合成气制液体燃料(DOC)
天然气制取液体燃料工艺技术进展
收稿:1998年10月,收修改稿:1999年1月天然气制取液体燃料工艺技术进展相宏伟 钟 炳(中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室 太原030001)摘 要 简要介绍了国内外天然气制取液体燃料工艺技术新进展,包括S M D S 、SSPD 、SA S 、M T G 、A GC 221、Syn tro leum 、Gas Cat 工艺以及我国在这方面的研究状况,并对我国天然气的开发利用提出建议。
关键词 天然气 液体燃料 F 2T 合成 合成气 F 2T 反应器Techn ica l D evelopm en t for the Syn thesis ofL iqu id Fuels from Na tura l Ga sX iang H ongw ei Z hong B ing(State Key L abo rato ry of Coal Conversi on ,Shanx i In stitu te of Coal Chem istry ,Ch inese A cadem y of Sciences ,T aiyuan 030001,Ch ina )Abstract A b rief in troducti on of the new techn ical p rocesses fo r the syn thesis of liqu id fuels from natu ral gas ,including S M D S ,SSPD ,SA S ,M T G ,A GC 221,Syn tro leum ,Gas Cat p rocesses and the techn ical developm en ts in Ch ina is p resen ted ,som e suggesti on s on natu ral gas u tilizati on in Ch ina are p ropo sed .Key words natu ral gas ;liqu id fuel ;F 2T syn thesis ;syn thesis gas ;F 2T reacto r一、发展背景60年代以来天然气作为清洁、方便与热效率高的能源发展速度很快,世界天然气可采储量迅速增加,已达到140万亿m 3(相当于目前的石油可采储量当量)。
费托合成(FT合成)工艺说明
费-托合成（煤或天然气间接液化）介绍间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
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（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃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。
煤间接液化技术的发展煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer 和Hans Tropsch 于1923首先发现的并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。
依靠间接液化技术，不但可以从煤炭中提炼汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且还可以提炼出航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、石蜡等多种高附加值的产品。
自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可生成烃类化合物以来，费-托合成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治因素而盛衰不定。
费-托合成率先在德国开始工业化应用，1934年鲁尔化学公司建成了第一座间接液化生产装置，产量为7万吨/年，到1944年，德国共有9个工厂共57万吨/年的生产能力。
在同一时期，日本、法国、中国也有6套装置建成。
二十世纪五十年代初，中东大油田的发现使间接液化技术的开发和应用陷入低潮，但南非是例外。
南非因其推行的种族隔离政策而遭到世界各国的石油禁运，促使南非下决心从根本上解决能源供应问题。
考虑到南非的煤炭质量较差，不适宜进行直接液化，经过反复论证和方案比较，最终选择了使用煤炭间接液化的方法生产石油和石油制品。
SASOL I厂于1955年开工生产，主要生产燃料和化学品。
20世纪70年代的能源危机促使SASOL建设两座更大的煤基费-托装置，设计目标是生产燃料。
费托合成(FT合成)工艺说明
费-托合成（煤或天然气间接液化）介绍间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气（一氧化碳和氢气的混合物），然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
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（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃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。
煤间接液化技术的发展煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer 和Hans Tropsch 于1923首先发现的并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。
依靠间接液化技术，不但可以从煤炭中提炼汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且还可以提炼出航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、石蜡等多种高附加值的产品。
自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可生成烃类化合物以来，费-托合成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治因素而盛衰不定。
费-托合成率先在德国开始工业化应用，1934年鲁尔化学公司建成了第一座间接液化生产装置，产量为7万吨/年，到1944年，德国共有9个工厂共57万吨/年的生产能力。
在同一时期，日本、法国、中国也有6套装置建成。
二十世纪五十年代初，中东大油田的发现使间接液化技术的开发和应用陷入低潮，但南非是例外。
南非因其推行的种族隔离政策而遭到世界各国的石油禁运，促使南非下决心从根本上解决能源供应问题。
考虑到南非的煤炭质量较差，不适宜进行直接液化，经过反复论证和方案比较，最终选择了使用煤炭间接液化的方法生产石油和石油制品。
SASOL I厂于1955年开工生产，主要生产燃料和化学品。
20世纪70年代的能源危机促使SASOL建设两座更大的煤基费-托装置，设计目标是生产燃料。
煤基费托合成液体蜡主要成分
煤基费托合成液体蜡主要成分全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：煤基费托合成液体蜡是一种新型的燃料，是通过煤基费托合成技术制备而成的，主要成分包括烃类和含氧化合物。
煤基费托合成液体蜡具有高能量密度、低硫低氮、低凝点、无刺激气味等优点，是一种具有广阔应用前景的合成燃料。
煤基费托合成液体蜡的主要成分是烃类，主要是由碳和氢元素组成的化合物。
碳是构成有机物质的主要元素，氢是有机物质中含量最多的元素。
煤基费托合成液体蜡中的烃类成分主要包括烷烃、烯烃和芳烃三大类。
烷烃是一种饱和的碳氢化合物，通式为CnH2n+2，其中n为整数，如甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)等。
烯烃是含有碳-碳双键的碳氢化合物，通式为CnH2n，其中n为整数，如乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)等。
芳烃是含有苯环结构的碳氢化合物，通式为CnHn，其中n 为整数，如苯(C6H6)、甲苯(C7H8)等。
煤基费托合成液体蜡中的烃类成分具有高能量密度、燃烧热值高的特点，是一种优质的燃料成分。
除了烃类成分外，煤基费托合成液体蜡还含有一定量的含氧化合物。
这些含氧化合物主要包括羧基、醇基和醛基等。
羧基是一种含有羰基和羟基的官能团，通式为R-COOH，其中R为烃基或芳烃基，如甲酸(HCOOH)、乙酸(CH3COOH)等。
醇基是一种含有羟基的官能团，通式为R-OH，其中R为烃基或芳烃基，如乙醇(C2H5OH)、苯酚(C6H5OH)等。
醛基是一种含有醛基的官能团，通式为R-CHO，其中R为烃基或芳烃基，如甲醛(HCHO)、丙醛(CH3CHO)等。
煤基费托合成液体蜡中的含氧化合物成分具有增加燃料活性、改善燃烧性能的作用，能够提高燃料的利用效率。
煤基费托合成液体蜡的主要成分包括烃类和含氧化合物。
烃类成分主要包括烷烃、烯烃和芳烃等，具有高能量密度、燃烧热值高的特点，是一种优质的燃料成分；含氧化合物成分主要包括羧基、醇基和醛基等，具有增加燃料活性、改善燃烧性能的作用。
费托合成F-T_水煤气_甲醇合成
德国化学家弗朗兹·费歇尔和汉斯·托罗普施所开发的。
费托（Fischer-Tropsch）工艺包括一系列的生成多种烃类的化学反应，其中生产烷烃的用途较广，其反应方程式如下所示，其中烷烃用通式C n H2n+2表示：•(2n+ 1) H2+n CO → C n H(2n+2)+n H2O其中的N通常是10-20，甲烷（N=1）是无用的产物。
生成的烷烃大多数倾向于成直链，适合作为柴油燃料。
除了烷烃以外，还会有少量的烯烃、醇类和其它含氧烃作为副产物生成。
催化剂各种催化剂可用于费-托工艺，最常见的是过渡金属钴，铁和钌。
也可以使用镍，但倾向于有利于甲烷形成（“甲烷化”）。
高温费托和低温费托高温费托（或HTFT）在330-350℃的温度下操作并使用铁基催化剂。
萨索尔公司（SASOL）在煤制油厂（CTL）中广泛使用了这一工艺。
低温费托（LTFT）在较低的温度下运行，并使用铁或钴基催化剂。
这个过程最为人所知的是在马来西亚民都鲁（Bintulu）壳牌公司运营和建造的第一座综合GTL装置[1]中使用。
ft合成与甲醇合成采用的原料是一样的，都是煤合成气一氧化碳和氢气，但用的催化剂不同。
费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接液化技术之一，可简称为FT 反应，它以合成气(CO和H2)为原料在铁系催化剂，在适当反应条件下合成以汽油柴油烃为主的液体燃料的工艺过程。
1923年德国化学家Franz Fischer 和Hans Tropsch开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。
甲醇合成时是以锌铜系氧化物为催化剂，将一氧化碳和氢气在低温高压下直接合成甲醇。
费托合成工艺及研究进展
费托合成定义费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接液化技术之一，它以合成气(CO和H2)为原料在催化剂(主要是铁系) 和适当反应条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料的工艺过程。
1923年由就职于Kaiser Wilhelm 研究院的德国化学家Franz Fischer 和Hans Tropsch开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。
其反应过程可以用下式表示：nCO+2nH2─→[－CH2－]n+nH2O副反应有水煤气变换反应H2O + CO → H2 + CO2 等。
一般来说，烃类生成物满足Anderson-Schulz-Flor分布。
工艺费托合成总的工艺流程主要包括煤气化、气体净化、变换和重整、合成和产品精制改质等部分。
合成气中的氢气与一氧化碳的摩尔比要求在2～2.5。
反应器采用固定床或流化床两种形式。
如以生产柴油为主，宜采用固定床反应器；如以生产汽油为主，则用流化床反应器较好。
此外，近年来正在开发的浆态反应器，则适宜于直接利用德士古煤气化炉或鲁奇熔渣气化炉生产的氢气与一氧化碳之摩尔比为0.58～0.7的合成气。
铁系化合物是费托合成催化剂较好的活性组分。
研究进展传统费托合成法是以钴为催化剂，所得产品组成复杂，选择性差，轻质液体烃少，重质石蜡烃较多。
其主要成分是直链烷烃、烯烃、少量芳烃及副产水和二氧化碳。
50年代，中国曾开展费托合成技术的改进工作，进行了氮化熔铁催化剂流化床反应器的研究开发，完成了半工业性放大试验并取得工业放大所需的设计参数。
南非萨索尔公司在1955年建成SASOL－I小型费托合成油工厂，1977年开发成功大型流化床Synthol反应器，并于1980年和1982年相继建成两座年产 1.6Mt的费托合成油工厂（SASOL-Ⅱ、SASOL-Ⅲ）。
此两套装置皆采用氮化熔铁催化剂和流化床反应器。
反应温度320～340℃，压力2.0～2.2MPa。
产品组成为甲烷11％、C2～C4烃33％、C5～C8烃44％、C9以上烃6％、以及含氧化合物6％。
费托反应基理
前言费托合成（F-T合成）是指合成气（H2+CO）在一定的反应温度和压力下经催化转化为烃类产物的反应[1]，是煤、天然气、生物质等含碳资源间接转化为液体燃料的关键步骤。
目前具有工业应用价值的F-T合成催化剂主要有铁基和钴基催化剂，两类催化剂均需经还原预处理才能获得合适的反应活性[2]，而还原后催化剂的物相结构将直接影响催化剂的反应性能和运转寿命[3-5]，因此研究催化剂的还原预处理对F-T合成过程的优化具有重要意义。
对于低温(220～250℃)F-T合成工艺的Fe-Cu系催化剂，Bukur等[4,5]研究了在不同还原气氛(H2、CO和合成气)中催化剂物相结构的变化规律，发现在H2还原过程中主要生成α-Fe/Fe3O4的混合物相，随后在合成气反应状态下进一步转化为铁碳化物相；而在CO或合成气还原气氛中则主要形成铁碳化物或与Fe3O4的混合物相。
郝庆兰等[6,7]详细考察了各种还原条件对Fe-Cu系催化剂的浆态床F-T 合成反应性能的影响，认为在高的CO转化率的反应条件下，反应体系中H2O/H2比例较高时，部分铁碳化物会被氧化生成Fe3O4，形成铁碳化物与Fe3O4的动态平衡。
此外，铁碳化物相又是由多种复杂晶相构成的，如χ-Fe5C2、ε-Fe2C、έ-Fe2.2C、θ-Fe3C、Fe7C3等[8]，目前对铁催化剂还原态物相结构与反应性能的关联尚无明确结论。
Fe-Mn催化剂最早用于固定床工艺的低碳烯烃或轻质液态烃的合成[9]。
近年来，中科院山西煤炭化学研究所提出了采用改性的Fe-Mn催化剂，实现高温(260～280℃)浆态床F-T合成轻质馏分油新工艺概念，杨勇等[10]通过喷雾干燥成型技术研制出适合浆态床F-T合成工艺使用的微球状Fe-Mn-K-SiO2催化剂，该类催化剂在体现高的反应活性的基础上表现出较高的中间馏分段(C8-C22)烃的选择性和较低的重质蜡的选择性。
在该催化剂中，Mn助剂和粘结剂SiO2的同时引入，对Fe-Mn系催化剂的还原和活性相结构均有较大影响，与Fe-Cu系催化剂的还原行为亦有较大差异[10,11]。
制甲醇方法
制甲醇方法甲醇，作为一种重要的有机化工原料和液体燃料，其制备方法一直是化学工业领域的研究热点。
甲醇的制备不仅关乎能源化工的发展，也直接影响着国民经济的多个领域。
因此，深入了解甲醇的制备方法、原理及发展趋势，对于推动化学工业的进步具有重要意义。
一、甲醇制备方法的概述甲醇的制备方法多种多样，根据原料和反应条件的不同，主要分为原料气制备和合成气制备两大类。
原料气制备甲醇主要是利用一氧化碳、二氧化碳和氢气为原料，在催化剂的作用下进行反应。
而合成气制备甲醇则是通过煤气化、天然气转化等方法得到合成气（主要成分为一氧化碳和氢气），再经过净化、压缩、合成等步骤制得甲醇。
二、原料气制备甲醇1. 一氧化碳加氢法一氧化碳加氢法是最早的甲醇制备方法之一。
该方法以一氧化碳和氢气为原料，在催化剂的作用下进行反应，生成甲醇和水。
该方法具有原料来源广泛、反应条件温和等优点，但催化剂易中毒失活，且产品中含有较多水分，需要进一步脱水处理。
2. 二氧化碳加氢法二氧化碳加氢法制备甲醇是近年来研究的热点。
该方法以二氧化碳和氢气为原料，在催化剂的作用下进行反应，生成甲醇和水。
与一氧化碳加氢法相比，二氧化碳加氢法具有原料来源丰富、环保等优点，但反应条件较为苛刻，催化剂活性较低。
三、合成气制备甲醇1. 煤气化法制甲醇煤气化法制甲醇是我国甲醇生产的主要方法之一。
该方法以煤为原料，经过气化、净化、压缩等步骤得到合成气，再在催化剂的作用下进行反应，生成甲醇。
煤气化法制甲醇具有原料来源广泛、技术成熟等优点，但煤的气化过程中会产生大量的二氧化碳等温室气体，对环境造成一定影响。
2. 天然气转化法制甲醇天然气转化法制甲醇是以天然气为原料，经过转化、净化、压缩等步骤得到合成气，再在催化剂的作用下进行反应，生成甲醇。
与煤气化法相比，天然气转化法具有原料利用率高、能耗低等优点，但天然气价格较高，且我国天然气资源相对匮乏。
四、甲醇制备技术的发展趋势1. 高效催化剂的研发催化剂在甲醇制备过程中起着至关重要的作用。
煤的液化工艺流程
煤的液化工艺流程煤的液化工艺流程主要包括煤的破碎、干燥、气化、合成气的净化、合成液的裂解和分离等几个主要步骤。
下面将详细介绍煤的液化工艺流程。
首先，煤炭需要经过破碎和干燥处理。
破碎是将煤块变成适合液化的煤粒的过程，一般采用机械力和热力一起作用的方式进行。
干燥则是将湿煤炭中的水分去除，以使其达到适当的水分含量。
然后，煤炭需要通过气化反应转化为合成气。
气化是指将煤炭在高温和缺氧条件下，通过多种化学反应生成气体的过程。
传统的煤气化工艺主要有固定床气化、流态床气化和喷射床气化等。
其中最常用的是固定床气化，其特点是操作简单、气化效果稳定，但是产生的合成气质量较低。
流态床气化则比较适用于高灰煤的气化。
在合成气的净化过程中，需要将合成气中的粗杂质、硫化物、氮氧化物等物质进行除去。
常用的净化技术有吸附法、吸收法、冷却法等。
合成气净化后，将进一步进行F-T反应裂解制得合成液。
F-T反应（Fischer-Tropsch synthesis）是指将合成气经过催化剂的作用，以高温高压的条件下进行反应，使得合成气中的碳氢化合物聚合成为线性烷烃、饱和烯烃和液体烃的过程。
最后，通过分离工艺将合成液中的不同组分进行分离。
分离过程包括蒸馏、萃取、结晶等步骤，旨在将合成液中的各类烃类分离出来，得到具有特定品质的液体燃料。
总结起来，煤的液化工艺流程是一个将煤炭转化为液体燃料的复杂过程。
经过破碎、干燥、气化、合成气的净化、合成液的裂解和分离等几个主要步骤，煤炭的能源利用率得到大幅提升，同时也减少了对环境的污染。
然而，煤液化技术目前仍然面临着成本高、能源消耗多的问题，需要进一步的技术创新和经济改进。
新燃料——二甲醚(DME
新燃料——二甲醚(DME二甲醚（DME）是一种无色、无味、易燃的液体燃料，化学式为CH3OCH3。
它可以作为替代传统石油燃料的一种清洁能源，在汽车、锅炉、火箭等领域有广泛的应用。
与传统燃料相比，DME具有以下几个显著优势：首先，DME是一种清洁的燃料。
燃烧DME时，不会产生硫氧化物、氮氧化物和颗粒物等有害物质，几乎无任何污染排放。
这对于改善空气质量、减少雾霾、保护环境有着重要意义。
与传统柴油相比，使用DME的车辆可以显著降低碳氢化合物和尾气排放量，减少对大气层的负荷。
这也符合现代社会对于环境友好型能源的需求。
其次，DME具有良好的可混合性。
由于DME是无色、无味、气态燃料，能够与空气充分混合，燃烧时能够实现高效能转化。
相比之下，柴油需要经过预混条件具有较窄的可燃浓度范围才能顺利燃烧，而且在低温下容易产生积炭。
而DME的可混合性不仅可以提高燃料的燃烧效率，还可以减少排放物和火灾隐患。
第三，DME的燃烧性能优良。
由于其高压能燃烧，DME的燃烧速度快、热释放量高，能够提供足够大的功率输出。
这使得DME在车辆行驶中具有很好的加速性能，同时也为燃烧过程提供了更高的效率。
对于需要短时间内提供大功率的应用场合，如起飞、加速或起动等，DME是一种理想的燃料选择。
第四，DME的生产工艺相对简单。
DME可以通过合成气（一氧化碳和氢气的混合物）直接合成，也可以通过生物质气化制取。
与石油或合成柴油相比，DME的生产流程更为简化，同时也能够利用各种废弃物和农作物秸杆等资源进行生产，降低了对传统能源的依赖，有助于可持续发展。
此外，DME还具有较高的压缩性和自燃温度，使得其储存于压缩容器中可以获得较高的储能密度，从而提高了整车的续航里程。
此外，与液化石油气（LPG）相比，DME不含硫，更加安全可靠。
然而，DME作为一种新型燃料，仍然面临着一些挑战。
首先，DME的燃烧产物中含有甲醛和甲酸等有毒物质，对人体健康有一定影响。
其次，由于DME的能量密度相对较低，车辆使用DME作为燃料需要更大容量的储存空间，这对于汽车设计和制造带来一定的困难。
合成气合成乙醇
合成气合成乙醇摘要能源是现代社会赖以生存和发展的基础，乙醇作为一种优质的清洁能源，是很有应用前景的替代能源，它可由合成气催化转化制得。
研发一种可以选择性生成乙醇并具有工业化应用前景的催化剂是该领域的研究热点。
介绍了以合成气为原料直接转化制乙醇工艺路线的研究进展，从技术和经济角度对合成气直接转化制乙醇工艺路线进行了分析，并对其研究和应用前景进行展望。
关键词：合成气；乙醇AbstractEthanol as a clean energy could be used as an alternate energy source. Ethanol can be obtained via catalytic conversion of syngas. Current researchesfocus on developing commercially attractive catalysts with high selectivity to ethanol.The research progress in the production process of syngas to ethanol was introduced．From the view of technology and economy，the production process of syngas to ethanol were analyze．d The further research on and application propect of the production process of syngas to ethanol were outline．dKey words：syngas；ethanol引言能源是人类生存和文明进化的基础。
由于油气资源不足，中国石油对外依存度逐年增加，为了减少对化石能源的依赖，中国提出了大力开发新能源和可再生能源、优化能源结构的战略发展规划，以保障国家的能源安全⑴。
费托合成
费托合成工艺上的问题及改进措施
尽快去掉反应 热，以保持合 适的反应温度
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
选用复合型催 化剂和改进的 F-T法即MFT 法进行合成反 应
反应热
催化剂
产品 选择性
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MFT工艺
MFT
固定床反应器
20世纪80年代初，中国科学院山西煤炭研究所提出来的 传统的F-T 沸石分 合成工艺 子筛
LOGO
流化床反应器
循环流化床
用于固相加工过程或催化剂迅速失活的 流体相加工过程。例如催化裂化过程。
固定流化床
无固体物料连续进料和出料装置，用于固体 颗粒性状在相当长时间（如半年或一年）内 不发生明显变化的反应过程。
LOGO
浆态床反应器
浆态床反应器是床内为高温液体，催化剂微粒悬浮其中 ，合成原料气以鼓泡形式通过，呈气、液、固三相的流 化床。
列管式固定床反应器
LOGO
固定反床应器
反应热 列管式固定床反应器 较大
列管式固定床反应器由多根反应管并联构成。管内或 管间置催化剂，载热体流经管间或管内进行加热或冷 却，管径通常在25～50mm之间，管数可多达上万根。
自1953 年以来,Sasol 公司一直用列管式固定床反应 器来合成燃料,1993 年Shell公司在马来西亚的SMDS 装置中也采用这类反应器,它通过在列管壁产生水蒸 气来带走反应中放出的大量热量。
MFT法 2 铁催化剂／分子筛 (250~270)/(310~320) 2.5/2.5 1.3/1.5 85.4
60~68
H2转化率／％ 甲烷 产 品 产 率 ／ 质 量 分 数 ） ％ 乙烯 乙烷 丙烯 丙烷 5.0 0.2 2.4 2.0 2.8
一种煤制汽油的方法
一种煤制汽油的方法引言煤炭一直以来都是人类主要的能源之一，但使用传统的燃料方式会产生大量的二氧化碳，对环境造成严重污染。
为了解决这一问题，科学家们不断努力寻找新的替代能源，并在煤炭转化领域取得了重大突破。
本文将介绍一种煤制汽油的新方法，该方法能够高效、环保地将煤炭转化为汽油。
煤炭转化为合成气煤制汽油的第一步是将煤炭转化为合成气。
合成气是由一氧化碳和氢气组成的混合气体，它是合成各种化学品和燃料的基础。
煤炭通常会在高温和高压条件下与水蒸气或氧气反应，生成合成气。
这个过程被称为煤气化。
在煤气化过程中，煤炭中的碳会转化为一氧化碳，然后再与水蒸气反应生成氢气和二氧化碳。
合成气通过调节反应条件的温度和压力可以控制一氧化碳和氢气的比例。
通常情况下，合成气中一氧化碳的比例应该高于氢气，这样后续的反应能够更加有效地进行。
合成气转化为液体燃料得到合成气之后，我们需要将其转化为液体燃料。
这个过程称为合成。
目前主要的合成方法有费舍尔-特罗普什合成法（Fischer-Tropsch synthesis）和甲醇合成法。
费舍尔-特罗普什合成法费舍尔-特罗普什合成法是一种通过合成气制备液体燃料的重要方法。
首先，合成气会通过催化剂床，在合适的反应温度和压力下发生反应。
催化剂能够促使一氧化碳和氢气发生一系列的反应，生成具有碳链结构的碳氢化合物。
这些碳氢化合物就是燃料的主要成分。
随后，合成产物会经过一系列的处理步骤。
首先，通过蒸馏和冷凝，将其中的杂质去除，得到纯净的液体燃料。
然后，对液体燃料进行精细处理，以提高其燃烧效率和品质。
最后，将液体燃料进行储存和运输，以供应给市场。
甲醇合成法甲醇合成法是另一种煤制液体燃料的方法。
在这种方法中，合成气中的一氧化碳和氢气会通过催化剂的作用生成甲醇。
甲醇是一种重要的化工原料，也可以作为燃料使用。
与费舍尔-特罗普什合成法相比，甲醇合成法反应的条件相对温和，并且合成气的一氧化碳和氢气的比例可以更加接近1:1。
煤加氢的原理
煤加氢的原理煤加氢是一种利用氢气使煤分子发生结构变化，转化为液体燃料的过程。
该过程是一种重要的煤转化技术，被广泛应用于煤化工、石油化工和新能源领域。
煤是一种含碳高、含杂原子低的燃料，其主要成分是碳、氢、氧、氮和硫等。
在煤加氢过程中，通过在高温高压条件下，将煤与氢气反应，可以使煤分子结构发生改变，形成燃料或化工原料。
煤加氢的反应过程可以分为三个主要步骤：煤的液化、液化烃的生成和气体的生成。
首先是煤的液化过程。
在高温高压条件下，煤分子中的键能被破坏，煤的结构发生改变。
煤中的芳香环被打开，碳与氢原子结合形成饱和链烷烃，同时杂原子如氧、硫、氮也发生改变。
在液化过程中，产物液的主要成分是液化烃。
接下来是液化烃的生成过程。
液化烃是指在煤液化过程中产生的烃类化合物，包括饱和烃、不饱和烃和芳香烃等。
这些烃类化合物可以作为液体燃料或化工原料使用。
在液化烃生成过程中，一些具有催化性能的物质（如铁、镍等金属）被引入反应体系中，以加速反应速度和提高产率。
最后是气体的生成过程。
在煤加氢过程中，除了液化烃外，还会产生一部分气体。
主要的气体产物包括甲烷、乙烷、乙烯等。
这些气体可以作为燃料、制冷剂或化工原料使用。
煤加氢的原理在于通过引入氢气并改变煤的结构，使其转化为液体燃料或化工原料。
这种转化过程可以发挥煤炭资源的高效利用，减少对传统石油资源的依赖，同时还可以减少大气污染物的排放。
煤加氢技术的应用非常广泛，可以用于生产液体燃料、化工原料、润滑剂等。
其中，煤直接液化(DCL)是煤加氢的一种重要方法，广泛应用于煤化工领域。
煤间接液化(ICL)是另一种常用的煤加氢技术，其通过将煤转化为合成气，再经过催化反应生成液体燃料。
煤加氢技术的优势在于可以将煤这种传统能源转化为液体燃料，提高能源利用效率。
煤加氢还可以减少石油资源的依赖，降低石油价格的波动对经济的影响。
此外，煤加氢过程还可以减少大气污染物的排放，对环境有较好的影响。
然而，煤加氢也存在一些技术挑战。
煤温和加氢液化制高品质液体燃料关键技术与工艺
煤温和加氢液化制高品质液体燃料关键技术与工艺煤温和加氢液化制高品质液体燃料关键技术与工艺煤是中国的主要能源之一，但是煤的高污染性和低能源利用率一直是制约中国经济发展的重要问题。
为了解决这个问题，煤温和加氢液化制高品质液体燃料成为了一个备受关注的领域。
本文将介绍煤温和加氢液化制高品质液体燃料的关键技术与工艺。
煤温和加氢液化制高品质液体燃料是一种将煤转化为高品质液体燃料的技术。
这种技术可以将煤中的有机物转化为液体燃料，同时去除其中的硫、氮等杂质，从而得到高品质的液体燃料。
这种液体燃料具有高能量密度、低污染、易于储存和运输等优点，可以替代传统的燃料油和天然气，成为未来的主要能源之一。
煤温和加氢液化制高品质液体燃料的关键技术包括煤的预处理、煤的气化、气化产物的净化、合成液体燃料的制备等。
其中，煤的预处理是非常重要的一步，它可以去除煤中的灰分、硫、氮等杂质，从而提高煤的气化效率和液体燃料的品质。
煤的气化是将煤转化为气体的过程，这个过程需要在高温高压的条件下进行。
气化产物的净化是将气化产物中的杂质去除，从而得到高纯度的合成气。
合成液体燃料的制备是将合成气转化为液体燃料的过程，这个过程需要在催化剂的作用下进行。
煤温和加氢液化制高品质液体燃料的工艺流程包括煤的预处理、煤的气化、气化产物的净化、合成气的制备、合成液体燃料的制备等。
这个工艺流程需要在高温高压的条件下进行，同时需要使用一系列的设备和催化剂。
这些设备和催化剂的选择和设计非常重要，它们可以影响整个工艺流程的效率和液体燃料的品质。
总之，煤温和加氢液化制高品质液体燃料是一种非常重要的技术，它可以将煤转化为高品质的液体燃料，从而解决煤的高污染性和低能源利用率的问题。
这种技术的关键技术和工艺流程非常复杂，需要在高温高压的条件下进行。
未来，煤温和加氢液化制高品质液体燃料将成为中国的主要能源之一，为中国经济的可持续发展做出重要贡献。
费托合成产物分布
费托合成产物分布1. 费托合成简介费托合成（Fischer-Tropsch synthesis）是一种通过合成气（合成气主要由一氧化碳和氢气组成）制造液体燃料和化工产品的过程。
费托合成是一种重要的工业化学反应，具有广泛的应用领域。
在费托合成过程中，合成气通过催化剂的作用，发生一系列的化学反应，生成各种有机化合物。
2. 合成气的制备合成气是费托合成的重要原料，通常由煤炭、天然气或生物质通过气化反应制备而成。
气化反应将固体或液体碳源转化为气体燃料，主要产物是一氧化碳和氢气。
3. 费托合成反应机理费托合成反应机理复杂，涉及多个反应步骤。
主要反应包括： - 一氧化碳和氢气的加氢反应生成醇类化合物； - 醇类化合物的脱水反应生成烯烃； - 烯烃的聚合反应生成烷烃。
4. 费托合成产物费托合成反应产物种类繁多，包括液体燃料和化工产品。
主要的产物有： - 烷烃：包括甲烷、乙烷、丙烷等，是费托合成的主要产品之一。
烷烃具有较高的热值和稳定性，可用作燃料和化工原料。
- 醇类化合物：包括甲醇、乙醇、丙醇等，是费托合成的中间产物。
醇类化合物具有较高的溶解性和反应活性，可用于合成其他有机化合物。
- 烯烃：包括乙烯、丙烯、丁烯等，是费托合成的重要产物之一。
烯烃具有较高的反应活性和催化活性，可用于合成聚合物和化工产品。
- 氧化物：包括醛、酮、酸等，是费托合成的副产物。
氧化物具有较高的化学活性，可用于合成其他有机化合物。
5. 费托合成产物分布费托合成产物的分布受多种因素影响，包括反应条件、催化剂选择、反应器设计等。
不同的反应条件和催化剂选择会导致产物分布的差异。
一般来说，低温和高压条件下，费托合成反应产物以烷烃为主。
随着反应温度的升高，烯烃和醇类化合物的产量逐渐增加。
此外，催化剂的选择也会对产物分布产生影响。
铁基催化剂通常偏向于产生烯烃和醇类化合物，而钴基催化剂则更倾向于产生烷烃。
在实际工业生产中，费托合成产物的分布通常通过优化反应条件和催化剂选择来实现。
认识煤气化合成甲醇的基本原理-化工
认识煤气化合成甲醇的基本原理-化工煤气化合成甲醇是一种能够将煤等化石能源转化为液体燃料的技术。
它是利用煤、天然气等可再生资源，通过煤气化、化学反应、分离纯化等步骤，完成甲醇的合成。
这种技术的应用不仅可以在能源领域发挥作用，还可以应用于化工、医药和农药等方面。
本篇文章将介绍煤气化合成甲醇的基本原理。
煤气化在煤气化过程中，煤炭会被加热到900℃以上，并且在缺氧的条件下，煤中的大分子有机物会被分解成一系列小分子有机物。
这些小分子有机物的结构相对简单，并且很快就会转化成一种称为合成气的混合气体。
这种混合气体主要由二氧化碳、一氧化碳和一些氢气组成。
化学反应式如下：C + H2O → CO + H2C + 2H2 → CH4这一步主要是将复杂的有机物转化为小分子有机物。
甲醇合成合成气中的氢气和一氧化碳在高压和高温下，会发生化学反应，生成甲醇。
这种反应称为低温合成甲醇法。
其化学反应式如下：CO + 2H2 → CH3OH在工业生产过程中，这种反应通常在铜催化剂的作用下进行。
铜催化剂可以提高反应速率，并且增加反应产物的选择性。
分离纯化在反应结束后，产生的甲醇需要进行分离和纯化。
通常采用升华、蒸汽吸收和蒸馏等方法来分离和纯化甲醇。
其中，蒸馏是一种比较通用的方法，可以将合成气中的甲醇进行快速纯化。
但是，这种方法的能耗比较高。
应用甲醇是一种重要的有机化工原料，它可以被用于制备化工产品和合成其他的有机溶剂。
此外，甲醇也可以被用作燃料，它可以被混合到汽油中，或者被直接使用到燃料电池中。
煤气化合成甲醇技术的发展，不仅可以利用可再生能源，还可以改善全球的环境问题，从而在能源和环境领域都发挥着重要的作用。
煤气化合成甲醇是一种将分解的煤和一定量的气体转化为液体燃料的技术。
这种技术在化工、能源和环保领域都具有重要意义。
它不仅可以实现可持续发展的目标，还可以减少有害物质的排放，改善环境，并促进社会经济的发展。
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碳一化学----合成气制液体燃料学院：化学与化工专业：化工1201班姓名：张小琴学号：1215010105时间：2015.10.8合成气制液体燃料工艺描述煤间接液化间接液化是先把煤炭在高温下与氧气和水蒸气反应，使煤炭全部气化、转化成合成气,然后再在催化剂的作用下合成为液体燃料的工艺技术。
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（CO+H2），合成气在催化剂作用下发生合成反应生成烃类，烃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油产品更优质。
煤间接液化技术的发展煤间接液化中的合成技术是由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch 于1923首先发现的并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。
依靠间接液化技术，不但可以从煤炭中提炼汽油、柴油、煤油等普通石油制品，而且还可以提炼出航空燃油、润滑油等高品质石油制品以及烯烃、石蜡等多种高附加值的产品。
自从Fischer和Tropsch发现在碱化的铁催化剂上可生成烃类化合物以来，费-托合成技术就伴随着世界原油价格的波动以及政治因素而盛衰不定。
费-托合成率先在德国开始工业化应用，1934年鲁尔化学公司建成了第一座间接液化生产装置，产量为7万吨/年，到1944年，德国共有9个工厂共 57万吨/年的生产能力。
在同一时期，日本、法国、中国也有6套装置建成。
二十世纪五十年代初，中东大油田的发现使间接液化技术的开发和应用陷入低潮，但南非是例外。
南非因其推行的种族隔离政策而遭到世界各国的石油禁运，促使南非下决心从根本上解决能源供应问题。
考虑到南非的煤炭质量较差，不适宜进行直接液化，经过反复论证和方案比较，最终选择了使用煤炭间接液化的方法生产石油和石油制品。
SASOL I厂于1955年开工生产，主要生产燃料和化学品。
20世纪70年代的能源危机促使SASOL建设两座更大的煤基费-托装置，设计目标是生产燃料。
当工厂在1980和1982年建成投产的时候，原油的价格已经超过了30美元/桶。
此时SASOL的三座工厂的综合产能已经大约为760万吨/年。
由于 SASOL 生产规模较大，尽管经历了原油价格的波动但仍保持赢利。
南非不仅打破了石油禁运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费-托合成技术工业化的国家。
1992 和1993年，又有两座基于天然气的费-托合成工厂建成，分别是南非 Mossgass100万吨/年和壳牌在马来西亚Bintulu 的50万吨/年的工厂。
F-T合成的主要化学反应F-T合成的主反应：生成烷烃：nCO+(2n+1)H2 = C n H2n+2+nH2O生成烯烃：nCO+(2n)H2 = C n H2n+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+ H2O积炭反应：2CO = C+CO2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。
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CO+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钴系两大类，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。
F-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。
1 固定床反应器（Arge反应器）固定床反应器首先由鲁尔化学（Ruhrchemir）和鲁齐（Lurge）两家公司合作开发而成，简称Arge反应器。
1955年第一个商业化 Arge反应器在南非建成投产。
反应器直径3米，由2052根管子组成，管内径5厘米，长12米，体积40m3；管外为沸腾水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽。
管内装填了挤出式铁催化剂。
反应器的操作条件是225°C，2.6MPa。
大约占产品50%的液蜡顺催化剂床层流下。
基于SASOL的中试试验结果，一个操作压力4.5 MPa的Arge反应器在1987年投入使用。
管子和反应器的尺寸和Arge 反应器基本一致。
通常多管固定床反应器的径向温差为大约2～4°C。
轴向温度差为15～20°C。
为防止催化剂失活和积碳，绝不可以超过最高反应温度，因为积碳可导致催化剂破碎和反应管堵塞，甚至需要更换催化剂。
固定床中铁催化剂的使用温度不能超过260°C，因为过高的温度会造成积碳并堵塞反应器。
为生产蜡，一般操作温度在230°C左右。
最大的反应器的设计能力是1500桶/天。
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。
由于合成气净化厂工作不稳定而剩余的少量的H2S，可由催化剂床层的上部吸附，床层的其它部分不受影响。
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。
费-托合成受扩散控制要求使用小催化剂颗粒，这导致了较高的床层压降。
由于管程的压降最高可达0.7 MPa，反应器管束所承受的应力相当大。
大直径的反应器所需要的管材厚度非常大，从而造成反应器放大昂贵。
另外，装填了催化剂的管子不能承受太大的操作温度变化。
根据所需要的产品组成，需要定期更换铁基催化剂；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，需要许多的维护工作，导致相当长的停车时间；这也干扰了工厂的正常运行。
2 浆态床反应器德国人在上世纪的40和50年代曾经研究过三相鼓泡床反应器，但是没有商业化。
SASOL的研发部门在二十世纪七十年代中期开始了对浆态床反应器的研究。
1990年研发有了突破性进展，一个简单而高效的蜡分离装置成功地通过了测试。
100桶/天的中试装置于1990年正式开车。
SASOL于1993年 5月实现ID=5m、20m高，产能为2500桶/天的浆态床反应器的开工。
SASOL的三相浆态床反应器（Slurry Phase Reactor）可以使用铁催化剂生产蜡、燃料和溶剂。
压力2.0 MPa，温度高于200℃。
反应器内装有正在鼓泡的液态反应产物（主要为费-托产品蜡）和悬浮在其中的催化剂颗粒。
SASOL浆态床技术的核心和创新是其拥有专利的蜡产物和催化剂实现分离的工艺；此技术避免了传统反应器中昂贵的停车更换催化剂步骤。
浆态床反应器可连续运转两年，中间仅维护性停车一次。
反应器设计简单。
SASOL浆态床技术的另一专利技术是把反应器出口气体中所夹带的“浆”有效地分离出来。
浆态床反应器和固定床相比要简单许多，它消除了后者的大部分缺点。
浆态床的床层压降比固定床大大降低，从而气体压缩成本也比固定床低很多。
可简易地实现催化剂的在线添加和移走。
浆态床所需要的催化剂总量远低于同等条件下的固定床，同时每单位产品的催化剂消耗量也降低了70%。
由于混合充分，浆态床反应器的等温性能比固定床好，从而可以在较高的温度下运转，而不必担心催化剂失活、积碳和破碎。
在较高的平均转化率下，控制产品的选择性也成为可能，这就使浆态床反应器特别适合高活性的催化剂，SASOL现有的浆态床反应器的产能是2500桶/天，2003年为卡塔尔和尼日利亚设计的是ID=9.6m、17000桶/天的商业性反应器。
SASOL认为设计使用Co催化剂的能力达到22300桶/天的反应器也是可行的，这在经济规模方面具有很大的优势。
3 循环流化床反应器1955年前后，萨索尔在其第一个工厂（Sasol I）中对美国Kellogg 公司开发的循环流化床反应器（CFB）进行了第一阶段的500倍的放大。
放大后的反应器内径为2.3米，46米高，生产能力1500桶/天。
此后克服了许多困难，多次修改设计和催化剂配方，这种后来命名为 Synthol 的反应器成功地运行了30年。
后来SASOL通过增加压力和尺寸，反应器的处理能力提高了3倍。
1980年在SASOL II、1982年在SASOL III分别建设了8台ID=3.6m、生产能力达到6500桶/天的Synthol 反应器。
使用高密度的铁基催化剂。
循环流化床的压降低于固定床，因此其气体压缩成本较低。
由于高气速造成的快速循环和返混，循环流化床的反应段近乎处于等温状态，催化剂床层的温差一般小于2°C。
循环流化床中，循环回路中的温度的波动范围为30°C左右。
循环流化床的一个重要的特点是可以加入新催化剂，也可以移走旧催化剂。
循环流化床也有一些缺点：操作复杂；新鲜和循环物料在200°C 和2.5 MPa 条件下进入反应器底部并夹带起部分从竖管和滑阀流下来的350°C的催化剂。
在催化剂沉积区域，催化剂和气体实现分离。
气体出旋风分离器而催化剂由于线速度降低从气体中分离出来并回到分离器中。
从尾气中分离细小的催化剂颗粒比较困难。
一般使用旋风分离器实现该分离，效率一般高于99.9%。
但由于通过分离器的高质量流率，即使0.1% 的催化剂也是很大的量。
所以这些反应器一般在分离器下游配备了油洗涤器来脱除这些细小的颗粒。
这就增加了设备成本并降低了系统的热效率。
另外在非常高线速度的部位，由碳化铁颗粒所引起的磨损要求使用陶瓷衬里来保护反应器壁，这也增加了反应器成本和停车时间。
Synthol反应器一般在2.5 MPa和340°C的条件下操作。
4 固定流化床反应器鉴于循环流化床反应器的局限和缺陷，SASOL开发成功了固定流化床反应器，并命名为SASOL Advanced Synthol（简称为SAS）反应器。
固定流化床反应器由以下部分组成：含气体分布器的容器；催化剂流化床；床层内的冷却管；以及从气体产物中分离夹带催化剂的旋风分离器。
固定流化床操作比较简单。
气体从反应器底部通过分布器进入并通过流化床。
床层内催化剂颗粒处于湍流状态但整体保持静止不动。