万吨合成产品
SASOL-2
1980
SASOL-3
1984
投产日期
规模
230万吨/年液体燃料及化学品
气化炉型 气体净化要求
合成反应器
鲁奇炉Ⅲ型13台、Ⅳ 型3台 H2S<0.3cm3/m3， CO2<1%
④产物分布和选择性可以调节。MFT合成已开发出几种不同类型的一段铁催化 剂和恬性与选择性较高的二段分子筛催化剂。通过选用不同类型的催化剂和 调节工艺参数，可调节产品分布实现油-气、油-肥、油-蜡等多种联产方案， 以提高经济效益。 ⑤MFT工艺技术比较成熟，易于工业化生产。MFT合成工艺百吨级中试已于 1989年完成，且运转平稳，目前正在进行千吨级工业性试验，适宜于中小型 工业化。
3.传统的F-T合成与MFT合成比较
合成方法 催化剂 温度／℃ 压力／MPa 原料气（H2/CO) CO转化率／％ H2转化率／％ 甲烷 产 品 产 率 ／ 质 量 分 数 ） ％ 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 F-T法 Arge 沉淀铁 220~255 2.5~2.6 1.7~2.5 60~68 5.0 0.2 2.4 2.0 2.8 Synthol 熔铁 320~340 2.3~2.4 2.4~2.8 79~85 10.1 4.0 6.0 12.0 2.0 1 沉淀铁／ZSM-5 230/300 2.5/2.5 21.6 88.0 70.4 6.6 6.8 MFT法 2 铁催化剂／分子筛 (250~270)/(310~320) 2.5/2.5 1.3/1.5 85.4
吸收塔
回 收 C3 和 C4
换热器 合 成 气 净化 合成 气 预热 新鲜合 成气 蜡分离器
冷却器
碱
净化
固定床 反应器
分离器
冷 凝 油
水溶 性含 氧化 物
碱液
蜡
(2)Synthol气流床合成工艺流程
此流程合成温度为300～340℃，压力为2.0～2.3MPa ．
2.SASOL二厂工艺流程
SASOL二厂的任务是生产南非需要的发动机燃料，即生产汽油和柴油。 二厂全部采用了气流床反应器，使用熔铁型催化剂。
产品后加工过程不 同
四、F-T合成工艺上的问题及改进措施
F-T合成反应为强放热反应，要解决排除大量反应热的问题．为了达到产品 的最佳选择性和催化剂使用寿命长的要求，反应需在等温条件下进行。
①尽快去掉反应热，以保持合适的反应温度，防止催化剂烧结、失去
活性和大量的甲烷生成。 ②降低反应器中的温度梯度，防止催化剂上积炭，使催化剂活性下降
F- T合成是F Fischer和H Tropsch在1925年首先研究成功的-该法 是用煤制合成气获得一氧化碳和氢气并在金属催化剂上合成出脂 肪烃和含氧化合物。
F-T合成可能得到的产品包括气体和液体燃料，以及石蜡、水溶性含 氧化合物(如：醇、酮类等)、基本的有机化工原料(如乙烯，丙烯， 丁烯和高级烯烃等)。
2.反应 压力 3.空间 速度
4.气体 组成
三、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 剂 ） Fe、Co、Fe-Mn等与ZSM-5分子筛混合组成的 复合催化剂 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 由C1-C40缩小到 C1～C11，抑制了C11以上的高 分子量烃类的生成。 其次，复合催化剂还大幅度提高了汽油馏分 C5-C11 的比例，并且合成产物中基本上不含有 含氧化合物。 所以复合催化剂将得到广泛的应用。
。工业上用导热油在列管式反应器壳程强制对流换热。及时移走反应热，
以保持适宜的反应温度。 ③F-T合成产品复杂．选择性较差。为了提高F-T合成技木的经济性和
产品的选择性问题，可以选用复合型催化剂和改进的F-T法即MFT法进行合
成反应，使C1-C40馏分烃类产品改质为C1-C11的烃类产品。
五、MFT合成工艺流程及特点
汽油多．一厂年产液体燃料25万吨 。
1.SASOL一厂工艺流程
纯合成气
Arge F-T 真空 蒸馏 冷凝
Synthol F-T CH4 重整 C1、C2 城市煤气 C3、C4 蒸脱
废水
冷凝
分离
分离
C1、C2
C3、C4 加氢 精制
蒸馏
异构化
聚合
液化气 醇 酮 汽油 柴油 中蜡 硬蜡
(1)Arge固定床合成流程
7-1 F-T合成原理
一、F-T
一、F-T合成的化学反应
1.烷烃的生 成反应 2.烯烃的生 成反应
3.醇类的生 成反应 4.醛类生成 反应 5.积炭反应
nCO (2n 1)H2 Cn H 2n 2 nH2 O
2nCO (n 1)H2 Cn H 2n 2 nCO2
第七章ft合成71ft合成原理72ft合成典型生产工艺及比较73ft合成的主要设备掌握掌握ft合成的化学反应合成反应的因素ft熟悉ft合成典型生产工艺流程及工艺参数了解ft合成催化剂知识目标能掌握ft合成反应ft合成原理会流利的讲述ft合成的工艺流程及影响因素会解释一些实际操作过程常出现的问题能力目标背景随着现代社会的高速发展世界各国石油天然气用量加大将出现短缺现象尤其是石油许多国家靠国外进口来维持
烧结型催化剂
担载型催化剂
将F-T合成催化剂的话性组分浸渍在载体上形成高度分散 的催化剂。即，使用高表面积的沸石分子筛作为载体，能 有效地阻碍长链烃的生成，同时分子筛具有的表面酸性， 能对F-T合成产物进行改性
分类
Fe／ZSM-5分子筛双功能催化剂 Fe-K／硅沸石-2催化剂
7-2 F-T合成典型生产工艺及比较