费托合成工艺及研究进展
费托合成工艺研究进展及现状
费托合成工艺研究进展及现状作者：姜岳林来源：《中国化工贸易·上旬刊》2018年第10期摘要：为解决我国油品资源短缺的问题，开发了一种费托合成新工艺，将合成气（CO和H2）在催化剂的作用下合成各种碳数的烃类，为我国液体燃料的生产开发了新颖的合成方法。
本文分别综述了高温和低温下的费托合成工艺，并对固定床反应器、浆态床反应器和流化床反应器下的传统的工艺合成方法进行了分析和比较。
此外，提出了一种将费托合成融入到微反应器中的新方法，将成为未来的研究热点。
关键词：费托合成;固定床;浆态床;微反应器我国化石资源分布具有少油，有气，煤相对丰富的特点，据文献资料报道，未来我国即将成为最大的石油消费国[1]。
而近年来我国石油资源严重匮乏，仅依靠石油资源供应人类对油品的高度需求是不现实的，通过费托合成将煤、天然气和生物质转化的合成气在一定的温度条件和相应催化剂作用下生产某种液体燃料，对缓解资源消耗和人类需求具有很大的意义。
费托合成在反应过程中会放出大量的热，导致低碳数的烃类选择性变高而油品生成量降低，这对反应十分不利。
而且放出的热量同时也会造成催化剂局部过热，使催化剂失活或者积碳堵塞反应器床层。
因此，在实际的反应过程中需要及时的移走反应热，避免高温对反应的不利影响。
我国针对催化剂的设计方面和产物选择性分布方面开发了不同的费托合成工艺。
1 低温和高温合成工艺目前我国的费托合成工艺主要有高温费托合成工艺和低温费托合成工艺，所用到的催化剂有钴基催化剂和铁基催化剂。
低温合成工艺温度控制在200℃至240℃之间，主要包括固定床合成工艺和浆态床合成工艺，用于生产清洁柴油。
而高温合成工艺温度一般控制在300℃至350℃，适用氢碳比的范围比较广，催化剂一般用到熔铁催化剂，主要包括固定流化床合成工艺和循环流化床合成工艺，产物为汽油和烯烃。
1.1 低温合成工艺1.1.1 固定床合成工艺固定床反应器对催化剂本身的抗磨强度要求很低，同时受到原料合成气中微量硫化物的影响较小，而且催化剂与产品易于分离，因此可作为费托合成中一种首选的反应器。
铁基费托合成催化剂研究报告进展
铁基费托合成催化剂研究进展摘要费托合成(F-T合成)是实现煤间接液化技术的重要环节之一，其关键是开发高活性、选择性和稳定性的催化剂。
目前应用的费托合成催化剂主要有铁基和钴基催化剂。
铁基催化剂因价格低廉、催化活性和水煤气变换反响(WGS)活性高以及助剂效果明显，而在费托合成催化剂中占有重要的地位。
本文对近几年铁基催化剂的特点和开展状况进展了评述，着重分析了催化剂反响器、助剂和载体对其活性和选择性的影响。
关键词：费托合成,铁基催化剂,性能分析,影响因素AbstractFischer–Tropsch Synthesis is the realization of coal liquefaction indirectly the important link of the technology.One of the key is to develop highly active, selectivity and stability of catalysts. The current Fischer–Tropsch Synthesismainlycontains iron base catalysts and cobalt base catalysts. Iron base catalyst for low prices, catalytic activity and water gas transform reaction (WGS) high activity and obvious fertilizer effect cause to have an important position in the Fischer–Tropsch Synthesis. In this paper, the characteristics and development status ofthe iron base catalyst in recent years are reviewed andit focuses on the analysis of the catalyst reactor, additives and carrier on the influence of the activity and selectivity.Keywords: Fischer–Tropsch Synthesis, iron base catalysts, performance analysis, the factors of influence目录1 前言52 铁基催化剂的广泛应用63 铁基催化剂分类64 反响器的分类74.1列管式固定床反响器( TFB)84.2流化床反响器94.2.1循环流化床反响器94.2.2固定流化床反响器104.3浆态床反响器115 助剂的作用135.1电子型助剂135.1.1碱金属助剂135.1.2过渡金属Cu助剂145.1.3过渡金属Mn助剂155.1.4碱土金属助剂15 5.2构造型助剂165.2.1SiO2助剂175.2.2 Al2O3助剂176 催化剂载体186.1 SiO2载体186.2 Al2O3载体196.3介孔材料载体196.4 碳纳米管载体207 总结与展望21参考文献23致291 前言近年来，随着石油资源的逐渐耗竭以及世界围对新能源和资源需求的不断攀升，通过费托合成反响制备液体燃料或高附加值化学品的途径已获得广泛认可。
费托合成蜡脱油技术及其研究进展
当代化工研究Modern Chemical Research138科研开发2020•14费托合成蜡脱油技术及其研究进展*苗恒李俊诚钱震马国清周岩袁玮解利军王彩丽(内蒙古伊泰煤基新材料研究院有限公司内蒙古017000)摘耍：本文重点介绍发汗脱油和溶剂脱油在费托蜡脱油应用中存在的优缺点及改进方式，同时介绍一些其他溶剂脱油的改进工艺，包括无冷冻脱油、萃取脱油等脱油技术，为开发新丝脱油方式提供一些思路.关键词：费托合成蜡；脱油；发汗脱油；溶剂脱油中图分类号：T文献标识码：AResearch Progress of Deoiling Technology of Fischer Tropsch Synthetic Wax Miao Heng,Li Juncheng,Qian Zhen,Ma Guoqing,Zhou Yan,Yuan Wei,Xie Lijun,Wang Caili (Inner Mongolia Yitai Coal Based New Material Research Institute Co.,Ltd.,Inner Mongolia,017000) Abstracts This p aperfocuses on the advantages and disadvantages cfperspiration deoiling and solvent deoiling in the application offtitor wax deoiling,and introduces some other solvent deoiling technologies,including non-freezing deoiling,extraction deoiling and other deoiling technologies, so as to provide some ideas f or the development of n ew deoiling methods.Key WOrdst fischer tropsch synthetic wax；deoiling；sweating deoilings solvent deoiling目前国内费托合成蜡的深加工，主要经加氢精制及分离等相关工序，将精制蜡初步分离为低熔点（小于50°C）、中熔点（50-80°C）及高熔点（80-110°C以上）等牌号费托蜡产品。
《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。
费托合成技术应用现状与进展
费托合成技术应用现状与进展1概述费托合成是以合成气为原料生产各种烃类以及含氧有机化合物的方法。
1923年，德国的Fischer和Tropsch利用碱性铁屑作催化剂，在温度400℃~455℃，压力10~15MPa条件下，发现CO和H2可反应生成烃类化合物与含氧化合物的混合液体。
1925年至1926年他们又使用铁或钴催化剂，在常压和250℃~300℃下得到几乎不含有含氧化合物的烃类产品。
此后，人们把合成气在铁或钴催化剂作用下合成烃类或醇类燃料的方法称为费托合成法[1]。
第二次世界大战期间，采用德国开发的钴催化剂固定床费托合成技术在世界上建有15座合成油厂，其中9座在德国，4座在日本，1座在法国，1座在中国。
二战结束后这些合成油厂被关闭，随后由于石油和天然气的大量开发，费托合成的研究势头减弱[1]。
由于上世纪70年代的石油危机和近年来石油价格的不断上涨，费托合成技术再次成为研究热点。
本文对现有费托合成工业化应用技术和工业化开发情况进行了介绍，为了解现有的费托合成技术特点及其发展方向提供参考。
2主要费托合成技术体系2.1南非SASOL公司的费托合成技术南非于上世纪50年代初成立SASOL公司建设煤间接液化合成油厂，最初采用的是德国的铁催化剂固定床费托合成技术，但随后逐渐开发出自己的费托合成催化剂和费托合成技术。
经过半个世纪的发展，SASOL现已成为世界上最大的工业化合成油生产商和间接液化技术开发商。
南非SASOL公司共掌握有五种费托合成技术，即低温铁系催化剂固定床费托合成技术、低温铁系催化剂浆态床费托合成技术、高温铁系催化剂循环流化床费托合成技术、高温铁系催化剂固定流化床费托合成技术和低温钴系催化剂浆态床费托合成技术，其工艺特点及发展历程见表1。
从表中可以看出，SASOL目前主要采用和发展的是高温铁系催化剂固定流化床费托合成技术和低温钴系催化剂浆态床费托合成技术。
需要指出的是，SASOL在卡塔尔Oryx工厂采用的钴系催化剂浆态床费托合成技术使用的是以天然气为气头的合成气。
费-托合成反应进展
费-托合成反应进展随着社会经济的不断发展，能源需求与石油短缺的矛盾日益突出。
费-托合成燃料基本不含硫、氮和芳烃，是环境友好的液体燃料。
我国煤炭资源丰富，通过费-托合成转化为清洁液体燃料，对于解决油品短缺问题具有重要意义。
标签：费-托合成;液体燃料;进展1 引言费-托合成首先于1923年，由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch共同提出。
该反应指的是由煤、天然气、生物质转化而来的合成气（CO与H2）作为原料，在特定的催化条件下，最终得到烃类物质[1]（如图1）。
而作为产物的有机化合物包含烷烃、烯烃、多元醇等多种类别，这也正是费-托合成反应的重要特点。
同时，由于产物清洁环保且不含硫、芳香族化合物及氮氧化物等物质，较常规的石油基原料，更符合今后发展的趋势。
石油基原料的大力开发，有力的促进了当今世界经济的发展，但由于常年的开采，石油资源日益枯竭，但对能源的需求却与日俱增，因而石油替代品、清洁燃料化学品等研究受到各国重视，费-托合成正是如此。
针对我国多煤、少油、缺气的特点，该反应将从煤等原料转化而来的合成气，高效转化为液体化工原料和燃料，符合国情因而兼具经济及应用价值，是解决我国环境和能源安全问题的一剂良药。
费-托合成反应产物遵从Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布，主要包含各类烷烃、烯烃以及含氧化合物，但同时也会发生诸如水煤气、积碳等副反应。
正因如此，费-托合成研究的重点之一便是开发能突破ASF分布规律，最大化目标产物选择性的新型催化剂。
虽然所有Ⅷ族金属都能算是费-托合成的活性组分，但针对具体的催化特点，能应用于商业生产的还只有Ru、Co、Fe、Ni四種金属。
而这四类金属中，由于Ni的甲烷选择性过高，而Ru又属于贵金属，真正适合工业生产的也只有Co基和Fe基两类催化剂。
其中Co基催化剂在目标产物为重质烃馏分油时有明显优势，与此同时该类催化剂还有着活性高、稳定性强、长链烃选择性高和水煤气反应活性低等多种优点。
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.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。
费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究
费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究费托合成废催化剂渣蜡热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究摘要：本研究通过对费托合成废催化剂渣蜡进行热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究，展示了一种能够高效利用资源并实现能源转化的新途径。
研究结果表明，在一定条件下，废催化剂渣蜡可通过热转化为高附加值的芳烃和富氢燃料气。
1. 引言能源需求的不断增长使得传统石油资源的开采和利用变得困难，并带来了全球气候变化和能源安全问题。
因此，寻找新的能源与资源利用途径成为当下的研究热点之一。
费托合成废催化剂渣蜡是一种成本相对较低的催化剂，本研究旨在通过开发一种新的工艺，实现对废催化剂渣蜡的高效利用。
2. 实验方法本研究首先将废催化剂渣蜡进行预处理，去除其中的杂质和水分，然后将其加入到连续流动热转化装置中。
在不同的反应温度和压力条件下，监测和分析反应产物的组成及其变化。
3. 实验结果与讨论在实验中发现，废催化剂渣蜡经过热转化后能产生富含芳烃和富氢燃料气的产品。
在温度为500°C和压力为20 bar的条件下，芳烃的产率可以达到30%，同时富氢燃料气的产率也较高。
随着反应温度的升高和压力的增加，芳烃产率呈现出逐渐增加的趋势，但同时也伴随着富氢燃料气产率的下降。
4. 机理分析通过对反应产物组成和反应条件的分析，推测废催化剂渣蜡的热转化主要以裂解和重组反应为主。
其中，裂解反应能够将大分子化合物分解为较小分子的芳烃组分，而重组反应则能够使芳烃更加稳定并且提高芳烃的收率。
5. 结论本研究通过对费托合成废催化剂渣蜡的热转化联产制芳烃及富氢燃料气的工艺研究，展示了一种能够高效利用资源并实现能源转化的新途径。
实验结果证实，在一定条件下，废催化剂渣蜡可通过热转化为高附加值的芳烃和富氢燃料气。
此研究为费托合成废催化剂渣的资源化利用提供了新思路，对于推动可持续能源的开发和利用具有重要意义。
最后，本研究还存在一些问题，例如反应条件的优化和产物的纯度提高等方面仍需进一步研究。
低温费托合成铁基催化剂研究与应用进展
2 低温铁基催化剂2.1 催化剂制备方法低温铁基催化剂在制备的过程中，共沉淀法更为适用。
在实际的制备过程中，最为常规的制备流程为：提前准备好热硝酸铁和硝酸铜混合溶液，且这些溶液的温度要合适，达到沸腾状态，随后在这一混合溶液中添加至热的硝酸钠溶液，同样其温度应达到沸腾条件，将前期准备好的溶液与后续加热的溶液快速、均匀搅拌到混合状态，在搅拌混合的过程中伴随着化学反应的形成。
金属硝酸盐与碳酸根在热溶液下会出现复分解反应，最终的反应产物为水合氧化铁沉淀、二氧化碳气[2]。
在混合溶液的pH 值在7左右时，停止添加热硝酸铁和硝酸铜混合溶液。
在全部的反应结束以后，将最终的沉淀物收集起来，随后使用沸腾的脱盐水反复冲洗这些沉淀物，在冲洗的同时，其中的Na +和NO 3-得以去除。
将沉淀物重新打浆以后，将其与硅酸钾溶液充分搅拌并混合，在混合溶液中添加一定量的硝酸溶液，随后将该混合溶液的pH 值加以适当调整，使得其接近于中性。
在此前提下，利用过滤和浓缩的方式来处理这些混合浆液，获得催化剂前驱体[3]。
费托合成存在着多种工艺，在不同的工艺条件下，对催化剂前驱体实施相应的处理。
通常情况下，固定床反应器中所使用的催化剂可以将催化剂前驱体利用高压挤出，在成型后干燥得到；浆态床所使用的催化剂，对催化剂前驱体实施重新打浆处理，喷雾造粒和焙烧获得。
2.2 催化剂活性组分的研究催化剂的活性组分是决定催化剂活性的直接原因，为保障催化剂最佳的使用效果，在使用之前一般需进行还原活化处理，使得在经由这一处理以后可以满足费托反应的需求。
低温铁基催化剂是一类比较特殊的催化剂，其中的活性组分更多地源自催化剂产品中的α-Fe 2O 3。
催化剂的活化反应开0 引言费托合成反应最早诞生于20世纪二十年代，基于其反应原理的特殊性，有效实现了铁基催化剂向液体烃燃料的转化，有效扩宽了燃料的获取渠道，保持了燃料获取路径的多样性。
现阶段，低温费托合成铁基催化剂已然在很多领域得到了应用，费托合成转化效率、产物种类均与催化剂的整体性能有着直接的关系，因此，为有效创造更高的价值，专业人员需进行费托合成反应催化剂种类的选择、工艺条件的确定。
费托合成反应机理的研究进展
内蒙古工业大学学报JOU RNAL O F I NN ER M ON GOL I A第18卷 第2期 POL YT ECHN I C UN I V ER S IT Y V o l.18N o.21999 文章编号:1001-5167(1999)022*******费托合成反应机理的研究进展Ξ马文平1,刘全生2,赵玉龙1,周敬来1,李永旺1(1.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;2.内蒙古工业大学化学工程系,内蒙古呼和浩特,010062)摘要:本文评述了费托合成反应机理的近期研究进展.详细讨论了费托合成反应碳化物机理基础上的烯烃再吸附理论.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;烯烃再吸附中图分类号:TQ032 文献标识码:A0 引 言 CO+H2合成烃的费托合成反应(F ischer2T rop sch Syn thesis)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.因此,费托合成反应是一个复杂的过程.多年来,研究者对这一反应过程进行了深入广泛的研究,通过设想在费托合成反应中形成含有C、H、O不同中间体的途径,提出了各种各样的反应机理.已提出的这些反应机理虽在一定程度上得到实验事实的支持,但关于表面机理的确切证据尚显缺乏,迄今仍未得到共识.通常,测试手段的先进与否在一定程度上是反应机理正确描述反应过程的关键.早期建立的费托反应机理几乎都是采用如下两种方法进行的:一是通过追寻示踪物在反应前后的变化来推断反应的基元过程,进而建立反应机理,这种方法在早期费托反应机理的研究中采用较多;二是通过分析催化动力学数据,从微观反应机理的宏观体现来推测产物的形成途径.基于这些研究手段,早期费托反应的研究者建立了数种反应机理,在一定范围内反映了费托合成产物分布的规律.如A nderson2Schu lz2F lo ry (A SF)分布规律.然而,这些反应机理的共同不足都是不能解释费托反应产物分布的异常情况(如C10-C13出现的BR EA K现象).近期对费托反应机理的研究不再局限于上面的两种方法,已运用现代表面科学技术的手段进行反应过程中催化剂表面组成变化、吸附物种的行为、不同碳数增长和分布等问题的研究,并根据取得的信息确定反应中的基元过程.因此,近期表面科学技术的应用为费托反应机理的研究增添了新的内容.然而,表面科学手段在远离真实费托合成条件下所得到的信息在多大程度能反应,此反应过程的表面机理仍未能有肯定的答案.目前不少学者提出了C2活性物种理论、烯烃再吸附的碳化物理论等,这些理论较为理想地解释了费托合成反应中出现的特殊产物分布现象,是早期费托合成机理的有益补充.1 经典费托合成反应机理Ξ收稿日期:1998203220作者简介:马文平(1971～),男,工学博士,辽宁大连大学化工系. 早期学者曾提出十余种费托合成反应机理模式〔1〕,但得到较大范围认可的经典费托反应机理主要有如下四种:碳化物机理,含氧中间体缩聚机理,CO插入机理和双中间体机理.有关经典费托合成反应机理在许多文章中都进行过报道,在此不再赘述,仅作一简要总结(见表1).表1 经典FT反应机理总结机 理提出者机理内容优缺点中间体参考文献碳化物机理F isher&T rop sch 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生成烷烃和烯烃能解释各种烃类的生成,但无法解释含氧化合物与支链产物的生成.M—C〔2〕含氧中间体缩聚机理Sto rch&A nderson链增长通过CO氢化后的羟基碳烯缩合,链终止烷基化的羟基碳烯开裂生成醛或脱去羟基碳烯生成烯烃,而后再分别加氢生成醇或烷烃能解释直链产物和22甲基支链产物的形成,但忽略了表面碳化物在链增长中的作用M COHR〔28〕CO插入机理P ich ler&Schu lzCO和H2先生成甲酰基后,进一步加氢生成桥式亚甲基物种,后者可进一步加氢生成碳烯和甲基,经CO在中间体中反复插入和加氢形成各类碳氢化合物除可解释直链烃形成过程外,还可解释含氧化合物的形成过程,但不能解释支链产物的形成M(CO)nCH3〔12〕双中间体缩聚机理N ijs&Jacob s同时考虑了碳化物机理和含氧中间体缩聚机理,认为甲烷的形成经碳化物机理而链增长按中间体缩聚机理能解释甲烷不符合Schu lz2F lo ry分布的原因,但不能解释支链产物的形成M-CM CHOH〔3〕 从上面看到,经典费托合成反应机理仍有不足之处,特别在解释产物分布偏离A SF分布现象上不能得到理想的结论.近年来,为了解决这些问题,学者们提出了各种机理模型.2 C2活性物种理论 由经典费托合成反应机理看,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〔4,8〕,这也是现代碳化物理论的中心内容.而J.P.R eym ond〔5〕也报道了相似的结论.他指出CO解离吸附后,碳原子吸附在还原的Fe上是费托合成反应碳物种的来源,而活性碳物种则是碳氢化合物的主要来源.在此基础上他提出还原态催化剂上还原解离机理:Fe(s)+CO Fe(s)O+C(active)Fe(s)O+H2Fe(s)+H2OC(active)+H2-CH2-副反应:C(active)C(inactive)xFe+C(active)Fe(x)C M i m s等〔6〕研究了在Fe、Co、R u催化剂上碳氢化合物的增长机理,他用含13C示踪物的CO瞬时切换12CO,通过分析嵌入碳氢化合物中13C的位置,说明了C2本体作为链引发物种的情况;在此研究中,作221内蒙古工业大学学报1999年者还计算了不同碳数碳氢化合物的生成速率,得到一系列可靠的结论.他认为C 2链的形成过程相对较慢,亚乙烯基(CH 2=C )、亚乙基(CH 3-CH =)作为C 2中间体在催化剂表面逐渐形成.但C 2中间体一旦产生后非常活跃,便迅速地与其它引发物进行链增长反应.McCandlish 〔7〕基于费托合成产物中含少量而稳定的甲基支链产物,提出一个C 2活性物种理论,该理论更好地解释了支链产物的形成.这个机理的中心内容是费托反应的链引发物种亚乙烯基(N =C =CH 2)金属化合物是由表面自由碳原子与亚甲基(CH 2)反应形成,之后亚乙烯基与催化剂表面活泼的亚甲基物种反应形成环丙亚稀金属化合物,然后这个化合物中碳原子进行重排,形成直链中间体(L oop A )和支链中间体和支链中间体(L oop B )两种情况.而这两种中间体则继续与亚甲基进行链增长,最终形成直链化合物和支链化合物(如下图所示): B ell 和Shu sto rovich 等〔8〕采用经验计算法Bond O rder Con servati on M o rse Po ten tial (BO C 2M P ),研究了过渡金属催化剂上费托产物的形成机理,机理中同时考虑了碳化物和CO 的非解离插入.他们通过计算估计了可能存在中间体的化学吸附热及各基元反应的活化能,指出了CO 在铁基催化剂上解离的自发性及C 2物种与烷基的形成方式,并认为CO 在这些催化剂上首先吸附后形成中间物种而解离的,即:CO (g )+s =CO g,s =C s +O s .计算表明,CH 2插入碳金属键(C 2M )中的能垒小于CO 插入C 2M 链中的能垒,因而CH 2插入碳金属链(C 2M )中是形成C 2物种及烷基烃的重要途径;同时作者从理论计算得到链终止时H 在Β位消去的能垒小于Α位加H 的能垒,从而一定程度上解释了费托产物中烯烃多于烷烃的可能性.另外,作者也从初步估算得到CO 插入碳金属链(C 2M )形成酰基(RCO )中间体的结论,说明了含氧化合物形成的原因.3 烯烃重吸附的碳化物理论 近年来,基于催化剂表面科学技术和实验现象,学者们发现了费托反应中烯烃对产物分布的影响效应.他们从烯烃在费托反应中的插入、异构化、及烯烃的再吸附等方面进行了研究.但对于烯烃再吸附的研究在八十年代前一直没有受到学者们足够的重视.事实上对于烯烃作为链引发物种重吸附到催化剂表面的现象早在1930年Sm ith 等〔9〕在Co -Cu -M g 催化剂上进行费托合成反应时就已发现了,他们将组成为H 2∶CO ∶C 2H 4=1∶1∶1的混和气加入反应器进行反应,结果较高碳数的碳氢化合物和氧化物的速率都有一定的增加;而C raxfo rd 等〔10〕用H 2∶CO ∶C 2H 4=2∶1∶1的混和气在100Co ∶18T hO 2∶100K ieselguh r 催化剂上进行的费托反应研究中亦发现C 2H 4的再吸附和强反应性使油和氧化物的含量增加的规律.这些实验结果已表明,烯烃作为费托合成反应产物会重新在催化剂表面上吸附,并再次参与费托合成反应.目前,对于烯烃重吸附的研究,已引起众多学者广泛的兴趣.Ekerdt 和B ell 〔11〕在R u 催化剂上证实了费托反应中烯烃同亚烷基(RCH =C )或烷基(RCH 3)吸附反应的情况.他们在H 2∶CO =2的反应体系中加入C 2H 4,并在80分钟后取消乙烯的加入来观察加入乙烯前后产物组成浓度的变化.结果发现,当加入乙烯之后,费托合成产物的组成发生改变,C 3+碳氢化合物的浓度较加入C 2H 4前后有明显的增加,并得出有17%的C 2H 4进行了转化,而在添加C 2H 4之前,产物的组成几乎没有发生改变,这与P ich ler 〔12〕及Emm et 〔13〕得到一致的结论.之后Kellner 和B ell 〔14〕也考查了乙烯在R u A l 2O 3催化剂上吸附效应,同样证实了烯烃的再吸附现象.接着,不少学者对费托反应中烯烃再吸附现象也进行了验证.Boelee 等验证了铁基催化剂上C 2H 4对合成反应的影响,结果表明C 3+碳氢化合物产物速率提高〔15〕..〔16〕在研究费托反应中乙烯的321第2期马文平等 费托合成反应机理的研究进展添加效应时得到了同样的结论,同时他在文章中指出C 2H 4可作为链引发物又重新链入碳链中是C 3+化合物速率增加的原因.但其是否影响CH 4的生成则有不同的认识.C raxfo rd 认为乙烯的加入亦可增加CH 4的生成速率〔10〕,而K ibbg 〔17〕的结论恰恰相反.B ell 〔18〕近期根据众多学者对烯烃在FT 反应中的影响推荐如下机理假定:(1)C 2H 4既不吸附也不裂化为CH 4产物;(2)表面C 2物种作为链引发物种,C 2H 4的加入会链入反应碳链中,使C 3+反应速率增加;(3)C 2H 4的加入不妨碍CO 氢化和表面的聚合步骤;(4)CH 2是CO 解离吸附后表面碳化物中氢化形成的.M o rris 等在R u Si O 2、R u B x 2Zeo lite 催化剂上同时研究了乙烯与丙烯的添加效应,结果发现,在相同条件下当将C 2H 4和C 3H 6分别加入费托反应体系时,较高碳氢化合物的产量有不同程度的增加,而CH 4的形成速率没有任何变化〔19〕.M o rris 的研究说明在费托反应体系中烯烃作为费托合成产物之一,在反应条件下可继续聚合或再吸附.而Dw yer 等从乙烯与丙烯在费托反应中的二次反应研究中同样表明费托反应产生的Α2烯烃可再吸附到催化剂上,生成较高碳数的碳氢化合物〔20〕.R uud 的研究结果是烯烃再吸附理论更为有力的支持〔21,22〕.他考查了费托合成的初始产物C 3H 6和C 4H 8在费托合成反应中的二次反应情况.在对这两种物质的研究中都发现C 3H 6和C 4H 8作为链引发物种或链增长物种,通过同时进行的链分裂、链形成过程发生氢解、插入和再吸附反应,这在一定程度上改变了碳氢产物的分布.同时,该作者根据可靠的实验数据提出如下费托机理:在正常情况下,形成的初始产物烯烃在合成体系中会再吸附或重新参与反应,而烯烃再吸附到活性中间体上的速率随烯烃中碳数的增加而减小.因此,对于费托反应中基于碳化物机理上的烯烃再吸附理论,得到了大量实验事实的支持,目前众多学者在该方面得到一致结论:烯烃的重吸附部分在催化剂表面上参与链引发和链增长,而一部分将和吸附的CO 和H 2反应,形成更多碳数的烃类物质.至于烯烃是否影响CH 4的生成速率,目前仍无定论.4 网络反应机理 美国加州大学的Rofer 2D epoo rter 根据反应中间体来自不同的反应途径,且生成不同产物的事实,提出了费托合成反应体系中基元反应间相互交叉的网络机理模型〔23〕.该网络机理模型将费托合成反应分为四个阶段:反应物的吸附;吸附态中间体的相互作用;链增长和氢化;产物的形成.其特点是引入相对速率的概念来解释具体问题.该网络机理认为费托反应中可能的基元反应都会存在,一种基元反应将会出现则说明在反应条件下这一反应的相对速率远离零.因此,Rofer 2D epoo rter 提出的网络机理为费托反应机理的研究指出了一条新的思路.5 费托合成反应聚合机理的其它观点 Petter 等〔24〕在早期F ischer 与T rop sch 提出的亚甲基聚合理论基础上于1980年对之进行了补充,提出了FTB PB S (R evised F ischer T rop sch B rady Petter B iloen Sach ler )机理,其基本内容为CO 在催化剂表面上同时进行吸附和氢化解离,形成碳化物、亚甲基、甲基等链引发物种,该过程如下: 然而,多数学者指出FTB PR S 机理并不能解释支链化合物的形成,而且该机理指出的C 2碳氢化合物的形成速率太慢,与其它聚合步骤相比差别较大.八十年代末,M aitlis 研究了氧化硅为载体、钾氧化物为助剂的Fe 或R u 催化剂上的费托合成反应,提出了费托合成反应聚合机理观点〔24,25〕.其基本假设为:(1)在费托反应条件下,最慢的步骤是C 2物种形成步骤,这与动力学实验结果符合,C 2物种一旦形成,便是一个非常活跃的单体.(2)形成的正碳离子在中间体中可进行重排,(3)在环系上可进行1、2氢的移位,形成较高C 数的单体.在此基础上,他认为亚甲基与甲基形成Ρ或Π乙烯基C 2物种,该物种可插入有机金属键中形成Ρ或Π链烯基化合物(2)421内蒙古工业大学学报1999年增长,而链终止则通过在金属氧化物或B ron sed 酸上断裂金属碳链形成12烯烃或22烯烃.同时该机理涉及的烯丙基中间物一定程度解释了支链碳氢化合物的形成.因此M aitlis 提出的机理以链烯基为引发物而非FTB PB S 机理中认为的烷基,更好地解释了12烯烃为初始产物及支链产物的形成过程.最近,R uhk sana Q uyoum 等采用〔13〕C 的示踪物研究了费托合成反应机理,又提出了一个链烯基机理,其引发物种也是CH 2与CH 形成的乙烯基(CH 2=CH ),而亚甲基插入金属碳链中进行链增长,从而生成直链和支链碳氢化合物〔26〕.D ry 〔27〕近期报道的费托合成反应机理为费托合成机理增添了新内容.该机理与前人观点不同之处在于增长的碳链两端与催化剂活性中心接触,中间体认为是:从该中间体看出由于R 的立体位阻效应,CH2链增长单元在a 位上插入,聚合过程如下: 当这两种链增长产物分别脱附时即形成12烯烃或22烯烃或继续进行氢化形成烷烃产物.D ry 报道的这一机理一定程度反映了产物分布的A SF 分布规律,同时对费托合成产物主要为直链烷烃和12烯烃产物中烯烷比高于热力学预测值及支链的出现随碳数升高而减少的现象给予解释.6 费托合成产物中含氧化物形成机理 众所周知,费托合成产物中总含有少量含氧化合物,但多数学者过去在费托合成反应机理研究中对含氧化合物的形成研究甚少.A nderson 〔28〕与P ich ler 〔12〕提出的含氧中间体缩聚机理与CO 插入机理中包括了羟基碳烯(M =CHO H )中间体,该中间体通过氢化形成各类含氧化合物.之后,Joachi m H acken 2b ruch 〔29〕从CO 插入金属链入手解释了费托产物中含氧有机物的生成,其形成过程表示为: 多数醇、醛、酮的形成途径与此相同.目前,D ry 报道了费托反应体系中含氧化合物形成的两种途径〔27〕.一种含氧化物的形成是在链终止时插入不同氧化物种而实现,如:RCH 2CHM O RCH 2CHO O H RCH 2COO H另一种途径则是通过CO 插入金属环丙烷中间体中,形成各类含氧有机化合物,如:521第2期马文平等 费托合成反应机理的研究进展621内蒙古工业大学学报1999年 费托反应产物中有机氧化物的出现,说明含氧化合物的形成亦必然有一定的生成途径,但是目前对于费托产物中含氧化合物的形成机理的研究同碳氢化合物形成机理的研究一样仍未得到一致的结论.于是一些学者试图从催化剂的核心2活性中心来解释有机氧化物的形成,提出了碳氢化合物与含氧有机化合物在催化剂的不同活性中心上生成的理论〔30〕.7 讨 论 迄今,已有大量文献报道了费托合成反应机理,但依旧众说纷纭.虽然CO在铁基催化剂表面解离的事实成为碳化物机理的重要依据,但氧化物机理、CO插入机理在一定程度上也得到了实验事实的支持.因此可以推测在复杂费托反应体系中可能不存在单一的反应机理.费托合成产物分布最终受几种反应机理共同制约,比如CO在催化剂表面上同时进行解离与不解离吸附已成为事实.L ox与F rom en t〔3〕首次精心设计研究了沉淀铁催化剂上复杂动力学,据报道这些动力学表达式符合碳化物机理.然而动力学表达式是建立在回归反应器出口合成气和C10以下羟类组成基础上的,更高碳数的烃类和氧化物等产物在动力学模拟中没有考虑,尽管外推可以预测更高碳数产物分布,但可靠性值得怀疑.近期刘昭铁、李永旺〔32〕推出Fe2Cu2K催化剂上的钝化本征动力学,符合烯醇机理模型,但由于实验数据采用了高度集总处理,因而未能体现水煤气变换反应的影响效应.所以将来从几种机理综合考虑来研究费托反应动力学将是一种有意义的尝试.总之,以前对费托反应机理的探索都是从催化剂表面或反应的宏观体现所获得的信息进行的,还不能深入到费托反应在催化剂活性中心上的行为本质中去,这或许是受到目前研究手段的限制所致.可以预见随着表面科学技术的进步,将来从催化剂活性中心上洞察费托反应行为可能会真正展示出费托合成反应机理的本质.致谢:本项目得到了中国科学院留学生择优基金的部分资助,在此深表谢意.参考文献:[1] 张碧江主编.煤基合成液体燃料[M].太原:山西科学技术出版社,1993.48.[2] F.F ischer,H.T rop sch,Bernn st.Chem[J].1926,59:830.[3] H.H.N ijs,P.A.Jacob s.,J.Catal[J].1980,66(2):401.[4] 郑绳安.刘旦初等.物理化学学报[J].1993,6(5):486.[5] J.P.R eymond.,J.Catal[J].1982,75(1):39.[6] C.M.M i m s,L.E.M cCandlish,M.T.M elch i o r.,Catal.L ett[J].1988,1:121.[7] L.E.M cCandlish.,J.Catal[J].1983,83(2):362.[8] E.Shu sto rovich.,Su rface Science[J].1991,248:359.[9] D.F.Sm ith,C.O.H aw k,P.L.Go ldhn.,J.Am.Chem.Soc[J].1930,52:3221.[10] S.R.C raxfo rd.,T ran s.Faraday.Soc[J].1939,35:946.[11] 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:R ecen t advances in the m echan istic study of F ischer 2T rop sch syn thesis are summ arized in th is review .T he o lefin readso rp ti on m echan is m based on the carb ide m echan is m is stressed in dep th .Fu rther ,it is po in ted ou t that an effective app roach to the study of F ischer 2T rop sch m echan is m ex ists in connecti on w ith the u tilizati on of techno logies of su rface science ,w h ich m ay ,as a u sefu l too l ,p rovide a w ay to understand the F ischer 2T rop sch reacti on m echan is m at the level of even ts over the active site catalyst su rface .T h is p ap er gives a new directi on fo r the k inetics study of the reacti on sys 2tem .Keywords :F ischer 2T rop sch syn thesis ;reacti on m echan is m ;o lefin readso rp ti on 721第2期马文平等 费托合成反应机理的研究进展。
费托合成α-烯烃脱除含氧化合物方法的研究进展
费托合成a-烯姪脱除含氧化合物方法的研究进展何金学，石好亮，安良成(国家能源集团宁夏煤业有限责任公司煤炭工业技术研究院，宁夏银川750411)摘要：综述了a-烯炷脱除含氧化合物方法的最新研究进展。
目前主要的脱除方法有化学脱除、物理吸附、加氢法、溶剂萃取和精憎等。
通过对比几种方法的优缺点得出：精憎法和物理吸附方法为最佳的脱除方法，含氧化合物脱除率高达99.995%。
同时，指出了脱氧方法的不足以及其发展趋势。
关键词：费托合成，a-烯桂，含氧化合物，脱除中图分类号：TQ028.3Research Progress of Removal Method for Oxygenates from Fischer-Tropsch ReactionHE Jin-xue,SHI Hao-liang,AN Liang—cheng(Institute of Coal Chemical Industry Technology CHN Energy Ningxia Coal Industry Co.,LTD.,Yinchuan750411,Ningxia,China)Abstract：The latest research progress of the removal method for oxygenates from a-olefins was reviewed.At present,the main removal methods include chemical removal,physical adsorption,hydrogenation,solvent extraction and rectifica tion.The best removal methods concluded that the recti fication and the physical adsorption by comparing the advantages and disadvantages of several methods,and the oxygen removal rate is as high as99.995%.At the same time,this paper pointed out the shortcomings of the deoxidation method and its development trend.Key words:Fischer-Tropsch reaction,a-olefins,oxygenates,removala-烯桂是聚乙烯共聚单体、表面活性剂、增塑剂、防锈剂、合成润滑油、润滑油添加剂和精细化学品等石油化工的重要原料。
固定床及浆态床费托合成油加工精制技术开发进展
固定床及浆态床费托合成油加工精制技术开发进展一、前言作为不可再生资源，随着石油资源的不断开采，石油储量正在日益减少。
与此同时，替代能源技术开发逐渐受到重视，其中费托合成技术作为一种可生产高清洁燃料的技术而备受关注。
各大石油公司都在开发以费托合成技术为核心的制取液体燃料技术，其中Sasol公司和Shell公司已成功地将其费托合成生产液体燃料的技术成功应用于工业生产。
随着费托合成技术的不断进步，以费托合成技术为核心的生产液体油品的技术路线已经具有相当的经济性，全球已建、在建及拟建的合成油工厂达到10座以上。
在以生产燃料油为主要产品的合成油技术中，主要包含了费托合成技术及合成油加氢提质技术。
二、费托合成技术进展以生产液体燃料为主的费托合成技术主要包括固定床费托合成技术和浆态床费托合成技术。
其中固定床费托合成技术具有操作简单、不存在催化剂与蜡产品的分离问题的优点，但由于目前尚未发现更为高效的催化剂装填方法，在其大型化应用方面受到一定的制约。
浆态床费托合成技术具有易放大、床层温度分布均匀的优点，但是催化剂与蜡产品的有效分离仍然是该技术工业化实施过程中主要存在的问题。
1.固定床费托合成技术固定床技术是开发最早的费托合成技术，早在1955年Sasol就在南非投产了年产量为5.3万吨的5台固定床反应器，这也是Sasol的首套合成油装置。
由于该反应器采用的是铁基催化剂，催化剂稳定性较差，70～100天就需要进行一次催化剂的更换工作，频繁地更换催化剂导致了技术的发展受到限制。
由于钴基催化剂具有活性、稳定性好的特点，可以避免频繁更换催化剂的问题，成为目前固定床技术开发的重点。
BP于20世纪80年代开始钴基费托合成的研究，1992年在高6米的单管反应器上完成了7000小时催化剂稳定性试验，2003年Alaska的300桶/天的示范装置投产并产出合成油[1]。
Shell从1973年开始F-T合成技术的研发，于1985年成功开发出了固定床费托合成SMDS技术，SMDS采用了热稳定性较好的钴系催化剂高选择性地合成了长链石蜡烃，其链增长值可控制在0.80～0.96之间。
低温费托合成铁基催化剂研究与应用进展
2020 • 13科研开发当代化工研究M odem Chemical R esearch X J X 低温费托合成铁基催化剂研究与应用进展*巩守龙1马凌云2(1.兖矿榆林精细化工有限公司陕西7190002.陕西未来能源化工有限公司陕西719000)摘要：费托合成作为一条清洁利用煤炭和天然气的途径，一直受到各国能源部门的重视。
根据目标产物、反应条件和选取的催化剂种 类，费托合成工艺一般分为低温费托合成工艺和高温费托合成工艺•本文重点介绍Fe系催化剂在低温费托合成方面的研究和应用进展•关键词：低温费托合成反应；铁基催化剂中图分类号：TQ 文献标识码：AResearch and Application Progress of Iron-based Catalysts for Low Temperature Fischer-Tropsch SynthesisGong Shoulong1,Ma Lingyun2(l.Yankuang Yulin Fine Chemical Co.,Ltd.,Shaanxi,7190002. Shaanxi Future Energy and Chemical Co.,Ltd.,Shaanxi,719000)Abstract: Fischer-Tropsch synthesis, as a way o f clean utilization o f coal and natural gas, has been attached great importance by energy departments o f various countries. According to the target product, reaction conditions and the type o f catalyst selected, Fischer-Tropsch synthesis process is generally divided into low-temperature Fischer-Tropsch synthesis process and high-temperature Fischer-Tropsch synthesis process. This article f ocuses on the research and application progress ofFe-based catalysts in low-temperature Fischer-Tropsch synthesis.Key words i low temperature Fischer-Tropsch synthesis reaction^ iron-based catalyst费托合成（Fischer-Tropsch synthesis)是将00和112 (一般来自于煤炭或天然气）转化为液体燃料或者化学品的 过程。
费托合成反应机理研究进展
DOI: 10.19906/ki.JFCT.2023034费托合成反应机理研究进展苏俊超1，刘 勒1，郝庆兰1，刘星辰2，滕波涛1,*（1. 天津科技大学 化工与材料学院, 天津 300457；2. 中国科学院山西煤炭化学研究所 煤转化国家重点实验室, 山西 太原 030001）摘 要：合成气(CO + H 2)经费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis, FTS)转化为清洁燃料与化学品是煤炭清洁利用与保障中国能源战略安全的重要途径。
从分子水平深入研究费托合成反应机理，揭示合成气在催化剂表面活化，链增长为C n H x *与C n H x O y *中间体，链终止为烷烃、烯烃、醇、酸产物的基元反应过程是实现费托合成目的产物调节、高性能催化剂理性设计与开发的重要基础，也是催化科学研究的热点与难点。
为深入研究费托合成反应机理，科学家采用反应中间体检测、模型化合物添加、稳态机理动力学、稳态同位素瞬变动力学、第一性原理计算、反应网络等方法从不同的角度、不同层次揭示合成气转化机理。
本综述总结了近百年来费托合成反应机理研究结果，提出了合理的反应机理路线图，并对反应机理研究进行了展望。
关键词：费托合成；反应机理；CO 加氢；铁基催化剂中图分类号： O643 文献标识码： AResearch progress of Fischer-Tropsch synthesis reaction mechanismSU Jun-chao 1，LIU Le 1，HAO Qing-lan 1，LIU Xing-chen 2，TENG Bo-tao1,*（1. College of Chemical Engineering and Materials , Tianjin University of Science and Technology , Tianjin 300457, China ；2. State Key Laboratory of Coal Conversion , Institute of Coal Chemistry , Chinese Academy of Sciences , Taiyuan 030001, China ）Abstract: Synthesis gas (CO + H 2) conversion into clean fuels and chemicals through Fischer-Tropsch Synthesis (FTS) is an important way to clean utilization of coal and ensure China energy security. Investigation of FTS reaction mechanism at the molecular level, including of activation of synthesis gas on catalyst surface, the chain growth via C n H x * and C n H x O y *, as well as the chain termination into alkanes, olefins, alcohols, and acids, is the key to the regulation of FTS products, the rational design and development of high-performance catalysts. It is also a hot and difficult point in catalysis science. To study FTS reaction mechanism, intermediate detection, modeling compound addition, steady-state kinetics based on reaction mechanism, steady-state isotope transient kinetic analysis (SSITKA), first-principles calculations, and reaction networks, etc. have been applied to reveal the mechanism of synthesis gas conversion. This paper systematically summarizes the research results of reaction mechanism over the past century, proposes a reasonable route map for FTS reaction, and gives a prospection of the research on FTS mechanism.Key words: Fischer-Tropsch Synthesis (FTS)；reaction mechanism ；CO hydrogenation ；iron-based catalyst费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis)是指合成气(CO + H 2)在催化剂表面转化为C 1–C n 的烯烃及烷烃的反应，同时产生醇、醛、酸、酯和酮等含氧有机化合物。
费托合成工艺研究进展及现状
费托合成工艺研究进展及现状为解决我国油品资源短缺的问题，开发了一种费托合成新工艺，将合成气（CO和H2）在催化剂的作用下合成各种碳数的烃类，为我国液体燃料的生产开发了新颖的合成方法。
本文分别综述了高温和低温下的费托合成工艺，并对固定床反应器、浆态床反应器和流化床反应器下的传统的工艺合成方法进行了分析和比较。
此外，提出了一种将费托合成融入到微反应器中的新方法，将成为未来的研究热点。
标签：费托合成;固定床;浆态床;微反应器我国化石资源分布具有少油，有气，煤相对丰富的特点，据文献资料报道，未来我国即将成为最大的石油消费国[1]。
而近年来我国石油资源严重匮乏，仅依靠石油资源供应人类对油品的高度需求是不现实的，通过费托合成将煤、天然气和生物质转化的合成气在一定的温度条件和相应催化剂作用下生产某种液体燃料，对缓解资源消耗和人类需求具有很大的意义。
费托合成在反应过程中会放出大量的热，导致低碳数的烃类选择性变高而油品生成量降低，这对反应十分不利。
而且放出的热量同时也会造成催化剂局部过热，使催化剂失活或者积碳堵塞反应器床层。
因此，在实际的反应过程中需要及时的移走反应热，避免高温对反应的不利影响。
我国针对催化剂的设计方面和产物选择性分布方面开发了不同的费托合成工艺。
1 低温和高温合成工艺目前我国的费托合成工艺主要有高温费托合成工艺和低温费托合成工艺，所用到的催化剂有钴基催化剂和铁基催化剂。
低温合成工艺温度控制在200℃至240℃之间，主要包括固定床合成工艺和浆态床合成工艺，用于生产清洁柴油。
而高温合成工艺温度一般控制在300℃至350℃，适用氢碳比的范围比较广，催化剂一般用到熔铁催化剂，主要包括固定流化床合成工艺和循环流化床合成工艺，产物为汽油和烯烃。
1.1 低温合成工艺1.1.1 固定床合成工艺固定床反应器对催化剂本身的抗磨强度要求很低，同时受到原料合成气中微量硫化物的影响较小，而且催化剂与产品易于分离，因此可作为费托合成中一种首选的反应器。
生物质的费托合成工艺
生物质的费托合成工艺一、引言生物质是一种可再生的资源，其利用对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
费托合成工艺是一种将生物质转化为液体燃料和化学品的技术，具有广泛的应用前景。
本文将从费托合成工艺的原理、优势和应用等方面进行探讨。
二、费托合成工艺的原理费托合成工艺是一种将生物质转化为液体燃料和化学品的技术，其原理是将生物质通过热解、气化等方式转化为合成气，再将合成气通过费托反应器进行催化反应，最终得到液体燃料和化学品。
三、费托合成工艺的优势1. 可再生性：生物质是一种可再生的资源，其利用对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
2. 降低碳排放：费托合成工艺可以将生物质转化为液体燃料和化学品，从而降低碳排放。
3. 多样性：费托合成工艺可以利用多种生物质进行转化，具有较高的适应性。
4. 经济性：费托合成工艺可以将生物质转化为高附加值的液体燃料和化学品，具有较高的经济效益。
四、费托合成工艺的应用1. 生物质液体燃料：费托合成工艺可以将生物质转化为液体燃料，如生物柴油、生物汽油等，具有广泛的应用前景。
2. 生物质化学品：费托合成工艺可以将生物质转化为化学品，如甲醇、乙醇等，具有广泛的应用前景。
3. 生物质能源：费托合成工艺可以将生物质转化为能源，如生物气、生物煤等，具有广泛的应用前景。
五、结论费托合成工艺是一种将生物质转化为液体燃料和化学品的技术，具有可再生性、降低碳排放、多样性和经济性等优势，其应用前景广阔。
在未来的发展中，费托合成工艺将成为生物质利用的重要途径，为环境保护和可持续发展做出贡献。
费托合成工艺研究进展
费托合成工艺研究进展摘要：文章从费托合成反应的反应器、催化剂、各国工艺应用等方面介绍了费托合成工艺的现状，为现有费托合成技术的研究现状与发展趋势提供参考。
重点介绍了固定床反应器、浆态床反应器和流化床反应器，评述了氧化物载体和活性金属、化学助剂、贵金属助剂，最后将国内外费托合成工艺现状进行比照。
关键词：费托合成；催化剂；进展煤炭、石油、天然气在很长一段时间内仍将是世界主要能源。
合理利用上述不可再生资源，提高能源利用效率对于保护环境，维护能源安全具有重要意义。
随着石油价格不断上涨、供不应求，费托合成技术成为许多国家研究和发展的主要课题。
通过费托合成工艺，可以将煤炭、天然气等进行液化，生成液化气、汽油、柴油等，以提高资源的利用效率。
本文将从费托合成反应器、催化剂、各国费托合成工艺应用实例三个方面总结费托合成工艺的研究进展。
1 费托合成反应器1.1固定床反应器固定床反应器目前在工业上达到的指标为：产品产率>140gC5+/m3（标）合成气，甲烷选择性对GTL<6%，对CTL<10%。
固定床主要生产蜡和柴油，操作时可以采用以及固定床反应器或多级固定床反应器。
一级反应器的循环尾气与新鲜原料气混合，新鲜气转化率保持在95%以上，单程转化率为50%，而多级反应器的转化率为60%~80%，反应温度通常在190℃~230℃。
温度通过水蒸气来保持。
反应生成的产物，经过冷却器，分离成水、蜡、中馏分油、轻组分油及尾气气体，主要生成物是蜡和柴油。
在整个运行过程中，由于种种原因，催化剂的活性会缓慢下降，所以运行一段时间后，就必须提高操作温度，产品组成会随之变化。
当达到操作温度上限，必须进行再生操作。
1.2流化床反应器最早的流化床反应器是由Kellogg公司开发的循环流化床反应器，经SASOL公司多次技术改进及放大，现称为“SASOLSynthol”反应器。
该反应器使用的是约74txm熔铁粉末催化剂，催化剂悬浮在反应气流中，被气流夹带至沉降器进行分离后再循环使用。
现代费托合成深加工前沿研究
现代费托合成深加工前沿研究现代费托合成深加工前沿研究引言：费托合成是一种重要的化学反应，通过将碳氢化合物转化为高附加值的燃料和化学品。
随着全球能源需求的增长和环境问题的日益严重，费托合成技术在能源领域中受到了广泛关注。
然而，传统的费托合成方法存在一些限制，如催化剂寿命短、产物选择性低等。
现代费托合成深加工研究成为了当前的前沿课题。
一、催化剂设计与改进1.1 催化剂选择催化剂是费托合成过程中起到关键作用的组分之一。
传统催化剂如铁、钴等金属基催化剂具有活性高、稳定性差等问题。
近年来，研究人员开始寻找新型高效稳定的催化剂，如基于贵金属纳米颗粒的催化剂、金属有机框架材料等。
1.2 催化剂结构调控通过调控催化剂的结构可以提高其活性和选择性。
调控纳米颗粒的形状、尺寸和晶面可以调控催化剂表面的活性位点，从而提高反应活性和选择性。
1.3 催化剂表面改性催化剂表面改性可以改变其电子结构和酸碱性质，从而调控反应中间体的生成和转化。
常用的表面改性方法包括金属氧化物包覆、负载其他金属等。
二、反应条件优化2.1 温度控制温度是费托合成反应中一个重要的参数。
过高或过低的温度都会影响反应的进行。
通过优化温度条件可以提高反应速率和选择性。
2.2 压力控制压力是费托合成反应中另一个重要参数。
适当增加压力可以提高气体相组分的浓度，促进反应进行。
然而，过高的压力也会导致催化剂失活和产物选择性下降。
2.3 反应物比例优化费托合成反应中不同反应物之间的比例对产物选择性有很大影响。
通过优化不同组分之间的比例可以提高所需产品的产率和选择性。
三、新型催化剂载体材料研究3.1 金属有机框架材料（MOFs）金属有机框架材料是一种由金属离子和有机配体组成的晶体结构材料。
其具有高比表面积、可调控孔径和丰富的活性位点等优点，因此在费托合成反应中具有广泛应用前景。
3.2 纳米碳材料纳米碳材料如石墨烯、碳纳米管等具有高导电性和高比表面积等特点，可以作为催化剂载体材料。
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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％。
产品组成中轻质烃较多，适宜于生产汽油、煤油和柴油等发动机燃料，并可得到醇、酮类等化学品。
目前，以煤为原料通过费托合成法制取的轻质发动机燃料，在经济上尚不能与石油产品相竞争，但对具有丰富廉价煤炭，而石油资源贫缺的国家或地区解决发动机燃料的需要，费托合成法也是可行的。
另外，近年来南非SASOL公司改良费托合成，其创造的巨大经济效益，正在吸引全世界的瞩目。
2006年4月，利用中科院山西煤炭化学研究所自创技术（费托合成、煤基液体燃料合成浆态床技术），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。