费托合成Fischer-Tropsch synthesis
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。
费托合成流程及产品加工流程的主要过程
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《2024年费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响》范文
《费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响》篇一一、引言费托合成反应（Fischer-Tropsch Synthesis, FTS）是一种重要的工业过程，用于将合成气（主要由一氧化碳和氢气组成）转化为液体燃料和化学品。
在这个过程中，催化剂起着至关重要的作用。
本文旨在研究费托合成反应的催化剂制备方法和性能，并探讨其对生态环境的影响。
二、费托合成反应催化剂的制备费托合成反应催化剂的制备过程涉及多个步骤，包括选择合适的催化剂材料、制备方法以及优化催化剂的结构和性能。
目前，常用的催化剂材料包括铁、钴、钌等过渡金属。
1. 催化剂材料的选择选择合适的催化剂材料是制备高效费托合成反应催化剂的关键。
过渡金属如铁、钴和钌具有较高的费托合成活性，因此常被用作催化剂的活性组分。
此外，还需要选择合适的载体和助剂，以提高催化剂的稳定性和抗中毒能力。
2. 制备方法制备费托合成反应催化剂的方法主要包括共沉淀法、浸渍法、溶胶-凝胶法等。
共沉淀法是一种常用的制备方法，通过将金属盐溶液与沉淀剂混合，得到前驱体，然后进行煅烧和还原处理，得到催化剂。
浸渍法和溶胶-凝胶法也是常用的制备方法，具有较高的比表面积和较好的分散性。
3. 催化剂的结构和性能优化为了进一步提高催化剂的性能，需要对催化剂的结构和性能进行优化。
这包括调整催化剂的组成、粒度、孔隙结构等。
此外，还可以通过添加助剂、改变载体等手段来提高催化剂的稳定性和抗中毒能力。
三、费托合成反应催化剂的性能研究费托合成反应催化剂的性能研究主要包括催化剂的活性、选择性、稳定性等方面。
通过对催化剂的制备过程和反应条件进行优化，可以提高催化剂的性能。
1. 活性催化剂的活性是评价其性能的重要指标。
通过调整催化剂的组成、粒度、孔隙结构等，可以优化催化剂的活性。
此外，反应条件如温度、压力、气体组成等也会影响催化剂的活性。
2. 选择性催化剂的选择性指的是在费托合成反应中，催化剂对不同产物的生成能力。
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。
《费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响》范文
《费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响》篇一摘要：费托合成反应作为替代能源技术，为缓解全球能源需求压力及应对生态环境问题提供了有效途径。
催化剂作为费托合成反应的核心，其制备和性能研究至关重要。
本文将详细探讨费托合成反应的催化剂制备方法、性能特点及其对生态环境的影响，以期为相关研究与应用提供理论支持和实践指导。
一、引言费托合成反应是一种将合成气（CO+H2）转化为液体燃料的技术。
在日益严峻的能源与环境压力下，费托合成反应成为了一种极具潜力的替代能源技术。
然而，催化剂作为该反应的关键组成部分，其性能直接决定了反应的效率和产物的品质。
因此，研究费托合成反应的催化剂制备和性能，以及其对生态环境的影响，具有重要的理论和实践意义。
二、费托合成反应催化剂的制备（一）原料选择费托合成反应催化剂的制备通常选择活性金属组分、载体及助剂等。
活性金属组分主要选择铜基、铁基等金属，载体则常采用氧化铝、二氧化硅等材料。
助剂的选择和添加可以改善催化剂的活性、选择性和稳定性。
（二）制备方法催化剂的制备方法主要包括浸渍法、共沉淀法、溶胶-凝胶法等。
不同的制备方法对催化剂的结构、性能及活性具有重要影响。
目前，研究者们正致力于开发更加高效、环保的催化剂制备方法。
三、费托合成反应催化剂的性能研究（一）催化活性催化活性是评价催化剂性能的重要指标。
通过优化催化剂的组成、结构及制备方法，可以提高其在费托合成反应中的催化活性，从而降低能耗，提高产物收率。
（二）选择性催化剂的选择性决定了产物的品质和类型。
在费托合成反应中，研究者们致力于开发具有高选择性的催化剂，以实现更高效地转化合成气为高品质液体燃料。
（三）稳定性催化剂的稳定性是评价其性能的重要方面。
通过改进催化剂的抗积碳性能、抗中毒性能等，可以提高其在费托合成反应中的长期稳定性。
四、费托合成反应催化剂对生态环境的影响（一）降低碳排放费托合成反应通过将CO等气体转化为液体燃料，可以间接降低化石燃料燃烧产生的碳排放。
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％。
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
费托反应催化剂的制备-表征与评价
Fe—Co费托合成催化剂的制备，表征与评价摘要Fe—Co催化剂经常用共沉淀法来制备，可用来通过CO的氢化合成低碳烯烃。
但是催化剂的活性和产物的选择性会随着不同的制备条件和反应条件发生变化，比如Fe/Co组分比，制备催化剂时的pH值和温度，费托合成反应的操作温度计压力，以及助剂和助剂负载量等。
该文章主要研究了在固定床微反应器中Fe/Co组分比，制备催化剂时的pH值和温度，费托合成反应的操作温度计压力，以及助剂和助剂负载量等变量对催化剂活性和乙烯、丙烯选择性的影响，反应过程中催化剂相结构的变化。
最后发现Fe/Co组分比为3/1，SiO2 wt.%为载体时CO转化率和低碳烯烃选择性较好。
这些不同变量的催化剂的表征是用X射线衍射（XRD），热重分析（TGA），插式扫描量热法（DSC），扫描电子显微镜（SEM），N2等温吸附脱附如BET 和BJH 来完成的。
前言费托合成(Fischer-Tropsch synthesis，简称“F一T合成”或“费托合成”)是指以CO和H2为原料在催化剂作用下生产碳数分布较宽的烷烃和烯烃等产物的化学反应，并可副产醇、醛、酮、酸和酷等有机含氧化合物。
费托合成产物经进一步提质加工可得到优质液体燃料、高级蜡及其他化学品等化工产品。
在费托合成中最关键的是催化剂，催化剂不同产品的组成和选择性就不同。
通过某种催化剂合成高选择性的低碳烯烃是我们的合成目标之一。
Fe-Mn或Co-Mn催化剂是目前研究的比较多的催化剂，研究发现Fe-Mn催化剂对C2-C4高选择性是因为有Fe-Mn尖晶石氧化物的存在，但是在反应过程中由于碳化物的形成，催化剂的寿命比较短。
有研究发现Co在费托合成反应中制备低碳烯烃时的渗碳现象要小于Fe。
因为受尖晶石的保护，没有被碳包围的金属相是生成C2-C4中必须的活性组分。
后来发现，Fe和Co组合形成的合金催化剂对费托合成反应合成气的转化率和产物选择性有较好的影响。
这种合金催化剂的催化性能比单个的Co或Fe组成的催化剂的性能要好。
费托合成
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浆态床反应器
浆态床反应器是床内为高温液体， 浆态床反应器是床内为高温液体，催化剂微粒悬浮其中 是床内为高温液体 合成原料气以鼓泡形式通过，呈气、 ，合成原料气以鼓泡形式通过，呈气、液、固三相的流 化床。 化床。 优点： 优点：
比列管固定床反应器简单，易于制造，价格便宜，且易于放大 比列管固定床反应器简单，易于制造，价格便宜，且易于放大。
合成原料:CO/H2 (合成气 合成气) 合成原料 合成气
合成气制备:煤 天然气、 合成气制备 煤、天然气、生物质等为原料经气化获得
产物以直链烷烃、烯烃为主，无硫、 产物以直链烷烃、烯烃为主，无硫、氮等杂质
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F-T合成的由来
该反应于1923年由Ｆ．Fisscher和 该反应于1923年由Ｆ．Fisscher和 年由Ｆ． Ｈ．Tropsch首次发现后经 首次发现后经Fischer等人 Ｈ．Tropsch首次发现后经Fischer等人 完善，并于１９３６ １９３６年在鲁尔化学公司实 完善，并于１９３６年在鲁尔化学公司实 现工业化，Ｆ 合成因此而得名。 ，Ｆ现工业化，Ｆ-Ｔ合成因此而得名。
约在同 一时期
日本、法国、 日本、法国、中国也有 6套装置建成 套装置建成
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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 醇类的 生成
副反应
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F-T合成原理
烷烃
烯烃
醇类 醛类
铁铜剂:220-250℃; ℃ 铁铜剂 熔铁催化剂要求280-340℃; 熔铁催化剂要求 ℃ 当温度超过上述温度范围------甲烷和碳沉积的生成， 甲烷和碳沉积的生成， 当温度超过上述温度范围 甲烷和碳沉积的生成 目的产物的产率降低、催化剂寿命缩短 ； 目的产物的产率降低、
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。
未来能源115费托蜡指标
未来能源115费托蜡指标一、引言随着全球能源需求的不断增长，可持续发展和清洁能源成为当今世界关注的焦点。
费托蜡作为一种重要的生物质能源，其应用前景广阔。
本文将探讨115费托蜡指标，分析未来能源对115费托蜡指标的影响，以及我国在相关领域的现状与挑战，并提出应对措施与建议。
二、费托蜡的概念与用途费托蜡（Fischer-Tropsch wax）是一种由费托合成（Fischer-Tropsch synthesis）过程中产生的高分子碳氢化合物。
它具有良好的抗氧化性能、高熔点和低密度等特点，广泛应用于润滑油、涂料、印刷油墨等领域。
三、115费托蜡指标的意义115费托蜡指标是指费托蜡中碳原子数在12-18之间的链烷烃和环烷烃的质量百分比。
该指标直接影响着费托蜡的应用性能，如润滑性、附着力等。
115费托蜡指标越高，费托蜡的性能越好。
四、未来能源对115费托蜡指标的影响随着可再生能源的快速发展，生物质能源作为一种可持续发展的替代能源备受关注。
在未来能源结构中，生物质能源将占据重要地位。
生物质能源中的费托蜡可通过生物质转化途径获得，其115费托蜡指标将直接影响生物质能源的应用性能。
因此，研究未来能源中费托蜡的115费托蜡指标具有重要意义。
五、我国在115费托蜡指标领域的现状与挑战近年来，我国在费托蜡研究方面取得了一定的成果，但在115费托蜡指标领域仍存在一定的问题。
首先，我国费托蜡资源开发利用程度较低，导致115费托蜡指标不稳定；其次，在生物质转化过程中，催化剂和反应条件对115费托蜡指标影响较大；最后，我国在费托蜡应用技术方面与国际先进水平相比仍有一定差距。
六、应对挑战的措施与建议1.加大费托蜡资源开发利用力度，提高115费托蜡指标的稳定性。
2.研发高效催化剂和优化反应条件，降低115费托蜡指标的波动。
3.加强费托蜡应用技术研究，提高我国在115费托蜡指标领域的竞争力。
4.加强国际合作，引进先进技术和管理经验，提高我国费托蜡产业整体水平。
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
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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。
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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
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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
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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.
固體表面化學反應機制
從2007年諾貝爾化學獎談起---
國立中央大學物理系
蔡茂盛 M. S. Zei Ph.D 1971 Freie University Berlin, Germany, 在哈伯研究所 (Fritz-Haber-Institut)工作 35 年(1970 – 2004).
簡介如何用表面物理科學儀器－光電子顯微鏡(PEEM)、低/高能 電子繞射(LEED,RHEED)、電子能量損失光譜 (EELS)、掃瞄穿隧 顯微鏡(STM)等儀器，來觀察(測)一氧化碳CO在鉑單晶表面上的 氧化過程。由EELS得知分子態的氧在室溫下因在鉑表面的化學吸 附(chemisorption)，導致分子鍵(Molecular bonding)的減弱， 使其解離成原子態氧(Oad)，另由STM觀察原子態氧(Oad)及化學吸 附態的一氧化碳在鉑(III)表面上分別形成(2×2)-O,及c(4×2)-CO 構造的區域(domains)，其氧化反應機制是兩吸附態的反應物 (reactants)在區域交界處(Domain boundaries)結合成二氧化碳 CO2。催化反應過程中，發現反應氣體分子在固體觸媒的化學吸附 ，導致固體表面原子結構的變化並非如同傳統觀念認為：「催化 劑只使化學反應加速，本身不會起任何變化」。 觸媒表面上的 原子在反應過程中，是不斷在移動中。觸媒表面原子的遷移性 (mobility)會因反應分子或離子的強吸附(Strong bonding)而導 致表面原子遷移性(mobility)的提高; (mobility-enhancement by chemisorption of atoms/ions)。
化學反應導致觸媒的 表面原子結構的變化
Kaiser Wilhelm Institut fur Physikalische Chemie und Elektrochemie
Fritz-Haber Institut der MaxPlanck-Gesellschaft
Ernst Ruska Abteilung Elektron-Mikroskopie
CO2 + 2 e + 2 H+ 2Pt
CH3OH
Pt
→
CO2 + 6 H+ + 6 e-
Catalyst decreasing the activation energy, facilitating chem. reaction
Ru-islands with regular lateral periodicity of around 20 A grown on Pt(111) surface
Ru-deposited
Pt(111) substrate surface
Ru-deposited layers
After Ru/Pt(111) towards CO electro-oxidation in HClO4 , disappearing the long range-order as demonstrated by RHEED
Fe
Structural transformation of the reconstructed Pt(100) surface
COad
→
↑
CO2↑
(100)-hex
(100)-(1x1)
Pt(100)
COad + O2
→
CO2
CO-氧化反應呈現震盪現象的解釋 PCO ↓, ψ ↑
Ads. CO
H& fuel cell
(-) 氧分子在鉑上降 低活化能成原子態氧
Anode: CH3OH + H2O +Pt → CO2 + 6 H+ + 6 eH+
Cathode: 1/5 O2 + 6 H+ + 6 e→ 3 H2O
(-)
catalyst
Pt-O + H+ + e→Pt-OH Pt-OH + H+ + e→ Pt-H2O
Oscillation of CO oxidation on Pt-surface
Phys. Rev.Lett. 49(1982) 177
EELS Spectrum of ads. Oxygen on Pt(111) at 300 K
只出顯在300 oK
(Sub-Micron) 結構成像
Oscillation of CO oxidation on Pt surface
Satellite reflections show that the Ru adlayer with additional lateral periodicity of around 20 A is formed
Structural transformation of the reconstructed Pt(100) surface
C(4x2)-CO
Orientation change of the c(4x2)-damain
(2x2)-O
CO oxidation via Langmuir-Hinschelwood mechanism 其氧化反應機制是兩吸附態的反應物(reactants)在區 域交界處(Domain boundaries)結合成二氧化碳CO2
(+)
Pt-(CH3OH)ads → Pt-COads + 4 H+
+ 4 e-
Nafion
Surface reactions on catalyst surface
Anode:
Pt + CH3OH →
重奌在說明觸媒表面的功能
Pt-CO + 4 H+ + Pt + 4 e-
Pt-CO + Pt- H2O →
釕在鉑 (111) 表面上所形成的超結構在電解液中因 CO的氧化過程，導致釕在鉑(111)表面上所形成的超 結構明顯消失 (loss of the long-range order)[6]。 証明 Ru-原子的移動
RHEED patterns for Pt(111) covered by Ru (0.64 ML) deposit, showing satellite reflections indicated by arrows
以及鉑/釕因CO-在氧化反應所引起的結構變化
証明: 觸媒表面上的原子在反應過程中， 是不斷在移動中。 並非如同傳統觀念認為：「催化劑只使化學 反應加速，本身不會起任何變化」。
450oC
Desorption of the chemisorbed Nspecies on FeO
WGS = water gas用於由煤得到的 shift reaction 合成氣体
History Since the invention of the original process by the German researchers Franz Fischer and Hans Tropsch, working at the Kaiser Wilhelm Institute in the 1920s, many refinements and adjustments have been made, and the term "Fischer-Tropsch" now applies to a wide variety of similar processes (Fischer-Tropsch synthesis or Fischer-Tropsch chemistry). Fischer and Tropsch filed a number of patents, e.g. US patent no. 1,746,464, applied 1926, published 1930 [3]. The process was invented in petroleum-poor but coal-rich Germany in the 1920s, to produce liquid fuels. It was used by Germany and Japan during World War II to produce ersatz fuels. Germany's synthetic fuel production reached more than 124,000 barrels per day (19,700 m³/d) from 25 plants ~ 6.5 million tons in 1944.[4] After the war, captured German scientists recruited徵募( in Operation Paperclip continued to work on synthetic fuels in the United States in a United States Bureau of Mines program initiated by the Synthetic Liquid Fuels Act. In Britain, Alfred August Aicher obtained several patents for improvements to the process in the 1930s and 1940s, e.g. British patent no. 573,982, applied 1941, published 1945 [5]. Aicher's company was named Synthetic Oils Ltd. (There is no connection with the Canadian company of the same name.)