Ft合成
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
F-T合成技术
较少-----汽油的辛烷值较低
2021/4/10
C1化学与化工
5
2.1 F-T合成技术 • 概述 ----经典Ｆ-Ｔ合成的特点
• 合成反应的热力学特征
– F-T合成反应是一个强放热反应;
• 2721~2930kJ/m3(CO+H2)(如果考虑到原料气中的惰性气体存在以及 转化不完全等因素，实际放热量约为1674kJ/m3(CO+H2)) ；温度为 1500℃左右(绝热条件下,反应器温度)，可导致催化剂局部过热，降低 反应选择性。
反应
碳数
250℃
350℃
250℃
350℃
1
生成烷烃
2
20
-13.5 -12.2 -11.4
1.15×1011 1.15×1015 1.69×10103
3.04×107 1.63×109 6.50×1051
99.9 99.6 98.7
99.2 97.1 90.8ຫໍສະໝຸດ 2生成烯烃3
20
-8.0 -9.4 -11.0
气流床/Synthol
– 烃类的碳数分布服从
产品，wt%
Anderson–Schulz–Flory (ASF) distribution规律
甲醇（C1）
5
10
M n(1 )2nn 1
液化石油汽（LPG）
12.5
（C2-C4）
33
• Mn 碳原子数为n的烃的质量分
数； 为链增长几率
汽油（C5-C12）
are not far from those where thermodynamics would allow the metals to be converted into metal carbonyls.
F-T合成及其工业应用-推荐下载
正文：定义：F-T合成，是以合成气（一氧化碳和氢气的混合气体）为原料在催化剂和适当条件下合成以石蜡烃为主的液体燃料工艺过程。
反应：在一系列金属催化剂上可能同时发生的 CO＋H2合成反应有：烃类（烷烃和烯烃）的合成含氧化合物（甲醇及高级醇类）的合成副反应工艺：F-T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F-T合成催化剂较好的活性组分。
成浆态床技术），由煤化所牵头联合产业界伙伴内蒙古伊泰集团有限公司、神华集团有限责任公司、山西潞安矿业（集团）有限责任公司、徐州矿务集团有限公司等和科研机构共同出资组建成立了中科合成油技术有限公司。
实现了中国的煤炭间接液化技术的真正产业化。
【摘要】：FT合成是煤间接液化的重要组成部分，已有七十多年的历史，最近石油能源危机使得各国对FT合成重新重视。
FT合成反应通常在铁或钴基催化剂上进行，反应由一系列平行反应和连串反应组成，产物复杂，产物分布遵守传统的SF分布规律，除了甲醇、甲烷低碳烃和C35以上高碳烃的选择性可以高于90％以外，汽油馏分C5～C11烃和柴油馏分C9～C25烃的选择性不超过50％，实际操作中为了得到燃料油C9～C25烃不得不对FT合成出的产物进行深加工，这无疑增加了FT合成的成本。
本课题主要研制一种新型层状粘土结构铁基催化剂，该催化剂的主要特点是：载体由硅氧四面体和铁氧八面体构成，具有二八面体蒙脱土式层状粘土构型，孔道均匀，铁分布在催化剂的骨架和层间，层间铁经过还原活化成为活性相的主要来源，层间距能够提供汽油、柴油分子链生长的合适空间，将该催化剂用于FT合成能够一段高选择性合成燃料油。
费托合成
费-托合成（煤间接液化介绍，包括催化技术、反应器以及国内正在进行项目介绍）间接液化概念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。
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（F-T）综述
费托合成（F-T）综述综述F-T合成的基本原料为合成⽓，即CO和H2。
F-T合成⼯艺中合成⽓来源主要有煤、天然⽓和⽣物质。
以煤为原料，通过加⼊⽓化剂，在⾼温条件下将煤在⽓化炉中⽓化，然后制成合成⽓（H2+CO），接着通过催化剂作⽤将合成⽓转化成烃类燃料、醇类燃料和化学品的过程便是煤的间接液化技术。
煤间接液化⼯艺主要有：Fischer-Tropsch ⼯艺和莫⽐尔（Mobil）⼯艺。
典型的Fischer-Tropsch⼯艺指将由煤⽓化后得到的粗合成⽓经脱硫、脱氧净化后，根据使⽤的F-T合成反应器，调整合成⽓的H2/CO ⽐，在反应器中通过合成⽓与固体催化剂作⽤合成出混合烃类和含氧化合物，最后将得到的合成品经过产品的精制改制加⼯成汽油、柴油、航空煤油、⽯蜡等成品。
F-T合成早已实现⼯业化⽣产，早在⼆战期间，德国的初产品⽣产能⼒已到达每年66万吨[1] (Andrei Y Khodakov, Wei Chu, Pascal Fongarland. Chem. Rev. Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer?Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels. 2007, 107, 1692?1744 )。
⼆战之后，由于⽯油的迅述兴起，间接液化技术⼀度处于停滞状态。
期间，南⾮由于种族隔离制度⽽被“禁油”，不得不⼤⼒发展煤间接液化技术。
但是随着70年代⽯油危机的出现，间接液化技术再次受到强烈关注。
同时，由间接液化出来的合成液体燃料相⽐由原油得到的燃料产品具有更低的硫含量及芳烃化合物[1]，更加环保。
80年代后，国际上，⼀些⼤的⽯油公司开始投资研发GTL相关技术和⼯艺[1]。
⽬前南⾮建有3座间接液化⼚。
马来西亚(Shell公司)和新西兰(Mobil 公司)各建有⼀座天然⽓基间接液化⼚。
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。
FT知识问答
有关FT合合成防冻油知识问答1、FT合合成防冻油一次加注可终身不用更换清洗，传统防冻液需要定时定期更换和定期清洗。
2、FT合合成防冻油是目前市场上一款不产生水垢，不腐蚀发动机的金属部件、无锈无氧化的发动机新型冷却介质。
3、FT合合成防冻油可在高温下不开锅，不产生高压力。
传统冷却液98至108度产生沸腾开锅，同时对冷却管道产生高强压力，导致密封件漏气以至漏水。
影响发动机正常工作以至损坏发动机。
4、FT合合成防冻油在电子风扇损坏无法正常工作的同时，在无泄露情况下可保证汽车正常低速行驶至维修站。
5、无水冷液的工作温度空间为零下63度至零上131度，是市场上唯一能达到如此宽裕工作空间的发动机冷却介质。
6、FT合合成防冻油是市面上唯一绿色环保的发动机冷却介质。
添加FT合合成防冻油对发动机无任何副面作用！如添加后对发动机产生副面影响，由CPIC统一承保。
1、FT合合成防冻油的特点是什么？答：一、加注FT合合成防冻油可以使用80万公里；二、131度的沸点、零下63度的凝点（无膨胀）；三、对发动机零腐蚀、低压力。
四、安全环保、无毒无害。
2、FT合合成防冻油的功效是什么？答：80万公里长效使用；高沸点防止开锅；零腐蚀保护发动机；节省燃油5%；改善动力；降低发动机噪音；缩短冷启动预热时间。
3、FT合合成防冻油是好产品，但为什么出厂时没有是原配呢？答：在国际、国内做这样的事情都是很困难的。
FT合合成防冻油毕竟不是所有车主能够承受的产品，属高档冷却介质。
4、FT合合成防冻油有缺点吗？答：FT合合成防冻油目前的问题是加注时间及工作流程偏长了些，相比之下更换普通冷却液要简单的多。
更换FT合合成防冻油必须把冷却系统里的原含水的普通冷却液基本处理干净，为了确保质量，目前不得不用较多的时间和专用设备来进行安装。
5、FT合合成防冻油为什么可以永久使用？答：经国家军工道路试验，FT合合成防冻油可使用80万公里，对一辆车而言，是终身无须更换。
F-T合成
F-T合成反应的研究综述王正化学工程 S141（zyxw） 201472187摘要：针对费托合成反应中的催化剂、传质和传热的关键问题，综述了低温和高温费托合成工艺的研究进展以及应用现状，并对固定床、流化床和浆态床反应器的结构、生产能力、原料及产物组成和操作条件等进行了比较，并介绍了近年出现的微通道反应器在此基础上，对今后费托合成工艺的研究及发展方向进行了分析和展望，反应器结构、催化剂设计和微反应器是未来的研究热点，将为费托合成工艺的进步发挥重要作用。
关键词：FT合成；固定床反应器；流化床反应器；浆态床反应器1.1用途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，许多国家考外国进口来维持。
相对于石油天然气，煤的储量比较丰富，如何将储量比较丰富的煤转化为人们所需的各种燃料及化工产品，费托（F-T）合成解决了这个问题。
煤炭洁净利用是当前能源发展的主题，煤经费托合成制取燃料油和化学品是洁净煤技术领域的重要内容之一[1]。
F-T合成是F Fishcher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。
费托合成是将合成气转化成为高级烃的化学过程，是非石油含碳资源（煤炭、天然气、渣油以及生物质等）高效转化利用最重要的途径。
合成气在催化剂的作用下生成一系列不同碳数的高级烃，同时得到一些低碳烯烃和醇类等。
初产品经进一步处理得到一定规格的汽油、柴油等油品以及乙烯、丙烯、润滑油和石蜡等化学品。
通过费托合成将由煤、天然气和生物质转化而成的合成气（CO和H2）在催化剂作用下转化为液体燃料，对缓解油品短缺保障能源战略安全具有重要的现实意义[2]。
1.2生产工艺1．SMDS工艺Shell公司最早20世纪70年代开始费托合成工艺的研究，并于年成功开发了基于列管式固定床反应器的SMDS工艺。
1993年5月, Shell公司采用第一代费托合成技术在马来西亚的Bintulu建设了产能为12500桶/d的以天然气为气头的合成油。
费托合成
费托合成费托合成(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。
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%。
F-T合成燃料油-章结兵
石油供需矛盾是中国最主要的能源安全问题
• • • • • 中国石油资源相对短缺； 中国石油产量难以大幅度提高； 中国石油需求量快速增长； 大量进口石油花费大量外汇，难以为继； 中国的能源安全主要是石油供需问题。
制浆
加 氢 液 化
提 质 加 工
提 质 加 工 产 品
煤 气 化 FT 合成
煤的液化技术
催化剂: Fe-S系
450-470 oC
17-30 MPa
380-390 oC 15-18 MPa
直接液化
消耗与产品质量 原料消耗
（ t 煤/t 产品） 3～4 水消耗 （t原水/t产品） 7 发动机燃料 （％） >85 转化效率 （％） 58％～60％
含硫
辛烷值
芳烃
烯烃
十六烷值
汽 油： <0.08%
煤直接液化基本历程
煤的热解
煤的大分子结构中，联接基本结构单元的桥键
强度较弱，当施加外作用力超过桥键的强度时， 联接基本结构单元的桥键会发生断裂，分解为 自由基碎片，由于这一过程一般是通过提高温 度来实现，通常称作煤的热解
煤热解产生的自由基，易发生缩合反应。溶剂
的作用相当重要，加氢程度合适的溶剂中的氢 的反应活性很高，可以向反应性高的自由基碎 片转移和提供氢。因此始终保证溶剂中含有活 性氢非常重要。
煤炭、石油储采比
可 采 储 量 近 年 产 量 储 采 比 （ 亿 吨 ） （ 亿 吨 ） 能 源世 界中 国世 界中 国世 界中 国 145 45.5 12.5 216 92 煤 炭 9842 1 石 油 1434 33 35.2 1.61 41 20.5
原油进口量，年均递增25%
10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 70%
FT合成催化剂研究
铁系催化剂的分类
1. 沉淀铁催化剂 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。
2. 熔铁型催化剂 Fe-Cu-K催化剂 、பைடு நூலகம்eMn-K催化剂、Fe-Cu-K隔离剂催化剂 。
3. 烧结型催化剂 磁铁矿为主体，配以氧 化物助剂MgO、Cr2O3。现阶段固定床采用的 烧结铁催化剂为 Fe3O4、CuO、ZnO的均匀混 合物。
催化剂的比较
对比常见的几种常见的F-T合成催化剂： 1.镍系催化剂
在实际操作条件下，镍催化剂产生太多的甲 烷，同时自身易于生成挥发性的羰基镍而从反应 器中流失，难以实现工业应用。 2.钌系催化剂
钌是已知的最活泼的费托合成催化剂，但它 高昂的价格和有限的贮量阻碍了其工业应用，一 般是以助剂形式添加到铁和钴催化剂中。
费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接 液化技术之一，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合成技术包括高温F-T合成和低温F-T合成两种。 高温F-T合成产品经加工可得到对环境友好的汽油、 柴油、溶剂油和烯烃。低温F-T合成主产品石蜡可 加工成特种蜡或经加氢裂化/异构化生产优质柴油、 润滑油基础油，石脑油馏分还是理想的裂解原料。
4.铁系催化剂
无论从催化剂对反应条件和合成气成份的适 应性、还是反应产物选择性的控制上说，铁催化 剂是一种能够满足不同要求的催化剂。通过调铁 催化剂中的助剂成份或反应温度，它可以高选择 性地合成轻质烯烃、汽油馏份、重质烃和含氧有 机物等。由于铁是水煤气变换反应的催化剂，以 铁为催化剂的费托合成反应会副产CO2。
3.钴系催化剂
钴在费托合成反应中的活性相是金属钴，钴金属 价格昂贵，常利用少量的贵金属Pt、Ru 及Re 作为助 剂来改善性能。由于费托合成反应生成的水不影响钴 的催化活性，具有良好的费托活性；反应产物以直链 烷烃为主。但在高温下，它的甲烷选择性明显升高， 只能工作于低温条件下。钴催化剂对硫等催化剂毒物 极为敏感，限制了它在煤基费托合成中的应用， 目 前多用于以天然气制取合成气的费托合成技术。
煤资源化学-费托合成
制作人：
1、费托合成的概念
2、费托合成的历史
目
3、费托合成的原理
录
4、费托合成的工艺流程
5、费托合成的前景展望
第一章 费托合成的定义
费托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤间接液 化技术之一，简称为FT反应，它以合成气(CO和H2)为 原料在催化剂和适当反应条件下合成以烃类为主的液 体燃料的工艺过程。
第四章 费托合成的工艺流程
1.合成气的制备 2.F-T合成制备烃类
1. 合成气的制备
除德国之外, 我国是研究开发与 应用煤气化技术最多的国家, 涉 及到固定床、流化床、气流床等 各种方法。下面便分别介绍几种 以煤作为原料制备合成气的工艺 流程。
壳 牌 公 司 煤 气 化 工 艺 流 程
兖矿集团煤气化工艺流程
(2n 1)CO (n 1)H 2 Cn H 2n1OH (n 1)CO2
要 化 学
反
4.醛类的生成
(n 1)CO (2n 1) H 2 Cn H 2n1COH nH2O
应
(2n 1)CO (n 1)H 2 Cn H 2n1COH nH2O
5.积炭反 应
2CO C C C CO O22
南非沙索间接液化厂
ห้องสมุดไป่ตู้
2020/4/21
荷兰壳牌公司间接液化厂
第三章 费托合成的原理
费托合成的主要原料是合成气。合成气的主要成分是 CO和H2 ，可以通过煤、天然气、生物质等为原料经气化获 得。CO和H2在催化剂和高温高压条件下反应得到直链烷烃、 烯烃，还有的醇、醛、少量芳香烃类等。
1.烷烃的生成
nCO (2n 1)H 2 Cn H2n 2 nH2O
费-托合成
费-托合成费-托合成最早是由德国科学家FranFicher和HanTropch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=nCH2+nH2O）。
研究方向主要包括几个方面：催化剂（包括催化剂的制备、表征、组成以及活性选择性研究），费-托合成反应机理（包括反应动力学和反应机理，费-托合成反应比较复杂，虽然反应物很简单，但是产物很复杂，相关机理研究一直没有中断，关于机理，说法很多，但一直没有很明确的定论），费-托合成反应器研究（也是比较重要的一个分支，现在主要集中在反应器的结构与改进研究方面，重点集中在浆态床反应器），费-托合成工业化研究（包括工业催化剂、工艺以及工业反应器的开发和改进，这是最大的一块）。
再讲讲研究单位，在国外除了高校和科研院所外主要集中在能源公司和催化剂公司，比如已经工业化应用的南非Saol，荷兰Shell两家，还有其他一些没有大规模工业应用，只是中试开发的公司，这些公司主要分为以下几种：大的石油公司如E某某onMobil、Statoil、BP、ConocoPhillip、Chevron；专业做合成油的公司如Rentech、Syntroleum；还有一些专业做催化剂的公司如JohnonMatthey、Albemarle等。
在国内，研究大部分还是集中在高校和科研院所，比如山西煤化所（已经做到工业化示范装置，16万吨级别的，这是国内最先进的），大连化物所（除了基础研究外，也作了工业化应用，主要是和中石化合作，也和BP有合作，现在在浙江镇海有一套天然气液化10吨/天的中试装置），这两家是国内科研院所的领头羊，再就是高校系统（大部分做一些基础研究），做得比较有系统地的包括厦门大学、中国石油大学，北京大学（寇元做了水相Ru的费-托合成），浙江工业大学，四川大学、中南民族大学，还有其他一些学校做的规模比较小就不一一列举了。
除了以上一些高校和科研院所外，就是一些公司企业了，包括中石化、中石油、中海油下属的一些研究院和催化剂公司，除此之外，还有兖矿、神华、凯迪电力、金巢国际等，还有一些企业是跟上述一些科研院所、企业及高校合作开发的，这里就不提了。
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7-1 F-T合成原理
一、F-T合成的化学反应
二、影响F-T合成反应的因素
三、F-T合成催化剂
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
不同点
不同点 设备的类型不同
生产规模不同
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
所用的催化剂不同
产品类型不同
固定床采用沉淀铁催化剂， 气流床反应器用熔铁型催化 剂
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.
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
。工业上用导热油在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
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。
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。
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%
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
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 ．
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。
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
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。
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。
(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。
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)。
(1)Arge固定床合成流程
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
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
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。
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 汽油c5~c12 柴油c13~c18 重油 C19~c21 c22~c30 蜡 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 22.5 15.0 6.0 17.0 18.0 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 39.0 5.0 1.0 3.0 2.0 11.0 7.5 13.0 11.0 37.0(c5~375 ℃) 11.0(375~750 ℃) 3.0(750~970 ℃) 0.5 >970 ℃ 6.0 SASOL-2 synthol 熔铁 320 2.2
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
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 C 3 、C 4 蒸脱
废水
冷凝
分离
分离
C 1 、C 2
C 3 、C 4 加氢 精制