第七章 费托合成
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。
费托合成工艺制乙烯
费托合成工艺制乙烯全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：费托合成是一种重要的化学工艺，利用一氧化碳和氢气在催化剂的作用下，合成乙烯这种重要的化学品。
乙烯是一种重要的化工原料，广泛用于制造聚乙烯、乙烯醇等化工产品。
费托合成工艺制备乙烯具有高效、环保等特点，受到广泛关注。
费托合成工艺制备乙烯的基本原理是将一氧化碳和氢气在高温、高压以及铁、铬等金属氧化物为主的催化剂的作用下进行化学反应，生成乙烯。
费托合成工艺的反应过程主要包括以下几个步骤：氢气与一氧化碳在催化剂表面吸附并活化，生成乙酸根离子和水。
乙酸根离子再与氢气继续反应，生成乙醇。
乙醇进一步脱水，生成乙烯。
费托合成工艺制备乙烯的过程需要选择适当的催化剂。
目前，常用的费托合成催化剂主要包括铁、铬、钴等金属氧化物，催化剂的种类和形态对反应产物的选择和产率有重要影响。
反应条件也需要精确控制，包括温度、压力、气流速率等参数。
费托合成工艺制备乙烯的优点之一是可以直接利用资源丰富的一氧化碳和氢气，无需依赖石油等化石能源。
费托合成反应产物的选择性高，产品纯度较高，有利于后续产品的加工制备。
费托合成工艺制备乙烯也存在一些问题。
生产成本较高，需要耗费大量能源和催化剂。
由于反应过程较为复杂，催化剂的寿命较短，需要频繁更换和再生，影响了生产的连续性和稳定性。
为了解决这些问题，研究人员一直致力于提高费托合成工艺制备乙烯的效率和环保性。
近年来，通过改良催化剂的结构和组成，优化反应条件等手段，已经取得了一定的进展。
采用纳米催化剂可以提高反应速率和产品选择性，减少能源消耗和废弃物排放；改进反应工艺，实现高温高压条件下的反应，提高乙烯产率和纯度。
在未来，费托合成工艺制备乙烯将继续成为一个重要的研究领域。
研究人员将不断探索新的催化剂及反应条件，提高乙烯的产率和纯度，降低生产成本，实现资源利用的最大化。
费托合成工艺制备乙烯的发展将为化工行业的绿色生产和可持续发展做出贡献。
【2000字】第二篇示例：费托合成是一种用于制备乙烯的工艺方法，采用催化剂将一些可再生资源转化为有机化合物。
费托合成Fischer-Tropsch synthesis
今天的報告內容 (固體表面化學反應)
1). Haber-Bosch NH3 Synthesis
2). Fischer-Tropsch synthesis
3). 2007年諾貝爾化學獎 CO + O2 oxidation on Pt surfaces 4). Methanol fuel cell
5). Structural change of catalystsurface induced by chemisorption
07.2006
Haber哈伯及Bosch分別於1918及1931年獲得諾貝爾化學獎。 每年生產 NH3 10000 萬吨 100 million tons
450o C and 300 bar ?
Ni-catalyst, 700C 20 bar 天然氣
CO + H2
O2, H2O 排除
為什么在放熱(性)的反应ΔH = - 46kJ/mol, 合 成溫度在 450o C?
CH4 Ni
Rd
Another important reaction is the
water gas shift reaction: H2O + CO → H2 + CO2
Although this reaction results in formation of unwanted CO2, it can be used to shift the H2:CO ratio of the incoming Synthesis gas. This is especially important for synthesis gas derived from coal, which tends to have a ratio of ~0.7 compared to the ideal ratio of ~2.
费托合成重烃的组成及含量鉴定实验方案
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM质谱分析实验费托合成重烃的组成及含量鉴定实验方案院系名称：化学工程学院指导教师：组长：小组成员：费托合成重烃的组成及含量鉴定一、实验背景与原理1)实验背景费托合成是以合成气为原料，在催化剂(本实验是钴系) 和适当反应条件下（低温<200℃）合成以重烃（石蜡）为主的液体燃料的工艺过程。
1923年由德国化学家F.费歇尔和H.托罗普施开发，第二次世界大战期间投入大规模生产。
2)费托合成的实验原理费托（FT）合成就是指CO在固体催化剂作用下非均相加氢生成不同链长的烃类混合物和含氧化合物的反应。
其反应过程可以用下式表示：n CO + 2n H2【－CH2－】n + n H2O根据下游产品（如燃料、润滑油、蜡）的要求，FT工艺可以合成不同链长度的烷烃，并采取蒸馏的办法分离烷烃。
最初费托工艺是用来合成石油产品的替代品，目前该工艺主要应用于碳氢基合成气或天然气转化为合成燃料。
费托（Fischer – Tropsch）蜡由90～95％的常规石蜡烃组成，其余的是在分子末端有分支的叔烃和甲基烃，是亚甲基聚合物，是碳氢基合成气或天然气合成的烷烃。
费托蜡具有比石蜡更好的电性能、低粘度、更高的熔点和硬度,更窄的馏分。
根据需要，可以改变最终产品的分子量大小，从而可以得到从类似液体石蜡的单体烃到类似聚乙烯蜡的高熔点蜡，有其它天然蜡或其它合成蜡所不具有的特殊性能。
所以，实验中可以调节不同的反应条件以便得到更多的费托蜡。
3)质谱仪分析原理使所研究的混合物或单体形成离子，然后使形成的离子按质荷比(mass-charge ratio)m／z 进行分离。
质谱分析法是按照离子的质荷比（m/z）大小对离子进行分离和测定从而对样品进行定性和定量分析的一种方法。
质谱仪的离子源、质量分析器和检测器必须在高真空状态下工作，以减少本底的干扰，避免发生不必要的分子－离子反应。
离子源的作用是将被分析的样品分子电离成带电的离子，并使这些离子在离子光学系统的作用下，汇聚成有一定几何形状和一定能量的离子束，然后进入质量分析器被分离，当气体或蒸汽分子（原子）进入离子源时，受到电子轰击而形成各种类型的离子，如分子离子，碎片离子，离子分子等。
费托合成
F-T合成原理
烷烃的 生成
烯烃的 生成
主要 反应
醛类的 生成
副反应
醇类的 生成
反应原理（方程式）：
烷烃
烯烃
醇类
醛类
反应器
反应器
固定床反应器 流化床反应器
浆态床反应器
synthol气流床反应器
synthol反应器为循 环硫化床型。该反应 器直径为2.2米，反 用于固相加工过程或催化剂迅速失活的 循环流化床 应热由两个冷却段用 流体相加工过程。例如催化裂化过程。 循环油冷剂移出。催 化剂沉降室直径5米。 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， 固定流化床 有两个旋风分离器进 不发生明显变化的反应过程。 行分离。催化剂再经 调节阀进入合成器， 再次循环到反应器。。
Synthol气流床合成工艺
参赛组：第三组 演讲人：周杰伦 资料收集：全体成员 PPT制作：刘亦菲
目录
1 2
费托合成（总体把握） 费托合成反应器 synthol气流床反应器 工艺流程 煤液化发展前景，及个人心得
3
4 5
费托合成
费托合成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。
工艺流程图：
流程方块图：
合成气
反应器
竖管
催化剂沉降室 催化剂 余气
油洗塔
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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（F-T合成）是指合成气（H2+CO）在一定的反应温度...
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]。
第七章 费托合成#(精选.)
第七章 F-T合成试题一、填空题1、F T合成是和在1925年首先研究成功的。
2、20世纪50年代初期，中国建成了一个F-T合成工厂即。
3、F-T合成可能得到的产品包括和，以及、。
4、F-T合成催化剂分为和。
5、复合催化剂采用制成。
6、沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为、和。
7、液态油通过蒸馏分离可得到和。
8、SASOL一厂工艺经净化后的煤制合成气分两路进入和。
9、在F-T合成中，反应器类型有多种，在SASOL厂生产中使用了和两种装置。
10、催化剂组成为9.0～Fe；0. 9%K／硅沸石-2，硅沸石-2具有，具有较小的，有利于。
11、熔铁型催化剂主要应用的装置是。
12、铁催化剂是活性很好的催化剂，用在固定床反麻器的中压合成时，反应温度为。
13、柴油的十六烷值约为，汽油的辛烷值为。
14、F-T合成原料气中新鲜气占，循环气占。
15、SASOL二厂工艺流程中净化后的合成气经反应后，合成产物首先．将反应生成的和冷凝下来。
水经氧化得和，液态油经、可得汽油。
16、在SMFT合成模试工艺流程中一段反应器为，采用；二段反应器为，采用，对一段产物进行改质以提高油品质量和收率，简化后处理工序。
17、F-T合成采用沉淀铁催化剂的固定床反应器，空速为；采用熔铁催化剂的气流床反应器，空速为。
二、名词解释1、F-T合成法2、MFT合成3、SMFT合成4、担载型催化剂5、熔铁型催化剂的制备原理6、积炭反应三、判断正误1、单一催化剂主要有钌、镍、铁和钴．其中只有钌被用于工业生产。
（）2、SASOL一厂的合成产物中的蜡经减压蒸馏可生产中蜡(370～500℃)和硬蜡(>500℃)，可分别加氢精制。
（）3、SASOL一厂工艺的气流床反应器主要产物为柴油。
（）4、F-T合成反应温度不宜过高，一般不超过400℃，否则易使催化剂烧结，过早失去活性。
（）5、当合成气富含氢气时，有利于形成烷烃。
（）6、用含碱的铁催化剂生成含氧化合物的趋势较大，采用低的V(H2)/V(CO)比，高压和大空速条件进行反应，有利于醇类生成，一般主要产物为甲醇。
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%。
费托合成工艺制乙烯
费托合成工艺制乙烯全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：费托合成工艺是一种重要的化工工艺，被广泛应用于乙烯的生产中。
乙烯是一种重要的化工原料，广泛用于塑料、橡胶、化肥等行业。
费托合成工艺制乙烯是一种高效、经济的生产方法，其原理和具体步骤将在下文中详细介绍。
一、费托合成工艺原理费托合成工艺是一种通过催化剂将一氧化碳和氢气反应生成烃类化合物的工艺。
在乙烯的生产中，主要是通过一氧化碳和氢气反应生成甲醇，然后再通过催化裂化转化为乙烯。
整个反应过程主要包括以下几个步骤：1. 一氧化碳和氢气的合成气被送入催化剂床，经过一系列反应生成甲醇；2. 甲醇经过催化裂化反应生成低碳烯烃和甲烷；3. 低碳烯烃中主要是乙烯；4. 乙烯进入分离装置进行分离和提纯。
费托合成工艺制乙烯具有以下优点：1. 原料广泛：一氧化碳和氢气是相对容易获取的原料，而且可以从各种来源获取，包括煤、天然气等；2. 可控性强：通过调节反应条件和催化剂种类可以控制生成产品的种类和产率；3. 经济效益高：费托合成工艺生产的乙烯成本相对较低，生产效率高，成本低；4. 环境友好：费托合成工艺生产的乙烯过程中产生的废气、废水等排放物较低，对环境影响小；三、费托合成工艺的应用和发展费托合成工艺制乙烯已经被广泛应用于工业生产中，并在不断发展和完善中。
随着人们对环保和节能的要求不断提高，费托合成工艺制乙烯也在不断优化和改进中，以适应市场需求。
目前，一些大型化工企业已经采用了费托合成工艺生产乙烯，实现了规模化生产和成本控制。
一些科研机构和企业也在研究费托合成工艺的新型催化剂、反应条件等方面，以提高乙烯生产效率和产品质量。
未来，随着环境保护意识的增强和石油资源的逐渐减少，费托合成工艺制乙烯将会成为乙烯生产的重要方法之一，为化工行业的可持续发展做出贡献。
费托合成工艺制乙烯是一种高效、经济、环保的乙烯生产方法，具有广阔的应用前景和发展空间。
相信在科技的不断进步和创新的推动下，费托合成工艺制乙烯将会在化工领域发挥更大的作用，为实现绿色、可持续发展做出更大的贡献。
费托合成原理
费托合成原理
费托合成是一种重要的工业化学反应，它是通过将一种或多种碳氢化合物转化为高级烃类燃料的过程。
费托合成原理的发现和应用，对于石油化工行业的发展起到了重要的推动作用。
费托合成的原理主要涉及催化剂和反应条件两个方面。
催化剂是费托合成反应的关键，通常采用铁、钴、镍等金属作为催化剂，通过其表面上的活性位点催化碳氢化合物的转化。
而反应条件包括温度、压力、气体组成等因素，这些条件的选择对于费托合成反应的效率和产物选择具有重要影响。
在费托合成反应中，碳氢化合物首先经过蒸汽重整或裂解等过程，生成一氧化碳和氢气。
然后，一氧化碳和氢气在催化剂的作用下进行反应，生成烃类燃料，如甲烷、乙烷、丙烷等。
这些烃类燃料可以被用作燃料或化工原料，具有重要的经济价值。
费托合成反应的原理在工业化学领域得到了广泛的应用。
通过优化催化剂的选择和反应条件的控制，可以实现对碳氢化合物的高效转化，提高烃类燃料的产量和质量。
同时，费托合成反应也为清洁能源的开发和利用提供了重要的技术支持，可以通过利用可再生
能源和生物质资源来实现碳中和的燃料生产。
总的来说，费托合成原理是一种重要的工业化学反应原理，通过催化剂和反应条件的选择，实现了对碳氢化合物的高效转化，为烃类燃料的生产提供了重要的技术支持。
随着清洁能源的发展和应用，费托合成原理将继续发挥重要的作用，推动燃料生产和能源转型的发展。
钴基催化剂费托合成动力学模型
钴基催化剂费托合成动力学模型
钴基催化剂费托合成是一种重要的合成方法。
它包括一个反应本身，它可以用广义指数升温（GIE）模型来描述，以及一系列反应和条件。
因此，开发钴基催化剂费托合成的动力学模型非常重要。
钴基催化剂费托合成的动力学模型可以从两个方面来解释:分子机构宏观动力学模型和量子化学半经验结构动力学模型。
分子机构宏观动力学模型非常重要，它涉及到催化剂和受体的分子结构以及反应的热力学，这有助于理解反应本质和反应途径。
另外，量子化学半经验结构动力学模型在反应分子构型变化是也有非常重要的作用，它可以计算催化反应物之间的静态相互作用，并提供反应性描述。
钴基催化剂费托合成动力学模型的另一个方面是机器学习和数据挖掘技术。
它们可以用来解释反应参数模型，分析不同实验条件下反应的动力学模式，用来预测反应率，以及预测反应的催化效率，这有助于优化反应的参数，使它达到最优的合成效果。
费托合成蜡的原理
费托合成蜡的原理
费托合成蜡的原理是利用费托作用将线性α-烯烃聚合生成高分子量的蜡产物。
具体反应过程包括:
1. 催化剂配制:使用钛、镍等过渡金属配位化合物作为催化剂。
2. 单体加入:向反应釜中加入优质的α-烯烃单体,如乙烯、丙烯等。
3. 启动反应:加热至反应温度,通入辅助氢气激活催化剂,启动聚合反应。
4. 链增长:单体在金属催化剂作用下发生插入反应,烯烃单体依次插入增长链。
5. 链终止:当反应物消耗殆尽或加入终止剂时,聚合链终止。
6. 产品分离:反应结束后,利用提馏工艺分离未反应单体和溶剂,获得蜡产品。
7. 成品加工:进一步精制、增塑或混合,制成市售蜡产品。
费托合成利用金属催化剂活性中心的烯烃插入机理,可以合成高质量的蜡烃产品,应用广泛。
一氧化碳 氢气 费托合成
一氧化碳氢气费托合成一氧化碳、氢气和费托合成是三个与化学和工业领域紧密相关的概念。
本文将围绕这三个主题展开，探讨它们的特性、应用和相关的实验方法。
一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体，由一分子碳和一分子氧组成。
它是一种重要的工业原料和中间体，广泛应用于化学制品的合成、金属冶炼和燃料燃烧等领域。
然而，一氧化碳也是一种有毒气体，对人体健康有害。
因此，在使用一氧化碳时必须注意安全措施，确保其不会对人体造成伤害。
氢气是一种轻、无色、无臭的气体，由两个氢原子组成。
它是宇宙中最常见的元素之一，也是地球上最轻的元素。
氢气具有高燃烧性和高能量密度的特点，因此广泛应用于能源领域，如氢燃料电池。
此外，氢气还可用于合成氨、氢化脱氧等化学反应中，具有重要的工业价值。
费托合成是一种将一氧化碳和氢气转化为有机化合物的重要工艺。
它是一种催化反应，利用特定的催化剂将一氧化碳和氢气转化为碳氢化合物，如甲烷、乙烷等。
费托合成广泛应用于石油化工和化学工业中，用于合成燃料、塑料、化肥等化学品。
通过费托合成，可以高效地利用一氧化碳和氢气这两种廉价而丰富的原料，为工业生产提供了可持续发展的解决方案。
在实验室中，可以通过不同的方法合成一氧化碳和氢气。
例如，一氧化碳可以通过将碳与氧反应，或者通过将二氧化碳还原而得到。
氢气可以通过电解水或者与金属反应来制备。
费托合成实验则需要特定的催化剂和反应器，将一氧化碳和氢气加热并加入适量的催化剂，通过催化剂的作用，将一氧化碳和氢气转化为有机化合物。
在化学工业中，一氧化碳和氢气的合成和利用具有重要意义。
一方面，它们是许多化学品合成的关键原料；另一方面，它们的高能量密度和可再生性也使它们成为可持续发展的能源选择。
然而，由于一氧化碳的有毒性和氢气的易燃性，安全性是使用和储存这两种气体时必须要考虑的重要问题。
总结起来，一氧化碳、氢气和费托合成是与化学和工业领域密切相关的概念。
它们在化学品合成、能源开发和工业生产等方面具有重要的应用和意义。
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第七章 F-T合成试题一、填空题1、F T合成是和在1925年首先研究成功的。
2、20世纪50年代初期，中国建成了一个F-T合成工厂即。
3、F-T合成可能得到的产品包括和，以及、。
4、F-T合成催化剂分为和。
5、复合催化剂采用制成。
6、沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为、和。
7、液态油通过蒸馏分离可得到和。
8、SASOL一厂工艺经净化后的煤制合成气分两路进入和。
9、在F-T合成中，反应器类型有多种，在SASOL厂生产中使用了和两种装置。
10、催化剂组成为9.0～Fe；0. 9%K／硅沸石-2，硅沸石-2具有，具有较小的，有利于。
11、熔铁型催化剂主要应用的装置是。
12、铁催化剂是活性很好的催化剂，用在固定床反麻器的中压合成时，反应温度为。
13、柴油的十六烷值约为，汽油的辛烷值为。
14、F-T合成原料气中新鲜气占，循环气占。
15、SASOL二厂工艺流程中净化后的合成气经反应后，合成产物首先．将反应生成的和冷凝下来。
水经氧化得和，液态油经、可得汽油。
16、在SMFT合成模试工艺流程中一段反应器为，采用；二段反应器为，采用，对一段产物进行改质以提高油品质量和收率，简化后处理工序。
17、F-T合成采用沉淀铁催化剂的固定床反应器，空速为；采用熔铁催化剂的气流床反应器，空速为。
二、名词解释1、F-T合成法2、MFT合成3、SMFT合成4、担载型催化剂5、熔铁型催化剂的制备原理6、积炭反应三、判断正误1、单一催化剂主要有钌、镍、铁和钴．其中只有钌被用于工业生产。
（）2、SASOL一厂的合成产物中的蜡经减压蒸馏可生产中蜡(370～500℃)和硬蜡(>500℃)，可分别加氢精制。
（）3、SASOL一厂工艺的气流床反应器主要产物为柴油。
（）4、F-T合成反应温度不宜过高，一般不超过400℃，否则易使催化剂烧结，过早失去活性。
（）5、当合成气富含氢气时，有利于形成烷烃。
（）6、用含碱的铁催化剂生成含氧化合物的趋势较大，采用低的V(H2)/V(CO)比，高压和大空速条件进行反应，有利于醇类生成，一般主要产物为甲醇。
（）7、积炭反应为放热反应。
（）8、从动力学角度考虑，温度升高，反应速度加快，同时副反应速度也随之加快。
（）9、SASOL一厂流程中将冷凝后的余气先脱除C02．二厂流程中将余气直接分离，然后进行深冷分离成富甲烷、富氢、C2和C3～C4馏分，可以获得高产值的乙烯和乙烷组分。
（）10、浆态床反应器结构复杂，投资费用高。
（）11、气流床反应器由反应器和催化剂沉降室组成。
（）12、原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量少，易使催化剂床层温度降低。
（）四、回答问题1、简述F-T合成的反应原理。
2、F-T合成应中铁系催化剂包括哪些类型?3、简述复合催化剂的作用。
4、简述F-T合成反应需在等温条件下进行的原因。
5、简述ZSM-5沸石分子筛的特点。
6、请写出F-T合成反应中生成醛的反应方程式及其有利条件。
7、简述MFT工艺流程的特点。
五、综合题1、画出Arge固定床合成工艺流程图。
并说明其主要产物有哪些。
2、画出Synthol气流床合成工艺流程图。
并说明其主要产物有哪些。
3、试比较SASOL一厂与二厂流程的异同点。
4、简述SMFT合成工艺流程的特点。
5、试比较固定床、气流床和浆态床反应器。
6、试画出固定床反应器的简图。
第七章试题答案一、填空题1、F Fischer和H Tropsch2、锦州石油六厂3、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)。
4、单一催化剂和复合催化剂5、机械的物理混合方法6、Fe-Cu-K催化剂，Fe-Mn-K催化剂和Fe-Cu-K/隔离剂催化剂。
7、柴油和汽油8、固定床反应器和气流床反应器。
9、固定床和气渲床反应器。
10、直线性孔道、自阻效应、反应产物的扩散。
11、气流床反应器。
12、220～240C13、75、3514、1／3、2／315、气流床(Syntho1)反应器、冷凝蒸馏、水、液态油、醇、酮、铂重整、加氢脱蜡16、浆态床反应器、无载体沉淀铁催化剂、固定床反应器、ZSM-5分子筛催化剂17、500～700／h、700～1200／h二、名词解释1、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。
2、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。
3、将浆态床固定床两段法工艺的模试装置，简称SMFT合成4、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。
5、先将磁铁矿(Fe3O4)与助熔剂熔化，然后用氢气还原制成。
− C + CO6、2CO−→当反应器中温度梯度大时或使用碱性助催化剂，催化剂上容易积炭，降低催化剂的活性。
三、判断1、×2、√3、×4、×5、√6、×7、×8、√9、× 10、× 11 √12、×四、回答问题1、F-T合成的基本化学反应是由一氧化碳加氢生成饱和烃与不饱和烃，合成反应还能生成含氧化合物，如醇类、醛、酮等。
2、1)熔铁型催化剂先将磁铁矿(Fe3O4)与助熔剂熔化，然后用氢气还原制成。
经改进得到的F007熔铁催化剂外观为银灰色，化学成分为Fe3O4／RE203／Gr2O3／MgO ／K2O(RE203)的为镧、铈氧化物，金属氧化物以固熔体形式存在。
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)沉淀铁系催化剂沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为Fe-Cu-K催化剂，Fe-Mn-K催化剂和Fe-Cu-K/隔离剂催化剂。
3)烧结型催化剂磁铁矿(Fe3O4)为主体，配以氧化物助剂MgO、Cr203和RE203。
3、F-T 催化合成与分子筛择型作用的综合效应，改善了合成产物的分布。
首先复合催化剂可以将F-T 合成的宽馏分烃类由C 1～C 40缩小到C 1～C 11，抑制了C 11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(C 5～C 11)的比例，并且合成产物中基本上不含有含氧化合物。
4.、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。
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 法进行台成反应．使C 1～C 40。
馏分烃类产品改质为C 1～C 11的烃类产品。
5、ZSM-5沸石分子筛具有含硅量高，热稳定性好，具有独特的择型性和催化活性．可使烃类反应产物分布限制在C 10以下，并且具有良好的抗结焦性，并能使最终液体产物中汽油馏分(C 5～C 10)的比例由小于40%提高到60%以上。
6、 (n+1) CO + （2n+1）H 2−→−C n H 12+n COH + nH 2O (2n+1) CO + （n+1）H 2−→−C n H 12+n COH + n CO 2 当合成气中一氧化碳含量高时，有利于醛类的生成。
7、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(H 2)／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。
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。
五、综合题1、Arge固定床合成工艺流程图。
2、Synthol气流床合成工艺流程图3、SASOL一厂与二厂都是先将反应生成的水和液态油冷凝下来，然后再对产品进行后加工。
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。
它们的不同点a.设备的类型不同:SASOL一厂采用固定床和气流床两类反应器，二采用气流床反应器，是一厂气流床的放大型。
b.生产规模不同:一厂年产液体燃料25万吨，二厂能力是一厂的8倍。
c.所用的催化剂不同:一厂固定床采用沉淀铁催化剂，气流床反应器用熔铁型催化剂，二厂全部用熔铁催化剂。
d.产品类型不同:一厂产品复杂，主要有汽油、柴油、含氧化合物(醇、酮类)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；二厂主要生产汽油、柴油，并生产大量乙烯。
e.产品后加工过程不同:一厂流程中将冷凝后的余气直接分离．二厂流程中将余气先脱除C02，然后进行深冷分离成富甲烷、富氢、C2和C3～C4馏分，可以获得高产值的乙烯和乙烷组分。
4、SMFT合成的主要特点如下：①可以直接利用低的H2／CO比(O.45～0.76)合成原料气，降低成本13％左右。
②由于气固相之间的相互搅动．浆态床反应器中温度均匀，传热效果好，可有效回收反应热。
③浆态床反应器结构简单，投资费用低。
④催化剂装卸容易，主要产品随着生产操作和工艺条件的改变而改变。
鉴于SMFT合成技术的特点和技术经济的优越性，已使其成为取代传统F-T合成技术最有希望的新工艺。
5.、三种反应器产物分布完全不同。
从获得最大汽油产率来比较，浆态床馏分范围窄，边界明显，且操作条件和产品分布弹性大。
三种反应器中，气流床比固定床生成的烯烃多．浆态床反应器生成的丙烯较多，生成低分子烯烃的选择性好。
三种反应器的操作温度不同。
固定床用沉淀铁催化剂，反应温度较低(220～250℃)．气流床采用活性较小的熔铁催化剂，在较高的温度下操作(300～350℃)，浆态床与气流床比较，反应温度较低(260～300℃)。
可以改善蜡产率。
表7-5 三种F-T反应器比较反应器类型固定床(Arge)SASOL-1气流床(synthol)SASOL-1浆态床反应温度/℃反应压力/MPaH2/C0220～2502.3～2.50.5～0.8300～3502.0～2.30.36～0.42260～3001.21.5C2H4 C2H6C3H6 C3H8 C4H8 C2～C4烯烃C2～C4烷烃0.11.82.71.72.81.75.65.24.04.012.02.09.02.025.08.03.62.216.955.653.571.5324.129.38。