费托合成(F-T)综述
浅议F-T合成的反应器及机理
浅议F-T合成的反应器及机理摘要：费托合成可以用煤基合成气、天然气以及生物质气等为原料来制取液态燃料。
费托合成的机理目前还没有统一说法，对四种比较经典的F-T机理做了简单介绍。
费托合成的设备有固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器，从发展趋势来看，浆态床是F-T合成反应器的主要发展方向。
关键词：F-T合成反应器反应机理费托合成方法是1923 年由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch发明的，故简称费托合成（Fischer–Tropsch(FT)process.）。
费托合成是以合成气为原料制备烃类化合物的过程，合成气可由天然气、煤炭、轻烃、重质油、生物质等原料制备，因此费托合成油的原料来源非常丰富。
费托合成是一种复杂的催化反应过程，生成的产物种类较多。
将合成气转化为液态烃，主要包括２个步骤：合成气一液态烃一加氢裂解或异构成最终产品。
其中第一步费一托合成高温操作时生成轻质合成油和烯烃为主；在低温操作时生成重质合成油、石蜡为主，经过精炼可以生成环境友好的汽油、柴油、溶剂和烯烃，或经加氢异构裂解成优质溶剂油、石脑油、柴油和润滑油基础油。
关于费托合成技术简单介绍下它的反应机理和反应器。
一、费托合成反应机理铁基催化剂上费托合成反应体系中主要包括生成直链烷烃、1- 烯烃、水及CO2的反应：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结炭反应：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。
经典F-T反应机理总结：机理碳化物机理：机理内容CO在催化剂表面上先离解形成活性碳物种，该物质和氢气反应生成亚甲基后再进一步聚合成烷烃和烯烃。
合成气衍生产品——费托合成介绍
M n(1 )2nn 1
Mn 碳原子数为n的烃的质量分数； 为链增长几率
产物分布制约了产品的选择性,使得目的产品收率低,汽油产 品的收率不超过40%(ｗt%),而有些产品如石蜡收率高达80 % ----二次加工
直链的烷烯烃,尤其是α-烯烃含量较高,而异构烷烃与芳烃含量
较少-----汽油的辛烷值较低
合成气衍生产品——费托合成介绍化学 与化工
典型的Ｆ－Ｔ合成产品的组成与分布比较
反应器
产品，wt% 甲醇（C1）
液化石油汽（LPG） （C2-C4）
汽油（C5-C12） 柴油（C13—C19） 软蜡（C20-C30） 硬蜡（C30以上）
含氧化合物
固定床/ Arge
气流床/Synthol
5 12.5
22.5 15 23 18 4
提出ＦＴ合成在钴催化剂上最大程度上制备重质烃,然后再在加氢裂解与异构化催化剂上转 化为油品的概念
荷兰Shell公司
浆态床反应器技术、MTG工艺和ZSM-5催化剂开发成功 Sasol-Ⅱ建成投产，中压法，循环流化床反应器，熔融铁催化剂
美国Mobil公司
循环流化床反应器由美国M.W.凯洛格开发，SASOl 公司改进。
合成气衍生产品——费托合成介绍
3.4.2 F-T合成的基本原理
化学反应过程 ◦ 主反应化学计量式
CO 2 H 2 ( CH 2 ) H 2 O
H R ( 227 . C ) 165 KJ
CO H 2 O H 2 CO 2
H R ( 227 . C ) 39 . 8 KJ
10 33
39 5 4 2 7
合成气衍生产品——费托合成介绍
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。
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。
费托合成工艺学习报告(本科)
关于煤间接液化技术“费-托合成”的学习报告报告说明F-T合成作为煤的间接液化的重要工艺，有着广泛的应用。
本文将分别报告作者在F-T合成的基本原理、高低温工艺、催化剂以及F-T合成新工艺的学习情况。
在以上学习的基础上，报告末尾有本人对F-T合成工艺改进的一点设想和建议。
一、F-T合成的基本原理主反应生成烷烃：nCO+(2n+1)H2==C n H2n+2+nH2O(1)(n+1)H2+2nCO==C n H2n+2+nCO2(2)生成烯烃：nCO+2nH2==C n H2n+nH2O(3)nH2+2nCO==C n H2n+nCO2(4)副反应生成含氧有机物：nCO+2nH2==C n H2n+nH2O(5)nCO+(2n−2)H2=C n H2n O2+(n−2)H2O(6)(n+1)CO+(2n+1)H2==C n H2n+1CHO+nH2O(7)生成甲烷：CO+3H2==CH4+H2O(8)积碳反应：CO+H2==C+H2O(9)歧化反应：2CO==C+CO2(10)F-T合成利用合成气在炉内反应生成液体燃料，1-4式为目标反应，其中1和3是生产过程中主要反应。
其合成的烃类基本为直链型、烯烃基本为1-烯烃。
5-7式会生成含氧有机物的反应会降低产品品质；8式生成甲烷虽然是优质燃料但价值不高（原料合成气也为气体），往往需要分离出来进行制氢，构成循环；积碳反应主要是会对催化剂产生影响，温度过高时积碳反应产生的碳会镀在催化剂上（结焦现象），堵塞孔隙，造成催化剂失效。
二、高温工艺与低温工艺反应温度不同，F -T 合成液体产物C 数目也不同（或者说选择性不同），基本上呈温度变高，碳链变短的趋势。
低温工艺约在200-240摄氏度下反应，即可使用Fe 催化剂也可用Co 系催化剂，后者效果较好，产物主要是柴油、润滑油和石蜡等重质油品。
高温工艺约在350摄氏度情况下反应，一般使用熔铁催化剂，产品主要是小分子烯烃和汽油。
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。
F-T合成石蜡的研制
F-T合成石蜡的研制F-T合成石蜡的研制摘要：简要介绍以F-T合成产品为原料制备石蜡产品的工艺过程及产品的性能特点。
关键词：F-T合成石蜡工艺性能前言将合成气经催化反应转化为液态烃的方法是1923年由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch 发明的，简称费-托合成（F-T合成）。
F-T合成于1936年首先在德国实现工业化，其后的发展起起伏伏。
从技术成熟度及可靠性而言，目前国外F-T合成技术以Sasol、Shell、Exxon、BP 的工艺较佳，其中南非Sasol公司的技术水平和工业化程度处于领先地位。
全世界在建及进行可行性研究的GTL项目总产能超过9750×104 t/a，可以预计在不久的将来，F-T合成产品将成为石油产品的重要补充。
目前全球石油蜡市场供需基本平衡，但由于国际原油市场上石蜡基原油产量不断减少，同时北美及欧洲I类润滑油基础油装置的关停将使石油蜡的生产失去原料，世界石油蜡产量将因受资源限制而有所减少；与此相对应的是，根据过去25 a间的统计结果分析，全球石蜡市场需求是稳定增长的，预计在今后15 a这种势头还将持续下去。
按此推测全球石蜡市场石油蜡缺口将逐渐增大。
F-T合成产品不含硫、氮、芳烃等杂质，经精制容易达到很高的纯度；低温F-T合成过程的主要产品以正构烃为主且分布很宽，是生产石蜡产品的优质原料。
可以预计F-T合成石蜡将成为石蜡供应中逐渐增长的重要部分。
目前市场上销售的F-T合成石蜡主要是Shell公司和Sasol公司生产的，其质量和颜色稳定、碳分布窄，原则上与石油蜡具有相同的应用领域。
这些蜡产品的独特的白色对需要添加色彩的应用领域，如蜡烛等，是非常理想的，使用少量的染料就能达到鲜明的色彩。
目前国内采用中国科学院山西煤炭化学研究所、兖州煤矿等技术建设的CTL工业试验装置已投入生产运行；中国石油化工股份有限公司的GTL工业试验装置已经历长期平稳运转。
这些装置为F-T合成石蜡的生产提供了可靠的原料。
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。
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
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。
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（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]。
费托合成
LOGO
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
LOGO
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
LOGO
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
LOGO
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-托合成最早是由德国科学家Frans Fischer 和Hans Tropsch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Sasol，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Exxon Mobil、Statoil、BP、ConocoPhillips、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Johnson Matthey、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。
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%。
翟裕 费托合成 机理综述
费托合成反应机理综述化工学院能源化工翟裕 2011115287摘要：本文讨论了费托合成反应的几种理论. 并指出随着表面科学技术的发展, 深入到催化剂活性中心研究费托反应行为是深入认识费托反应机理的有效方法. 这为费托合成反应机理及机理动力学的研究提供了新的方向和依据.关键词:费托合成；反应机理；碳化物机理；缩聚机理或CO插入机理引言：费托合成反应( Fischer -T ropsch Synthesis) 是以合成气，在金属催化剂的作用下生成各种烃类和含氧化合物的过程，是将煤或天然气转化为发动机燃料的重要途径之一. 该反应体系是复杂强放热反应体系. 根据催化剂的不同, 可以生成烷烃、烯烃、醇、醛、酸等多种有机化合物.主要反应如下：(2 n + 1) H2 + n CO →C n H2 n+2 + n H2O (1)2 n H2 + n CO →C n H2 n + n H2O (2)2 n H2 + n CO →C n H2 n+2O + ( n - 1) H2O (3)CO + H2O →CO2 + H2 (4)式(1) 和式(2) 为生成直链烷烃和12烯烃的主反应;式(3) 为生成醇、醛等含氧有机化和物的副反应;式(4) 是费托合成体系中伴随的水煤气变换反应,费托反应机理可分为两类. 一类是CO 解离吸附的, 如碳化物机理. 另一类是CO 非解离吸附的, 如缩聚机理或CO 插入机理等. 目前已经认识到, 在典型费托合成催化剂上CO 均能容易地解离, 并在催化反应的初期阶段, 该过程是催化活性表面形成的主要条件. 同时, 形成的表面碳物种进一步氢化产生亚甲基物种, 而亚甲基物种的聚合促进了碳链的增长.1.碳化物机理表面碳化物机理首先由Fischer和Tropsch提出作者根据Fe、Ni、Co等金属单独和CO反应时都可生成各自的碳化物，而后者又能加氢转化为烃类的事实认为当CO和H2同时和催化剂接触时，CO 首先在催化剂表面上先离解形成活性碳物种,该物质和氢气反应生成亚甲基后再进一步聚合成烷烃和烯烃。
煤的间接液化
煤的间接液化煤间接液化主要有两个工艺路线，一个是合成气费托合成（Fischer-Tropsch），另一个是合成气-甲醇-汽油（MTG）的Mobil工艺。
这两个工艺都已实现工业化生产。
费托合成在南非已建立三个合成油工厂。
甲醇转化制汽油工艺已在新西兰建成工业化装置。
煤直接液化，所产轻油及中油主要含芳烃。
费托合成所产液体产品，主要是脂肪族化合物，适合用作发动机燃料。
这样煤直接液化和间接液化互相补充，各自以芳香族和脂肪族产品为主，以满足不同产品要求。
煤的间接液化还包括合成气制甲醇与醋酐等内容，由于篇幅限制，这里仅对制取液体燃料作简要介绍。
1．费托（F-T）合成⑴概述费托合成是用合成气为原料生产各种烃类以及含氧化合物的方法。
它合成的产品包括气体和液体燃料，以及石蜡、乙醇、丙酮和基本有机化工原料，如乙烯、丙烯、丁烯和高级烯烃等。
与直接液化不同，间接液化可以利用高灰煤。
F-T法最初是在1923年由费雪（F·Fischer）和托普斯（H·Tropsch）发现的。
后来在1936年由鲁尔化学公司实现工业化。
以后到1945年期间先后在德国、日本、中国和法国建成了十四套装置，总产量在136万吨/年。
50年代在廉价石油和天然气的大量供应的影响下，世界F-T合成发展受挫。
只有南非由于政治原因和资源特点，在1956年建成了F-T合成厂（Sasol-Ⅰ厂），后来在1980年以及1984年又先后建成Sasol-Ⅱ厂和Ⅲ厂。
年处理煤量达4000万吨。
⑵ F-T合成的原理①F-T合成过程中发生的反应包括一系列平行和连串反应，其中有两个最基本的反应，它们是：CO+2H2→(-CH2-)+H2O (1)2CO+H2→(-CH2-)+CO2 (2)在使用铁催化剂时，反应（1）产物水汽很容易再发生水煤气变换反应（3）：CO＋H2O→H2＋CO2 （3）这样，反应（2）实际上是由反应（1）和（3）组合而成的。
根据方程（1）和（2）生成烯烃，每标米立方（CO＋H2）合成气，完全转化时可得到的最大产率为208.5g。
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
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
LOGO
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
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
(Mark E. Dry. Catalysis Today. The Fischer–Tropsch process: 1950–2000. 71 (2002) 227–241.)我国是煤炭大国，煤种齐全，然而石油资源贫乏，十分依赖进口。
发展煤间接液化技术不仅可以缓解石油进口压力，同时也是对在我国实施洁净煤技术的有力推动。
在国内，潞安、伊泰和神华等煤炭企业也在实施基于铁基浆态床合成油技术的10万吨级规模工业示范，中石化和潞安也完成了基于钴基固定床合成油技术的干吨级工业侧线试验【3】。
（孙予罕, 陈建刚, 王俊刚, 贾丽涛, 侯博, 李德宝, 张娟. 催化学报. 费托合成钴基催化剂的研究进展. 2010,31:8.）当前F-T合成工艺分两类【2】：高温费托合成和低温费托合成。
南非索萨（Sasol）公司的高温费托合成工艺使用Fe基催化剂，温度在300-350℃之间，主要生产汽油和直链低分子量烯烃。
低温费托合成使用Fe基或Co基催化剂，温度在200-240℃之间，主要生产高分子量直链石蜡烃。
F-T合成涉及的主要反应：(1) 烃类生成反应CO + 2nH2 → [－CH2－]n + nH2O ΔH(227)=-165kJ℃R(2) 水气变换反应CO + H 2O → H 2 + CO 2 R ΔH (227)=-39.8kJ ℃[4]贺永德主编. 现代煤化工技术手册（M ）. 北京:化学工业出版社. 2011副反应主要有：（1）甲烷生成反应：CO + 3H 2 → CH 4 + H 2O2CO + 2H 2 → CH 4 + CO 2CO 2 + 4H 2 → CH 4 + 2H 2O（2）醇类生成反应： n CO + 2nH 2 → CnH 2n+1OH +（n-1）H 2O（2n-1）CO + 2nH 2 → C n H 2n+1OH +（n-1）H 2O3nCO + （n+1）H 2 O → C n H 2n+1OH +2nCO 2（3）醛类生成反应：（n +1）CO + （2n+1）H 2 → C n H 2n+1CHO +nH 2O（n+1）CO + （n+1）H 2 → C n H 2n+1CHO +nCO 2（4）生成碳的反应：2CO → C + CO 2CO + H 2 → C + H 2O [5]（高普生, 张德祥. 煤液化技术. 化学工业出版社. 2004）催化剂的反应有：（1）催化剂的氧化-还原反应（M为催化剂金属成分）yH2O + xM → M x O y + yH2yCO2 + xM → M x O y + yCO（2）催化剂本体碳化物生成反应yC +xM → M x C y[4]虽然原料只有CO和H2，但是F-T合成反应产物却比较复杂，产品碳数分布宽。
且在不同条件下，产物不同，所以F-T合成的机理很复杂。
目前，由于不同研究者的侧重点不同，对F-T合成机理的认识必然存在争论和不同点。
普遍认同的观点是：CO在催化剂的表面活性中心上的解离是F-T合成最基本的重要步骤。
弄清楚合成反应机理有助于解决反应的起始，链增长以及产物分布和动力学研究问题。
[4]下面例举几种经典的F-T合成机理。
1.表面碳化物机理表面碳化物机理首先由Fischer和Tropsch提出[5]（Fischer, F., Tropsch H., Synthesis of petroleum at atmospheric pressure from gasification products of coal. Brennstoff-Chemie, 1926, 7: 97-104）。
作者根据Fe、Ni、Co等金属单独和CO反应时都可生成各自的碳化物，而后者又能加氢转化为烃类的事实认为当CO和H2同时和催化剂接触时，CO首先在催化剂表面离解形成，如图1。
图1金属碳化物，后者经还原形成亚甲基(-CH2-)中间体，然后聚合生成烯烃、烷烃产物（如图1）。
这是最早提出的费-托合成反应机理，可以很好地描述直链烃类产物的生成，但不能合理解释支链或含氧化合物的生成，同时不能解释由CO生成表面碳化物的速率明显低于液态烃的生成速率这个现象。
另外，金属Ru并不能形成稳定的碳化物，但它在费-托合成中却是非常有效的催化剂。
2.表面烯醇中间体缩聚机理鉴于碳化物机理的不足，Anderson等[6]（Storch H.H., Goulombic N., Anderson R.B., The Fischer-Tropsch and related syntheses. New York: Wiley, 1951）提出了一个较碳化物机理更能详细的解释费-托合成产物分布的表面烯醇中间体缩聚机理。
该理论认为：H2与CO同时在催化剂表面发生化学吸附，反应生成表面烯醇络合物HCOH（甲醛），链的引发由在两个表面烯醇络合物HCOH之间脱水而形成C-C键，然后氢化，其中一个碳原子从催化剂表面释放，形成C2络合物。
之后再次脱水、氢化，在链末端的羟基基团上，链继续增长（见图2）。
未氢化的中间物脱附生成醛，并继续反应生成醇、羧酸或酯。
烃可以通过醇脱水或通过吸附络合物的断裂生成。
该机理的最大缺陷是HCOH这一中间体以及按照这个机理生成的一些含氧化合物中间体的存在尚缺乏直接的实验检测证据，而只是间接推测。
图2[7](Burtron H. Davis. Fischer–Tropsch synthesis: current mechanism and futuristic needs. Fuel Processing Technology 71 2001 157–166.)3.CO 插入机理Pichler等[8](Pichler H., Schluz H., Neuere Erkenntnisse auf dem Gebiet der Synthese von Kohlenwasserstoffen aus CO und H2(New insights in the area of the synthesis of hydrocarbons from CO and H2). Chemie Ingenieur Technik, 1970, 42(18): 1162-1174)受均相有机金属催化剂作用机理的影响，提出了费-托合成也可能从CO在金属-氢键中插入开始链引发的主张。
这个机理的重要特点是假定在CO 加氢形成甲酰基后，能进一步加氢生成桥式氧化亚甲基物种，后者则进一步加氢和脱水生成碳烯和甲基，经过CO在金属-氢键，金属-烷基键中反复的插入和加氢形成C-C键完成链的增长（见图3）。
该机理较其他机理更详细地解释了直链产物的形成过程，但在解释产物中大部分为直链烃而只有少量支链烃时，只能根据产生直链烃和支链烃的相对速率来确定，而这些基元反应的速率目前是无法测定的。
这个机理并未在费-托合成条件下获得任何直接的证明，在费-托合成高温高压的反应条件下通过CO的插入生成各种表面化合物的可能性是值得怀疑的，而且从乙酰基还原至乙基也缺乏实验证据。
在后来的研究中，Henrici-Olive等[9](Henrici-Olive G,Olive S,Die Fischer-Tropsch Synthese: Molekular gewichtsverteilung der primarprodukte and reactionsmechanismus(The Fischer-Tropsch synthesis: molecular weigth distribution of primary products and reaction mechanism). Angewandte Chemie, 1976, 88(5): 144-150)在羰基插入机理中进一步引入了均相配位催化中的基元反应—氧化加成的概念，提出在金属-氢键中插入的CO可通过H2的连续氧化加成反应还原成产物，但这和早期的羰基插入机理存在同样的缺陷，而且反应中水的还原脱离也值得怀疑。
图3[7](Burtron H. Davis. Fischer–Tropsch synthesis: current mechanism and futuristic needs. Fuel Processing Technology 71 2001 157–166.)4.碳烯插入机理1978年以前，以金属有机化合物均相催化反应机理为依据的CO非离解吸附和插入的理论，在探讨费-托合成反应机理时占有统治地位。
但自从由表面分析手段测得对费-托合成具有高催化活性的Fe、Co、Ni、Ru等都具有使CO离解的能力，而活性不高的Pd、Pt、Rh等又难于使CO离解的信息后，碳化物理论又重新活跃了起来[10]( Joyner R.W., Mechanism of hydrocarbon synthesis from carbon monoxide and hydrogen. Journal of Catalysis,1977,50(1): 176-180 )，逐渐形成了现在已得到普遍接受的现代碳化物机理——碳烯插入机理[11-13](Brady III, R.C., Pettit R., Reactions of diazomethane ontransition-metal surfaces and their relationship to the mechanism of the Fischer-Tropsch reaction. Journal of the American Chemical Society, 1980,102(19): 6181-6182Brady III, R.C., Pettit R., Mechanism of the Fischer-Tropsch reaction. The chain propagation step. Journal of the American Chemical Society, 1981,103(5): 1287-1289.Biloen P., Sachtler W.H.M., Mechanism of hydrocarbon synthesis over Fischer-Tropsch catalysts.Advances in Catalysis, 1981, 30: 165-216)。