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
费托合成工艺流程
费托合成工艺流程
《费托合成工艺流程》
费托合成工艺是一种重要的化学工艺，用于生产烯烃和芳烃等燃料和化工产品。
该工艺广泛应用于石油炼制、石油化工和合成气等领域。
费托合成工艺流程涉及多个步骤，包括原料处理、催化剂准备、反应器运行等。
首先，原料处理是费托合成工艺流程的重要步骤。
一般来说，原料包括天然气、重质烃等，需要进行除硫、除氮、除氧等工艺处理，以保证原料的纯净度和稳定性，从而提高反应器的运行效率。
其次，催化剂准备也是费托合成工艺流程中的关键环节。
费托合成反应需要催化剂的参与，一般以铁、钴、镍等金属为活性成分，搭配氧化铝、硅铝酸盐等作为载体，通过一系列的物化方法得到合适的催化剂，以保证反应的高效进行。
最后，反应器运行是费托合成工艺流程中最为重要的环节。
反应器一般为固定床反应器或者流化床反应器，通过催化剂的介导，原料与氢气在高温高压下发生一系列反应，生成烯烃和芳烃等产品，同时产生水蒸气、二氧化碳等副产物。
反应器运行稳定性和高效率的要求，对操作人员和设备都提出了较高的技术要求。
总的来说，《费托合成工艺流程》是一个综合性的工程，涉及到多个专业领域的知识和技术，而且对设备和操作都有很高的
要求。
只有全面了解和掌握费托合成工艺流程，才能更好地运用该工艺生产出高效、环保的产品。
费托合成钌基催化剂研究进展
第46卷第2期 2021年4月天然气化工一C1化学与化工NATURAL GAS CHEMICAL INDUSTRYVol.46 No.2Apr. 2021•综述与专论•费托合成钌基催化剂研究进展娄舒洁，刘克峰，肖海成，王林，贺业亨(中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院，北京102206)摘要：非常规天然气和生物质资源的开发推动了应用于小型费托合成装置的钌基催化剂的研发，而控制选择性和改善 稳定性是催化剂设计的核心问题。
本文综述了钌基费托合成催化剂研究进展，讨论了影响催化剂性能的关键因素。
分析发现，钌的粒径对活性和选择性均有显著影响，载体的性质决定了活性相的分散度、反应物和产物扩散行为以及二次反应；引入碱金 属、卤素、过渡金属可以改变活性中心的局域环境，起到电子或结构助剂的作用；h2/c o比和反应介质是影响选择性和稳定性的 重要的工艺条件，失活主要源于反应过程中的积炭和载体结构改变。
关键词：费托合成；钌；金属-载体相互作用；助剂；反应条件中图分类号：TQ203.2;O643 文献标志码：A 文章编号：1001-9219(2021 )02-01-09Review of Ru-based Fischer-Tropsch synthesis catalystLOU Shu-jie，LIU Ke-feng，XIAO Hai-cheng，WANG Lin, HE Ye-heng(Petrochemical Research Insitute of Petrochina, China National Petroleum Corporation, Beijing 102206, China)Abstract: Exploitation of unconventional gas and biomas s drives the development of Ru-based catalyst for small scale Fischer Tropsch synthesis industrial plants, and the selectivity control and stability improvement are two core issues of the catalyst design. This review introduced the current research progress of Ru-based catalyst for Fischer-Tropsch synthesis, and discussed the key catalytic factors affecting the catalyst performance. It is found that the particle size has significant effects on both activity and selectivity. The properties of the supports decide the dispersity of the active metals, the diffusion behaviors of reactants and products, and the secondary reactions on the catalyst. The introduction of alkali metals, halogens and transition metals can change the local environment of the active centers, and play the role of electronic or structural promoters. The H2/CO ratio and reaction medium are important operating parameters affecting the selectivity and stability of the catalyst, and the deactivation mainly results from the carbon deposition and the change of support structure during the reaction process.Keywords: Fischer-Tropsch synthesis; Ru; metal-support interaction; promoter; reaction condition合成气(c o+氏)制取烃类的费托合成过程是石 油路线之外获取燃料和化学品的重要平台反应，煤 炭、生物质、城市垃圾、石油焦、天然气等皆可作为 原料。
《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。
第三章合成气衍生产品——费托合成介绍
3
该 反 应 于 1923 年 由 Ｆ ． Fisscher 和
Ｈ．Tropsch首次发现后经Fischer等人完善，
并于１９３６年在鲁尔化学公司实现工业化， Ｆ-Ｔ合成因此而得名。 合成原料: CO/H2 (合成气) 合成气制备:煤、天然气、生物质等为原料经气 化获得。 特点：产物以直链烷烃、烯烃为主，无硫、氮 等杂质。
合成气H2/CO的实际利用比一般低于理论值，
因此，实际情况下，F-T合成的产率低于理论产率。
3.4.3 F-T合成反应热力学
F-T合成的反应热、平衡常数和合成气平衡转化率（1.0MPa） Δ Ha 反应 碳数 1 2 20 2 3 20 1 2 20 -13.5 -12.2 -11.4 -8.0 -9.4 -11.0 -7.1 -9.7 -11.1 250℃ 1.15×1011 1.15×1015 1.69×10103 6.51×106 1.79×1013 2.18×1096 0.205 5.08×105 9.08×1093 Kbp 350℃ 3.04×107 1.63×109 6.50×1051 1.69×103 8.76×106 9.90×1046 5.18×10-3 23.5 1.04×1044 平均转化率/mol% 250℃ 99.9 99.6 98.7 95.0 97.8 98.5 7.9 94.1 98.4 350℃ 99.2 97.1 90.8 80.5 88.7 89.0 0.2 63.4 87.9
醇类更为明显。
F-T合成反应平衡计算中有关化合物的分类
类别 1 2 3 4
化合物 甲烷 乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷 乙烯、丙烯、丙酮 甲醇、乙醇、乙炔
第一、二类反应以甲烷和乙烷为主要产物，且原料气转化率较高，
费托合成钴基催化剂的研究进展
920
催
化
学
报
Chin. J. Catal., 2010, 31: 919–927
地获得馏分油产品是改进费托合成技术的重要方向 之一 . 此外 , 面对费托合成反应器的高度复杂性 ( 即 非线性动力学行为与多相的传热、 传质行为的耦合 ), 合理分析及 应对突然出 现的异常现 象是至关重 要 的 . 这要求对催化剂的动力学规律及其工程特性有 更为深刻的理解 . 目前 , 实现工业应用的费托合成催化剂为铁基 催化剂和钴基催化剂 . 钴基费托合成催化剂具有高 活性、高直链饱和重质烃选择性以及低水煤气变换 反应等特点 ; 也符合 CO2 减排等国际趋势 , 因而 成为该领域的研究热点 . 钴基费托合成催化剂一般 为负载型催化剂 . Shell 公司主要以 SiO2 为载体 , 采 用中间馏分油工艺 (SMDS), 于 1993 年在马来西亚 投产, 目前正在实施大型化天然气合成液体燃料 (GTL); Sasol 公司也在采用 Co/Al2O3 催化剂并匹配 其浆态床技术建设商业化装置
; Exxon 公司主 . 另外 , BP 和
要研究 TiO2 为载体的钴基催化剂
[11]
Statoil 等公司也相应开发了自己的催化剂技术 . 国 内中科院山西煤炭化学研究所、中科院大连化学物 理研究所、石油大学和中南民族大学等也开展了钴 催化剂的研发工作
[12~19]
.
尽管如此, 钴基催化剂仍存在以下核心问题: 即在高活性前提下如何抑制甲烷的生成 , 如何调变 产物的 ASF 分布以实现产品结构调控并尽可能获 得馏分油, 以及与催化剂应用相关的基础性研究. 本文总结了中科院山西煤炭化学研究所在钴基催化 剂的研制及应用方面的进展 , 并结合文献讨论了钴 催化剂研发的最新动向 .
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％。
关于F-T合成技术催化剂的研究
FT合成催化剂的研究摘要：费托催化剂合成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。
关键词：催化剂；煤简介液化；铁系FT synthesis catalyst researchLiuTingtingAbstract：Fischer-Tropsch is the catalyst for indirect one of liquefied technology, can be referred to as FT reaction, it to syngas (CO and H2) as raw material in the catalyst (mainly the iron series) and appropriate reaction conditions with paraffin hydrocarbon synthesis based liquid fuels process technology.Key words：Catalyst；coal liquefaction introduction；the iron series1费托（FT）合成定义所谓费托合成，就是CO在金属催化剂上发生非均相催化氢化反应，生成以直链烷烃和烯烃为主的混合物的过程。
1.1 间接液化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。
费托合成—费拖合成工艺流程(煤制油技术课件)
目录
01 费托合成反应原料气
05 轻质油、气分离
02
费托合成反应产物及采出
06
轻质油、合成水及释放气 三相分离
03 高温油气采出及分离
07 循环气工艺流程
04 重质油工艺流程
08 反吹气工艺流程
目录
09 重质蜡采出 10 重质蜡及释放气工艺流程 11 反应系统压力控制
01
费托合成反应原料气
来自精脱硫单元的总硫含量 < 0.05ppm的费托净化气，与来自循环气压缩机 一段出口的循环气、来自PSA(变压吸附制高纯氢)单元的回收氢气及来自尾气脱 碳单元的脱碳净化气混合，混合后的合成气进入循环换热分离器与费托合成反应 器顶部出来的高温油气换热，然后进入费托合成反应器。
02
费托合成反应产物及采出
进入费托合成反应器的合成气通过反应器底部的气体分布器以鼓泡的形式通过 含有催化剂的浆态床层，进行费托合成反应。反应生成的轻质烃类化合物、H2O、 CO2以及未反应的合成气所形成的高温油气以气相形式从反应器的顶部导出，反 应产生的重质烃类经反应器内过滤系统过滤后作为重质蜡从反应器中部排至重质 蜡收集罐。
05
轻质油、气分离
从轻质油分离器分离出的气相一部分作为尾气送至尾气脱碳单元，另一部分经循 环气压缩机分液罐分液后进入循环气压缩机入口。
06 轻质油、合成水及释放气三相分离
轻质油分离器分离出的液相进入油水分离器进行油、水及释放气三相分离，分离出的 轻质油经轻质油泵升压、轻质油加热器加热后送入汽提塔中上部进行气提；分离出的释 放气进入释放气压缩机；分离出的合成水经合成水泵升压后送入中间罐区。
03
高温油气采出及分离
费托合成反应器顶部出来的高温油气进入循环换热分离器与循环气(来自净化装 置的费托净化气、循环气压缩机一段出口循环气、PSA单元的氢气及来自尾气脱碳 单元的脱碳净化气)换热冷却、分离出气液两相。
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。
费托合成工艺流程
费托合成工艺流程费托合成是一种合成燃料的工艺，该工艺通过加氢反应使废物转化为可再生燃料。
下面是费托合成的工艺流程。
首先，准备废物和催化剂。
常用的废物包括植物秸秆、木屑、农作物残渣等，催化剂通常使用铁、钴或镍等金属，以及一些助剂如硅酸盐和钾。
接下来，将废物经过预处理。
预处理包括粉碎和干燥。
粉碎可以增加废物的比表面积和可溶性，从而增加反应效率。
干燥可以去除废物中的水分，以防止水分对反应的影响。
然后，将预处理后的废物与催化剂一起投入到反应器中。
反应器是一个密闭的容器，内部设置有一系列的加热管，以提供反应温度。
同时，反应器中加入一定的氢气用于反应。
在反应器中，废物首先经过热解和脱氧反应。
热解是指通过高温将废物分解为气体和液体，同时释放出一些有机化合物。
脱氧反应是指将废物中的氧元素移除，从而将废物转化为纯碳和纯氢。
随后，废物中的纯碳和纯氢与氢气进行加氢反应。
加氢反应是指将废物中的碳氢化合物与氢气反应，生成燃料。
在反应中，催化剂起到催化作用，促使反应的进行。
最后，反应结束后，将反应产物进行冷却和分离。
冷却可以将产物从高温转化为室温，分离可以将产物中的不同组分进行分离。
常见的产物分离方法包括蒸馏、萃取和过滤等。
通过上述的费托合成工艺流程，废物可以转化为可再生燃料。
这种燃料具有高效能和低排放的特点，在环保和能源领域具有广泛的应用前景。
同时，费托合成也实现了对废物资源的有效利用，减少了废物对环境的污染和占用的土地资源。
费托合成工艺流程具有较高的技术复杂度和投资成本，但随着技术的不断进步和工艺的改进，其经济性和可行性逐渐提升。
未来，费托合成有望成为一种重要的可再生能源生产技术，为社会的可持续发展做出贡献。
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
FTS技术现状
中国中科合成油公司的铁基浆态床费托合成技 术。 中国山东兖州矿业集团的低温铁系催化剂浆态 床和高温铁系催化剂固定流化床费托合成技术。 中国神华集团的煤基浆态床和低温浆态床费托 合成技术。
FTS反应机理
FTS产品分布
典型FTS合成产品的组成与分布
组成 / wt%
甲醇(C1) 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
流化床反应器
FFB与CFB的相对投资费用和能量效率
压力 / 反应器 反应器数 MPa CFB FFB FFB 3 2 2 2.5 2.5 >2.3 相对容量 / % 反应器 气体循环 总容量 100 46 49 100 78 71 100 87 82 能量效 能耗 / 率/% % 61.9 63.6 74.7 100 44 41
循环流化床FTS工艺
循环流化床FTS工艺
Syntroleum 公司工艺 ①美国Syntroleum公司开发的GTL工艺使用含N2 稀释合成气为原料，采用循环流化床反应器及专 利钴基催化剂，在190~232℃和2.1~3.5MPa下 合成气在大空速下无循环回路一次通过，避免了 N2的聚集，减少了加氢裂解步骤，而且操作压 力也较低 ②该工艺设备简单，操作容易，建造费用较低， 装置规模不大就可产生效益，目前已完成中试
采用SMDS（中间馏分油合成）工艺在马来西亚的 Bintulu建成以天然气为原料，年产50×104t/a液体 荷兰Shell公司 燃料，包括中间馏分油和石蜡 采用MFT工艺及Fe/Mn超细催化剂进行2000t/a工 业试验 中国科学院山西煤 炭化学研究所
1994
FTS技术现状
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。
费托合成催化剂的研究进展1
费托合成催化剂的研究进展由于我国能源结构，作为一个富煤、有气、少油的国家，我国自1993年以来，已成为原油及其产品进口国，对外依存度过高，加之中国经济及其汽车需求的增长，石油供需矛盾日益突出，已关系到我国能源战略安全，近两年来，石油价格走高，其价格波动很大，且大部分时间都维持在高位运行，预计今后石油的价格很难再会走低不久前的能源短缺，价格飞速上涨，多地出现油荒即是个很好的证明。
加之近年来环保呼声越来越高，费托合成以煤及天然气制取燃料，切无硫无氮低芳烃含量，油品质量符合环保要求，再次成为研究热门。
费托(Fischer-Tropsch，F-T)合成是煤和天然气转化制取液体燃料的重要途径，其研究目的是通过催化剂的选择、反应器和操作条件的优化，来获得高选择性的重质烃(C5+以上)产物[1-2]，其中通过精制和裂解产物蜡可获得优质柴油和航空煤油[3]等，这些产物不含硫化物和氮化物，是非常洁净的马达燃料。
我国只有合理利用煤炭、天然气资源才可以摆脱能源结构对于石油资源的依赖。
近年来，随着该技术在Sasol公司和Shell公司的大规模应用，越来越多的能源工业开始考虑应用该技术以缓解日益严峻的石油危机[4]。
1 国内外费托合成发展状况1.1 国外费托合成发展状况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。
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后被称为F-T合成法[2]。
所谓F-T合成，就是CO在金属催化剂上发生非均相催化氢化反应，生成以直链烷烃和烯烃为主的混合物的过程。
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。
此时Fischer和Tropsch在常温下合成高分子烃，并认为Co、Ni可能是最有发展前途的催化剂。
费托合成Co基催化剂的研究进展
费托合成Co基催化剂的研究进展
李声笛;肖海成;吴志杰
【期刊名称】《石油化工高等学校学报》
【年(卷),期】2024(37)1
【摘要】Co基催化剂因具有高活性和强链增长能力等优势,成为费托合成(FTS)反应适宜的催化剂。
总结了Co基催化剂FTS反应机理,并对活性相结构以及助剂与催化性能的构效关系进行了分析。
同时,围绕催化剂载体的作用,总结金属-载体相互作用促进FTS反应性能的研究进展,重点分析了金属Co与分子筛耦合直接合成液体燃料的研究进展,归纳了采用双功能催化剂体系制备液体燃料的反应路线及催化剂特征。
【总页数】9页(P34-42)
【作者】李声笛;肖海成;吴志杰
【作者单位】中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室/CNPC催化重点实验室;中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ426.6
【相关文献】
1.碳限域铁基费托合成催化剂研究进展
2.费托合成钴基催化剂微观结构研究进展
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4.费托合成铁基催化剂研究进展
5.钴基费-托合成催化剂研究进展
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费托合成技术介绍
费托合成技术介绍闫秀婷【摘要】The process route of F-T synthesis was introduced, including synthesis technology, cryogenic separation technology,methanation technology, tail gas decarbonation technology, low-temperature oil scrub technology, shift conversion technology and PSA hydrogen-generation technology. Advantages , disadvantages and operation conditions of these technologies were discussed.% 介绍了费托合成的工艺路线及其包括的合成技术、深冷分离技术、甲烷转化技术、尾气脱碳技术、低温油洗技术、变换技术和PSA制氢技术，简单对比了不同技术的优缺点和适用条件。
【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】2页(P821-822)【关键词】煤制油;费托(F-T)合成;介绍;对比;选择【作者】闫秀婷【作者单位】中国寰球工程公司辽宁分公司，辽宁抚顺 113006【正文语种】中文【中图分类】TE624近年来，随着石油资源的日趋枯竭，寻找替代能源已成为一项国家战略性的课题。
我国煤炭资源丰富，发展煤制油化工产业，对于缓解石油供需矛盾，实现煤炭清洁利用具有重要意义[1]，因此具有广阔的发展前景。
费托合成技术是煤气化工艺的核心部分，费托合成工艺的产物直接是下游油品加工的原料，因此本单元工艺技术的好坏直接关系到产品的经济效益，要特别重视F-T 合成技术的选择。
1 费托合成工艺路线1.1 费托合成总工艺路线费托合成工艺的原料为来自煤气化工艺的净化合成气与F-T 合成工艺的尾气经处理后的氢气。
铁基费托催化剂研究进展
Academic Forum470《华东科技》铁基费托催化剂研究进展江永军，蒙延斐（国家能源集团宁夏煤业有限责任公司煤炭化学工业技术研究院，宁夏 银川 750411） 摘要：费托合成反应是将煤炭、天然气等含碳资源转化成液体碳氢化合物的技术，高性能催化剂的研究开发能显著影响催化剂的结构，从而达到抑制CH4、CO2等副产物的生成，提高高碳烃类的含量的目的。
本文回顾了Fe基费托合成催化剂的组成特点及应用状况，展望了通过费托合成直接制取低碳烯烃的应用前景。
关键词：费托合成；铁基费托催化剂1 费托工艺技术费托（Ficher-Tropsch）合成是指合成气（CO和H2）在催化剂的作用下生成不同碳链长度烃类混合物和含氧化合物的工艺技术。
T合成反应是一个强放热反应[1]，其产物包括各种烷烃、烯烃和含氧化合物，分子链长可达C100[2]。
产物经过分离后，根据碳数的多少可分为以下几类[3]：C1主要的是 CH4；C2-C4主要是乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等；C5-C12 主要以汽油馏分为主；C13-C30 类主要以重柴油馏分为主，C20-C30主要以石蜡和重油为主；C30以上主要以固体蜡为主[4]。
近年来，随着国际原油价格的持续低迷，对以生产燃料油品为目的的费托合成技术受到严重冲击。
为了提高费托技术的经济性，生产高附加值的精细化学品将是费托合成未来发展的方向。
本文分析总结了费托合成反应的机理及费托铁基催化剂的分类体系、组成特点，阐述了合成气直接制取低碳烯烃技术。
2 费托合成反应机理在费托合成反应过程中[5]，铁基催化剂上主要发生以下化学反应：nCO+（2n+1）H2→C n H2n+2+nH2O （1）nCO+2nH2→C n H2n+nH2O （2）nCO+2nH2→C n H2n+2O+（n-1）H2O （3）CO+H2O→CO2+H2 （4）CO+3H2→CH4+H2O （5）2CO+2H2→CH4+CO2 （6）2CO→C+CO2 （7）Fe x O y+yH2→xFe+yH2O （8）Fe x O y+yCO→yCO2+xFe （9）xFe+yC→Fe x C y （10）在上述反应式中可以看出，费托反应的主要产物为直链烷烃和α-烯烃。
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。
高熔点费托合成蜡的生产概况与应用
高熔点费托合成蜡的生产概况与应用梁雪美;袁炜;罗春桃【摘要】This paper gives a overview on the main production technology of the Fischer-Tropsch Hard Wax,including the choice of the catalysts,temperature range during the process of the F-Tsynthesis,reactors of the F-T synthesis.The application of the Fischer-Tropsch Hard Wax on hot melt adhesives,printing inks and paints,polymer processing and etc were discussed.%概述了高熔点费托合成蜡的主要生产工艺要求,包括催化剂的选择、反应使用的温度范围以及反应器形式的选择;介绍了高熔点费托合成蜡在热熔胶、印刷油墨及涂料、塑料加工等方面的应用.【期刊名称】《合成材料老化与应用》【年(卷),期】2017(046)004【总页数】3页(P92-94)【关键词】高熔点;费托合成;蜡;应用【作者】梁雪美;袁炜;罗春桃【作者单位】神华宁夏煤业集团有限责任公司,宁夏银川 750411;神华宁夏煤业集团有限责任公司,宁夏银川 750411;神华宁夏煤业集团有限责任公司,宁夏银川750411【正文语种】中文【中图分类】TQ536.9费托(F-T)合成蜡，是通过费托合成技术，以煤气化后的合成气(CO和H2)为原料在催化剂和适当反应条件下合成，通过精馏、微粉化以及改性处理后，产品具有晶体结构精细、熔点高(一般高于85℃，最高达120℃)、熔点范围窄(仅在5℃左右)、油含量低、针入度低、熔融粘度非常低、稳定性高及坚硬、耐磨等特点，和费托粗蜡一起统一称为高熔点F-T合成蜡[1-3]。
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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。
自然界中存在着丰富的储量待利用的费托合成废催化剂渣，如果能够开发出高效利用这些资源的技术，将会对能源和环境领域产生深远的影响
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，我们展示了一种能够高效利用资源并实现能源转化的新途径。
实验结果表明，在适当的温度和压力条件下，废催化剂渣蜡可通过热转化产生高附加值的芳烃和富氢燃料气。
这一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。
然而，仍需进一步优化反应条件和提高产物纯度等方面的研究。
自然界中存在着丰富的储量待利用的费托合成废催化剂渣，如果能够开发出高效利用这些资源的技术，将会对能源和环境领域产生深远的影响。