费托合成

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
南非Sasol公司的低温铁系催化剂固定床、低温 铁系催化剂浆态床、高温铁系催化剂循环流化 床、高温铁系催化剂固定流化床和低温钴系催 化剂浆态床费托合成技术。 荷兰Shell公司的钴系催化剂固定床费托合成技 术。 美国Rentech公司的低温铁系催化剂浆态床费 托合成技术。 美国Syntroleum公司的的自热重整(ATR)工艺 和钴系催化剂浆态床费托合成技术。
前苏联
FTS历史背景
时间
1953 1955
发展进程
4500t/a的铁催化剂流化床合成油中试装置建成
主要研究者
中国科学院原大连石 油研究所
建立以煤为原料的大型FTS合成厂，采用Arge固 Sasol公司 定床反应器，中压法，沉淀铁催化剂 提出FTS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 荷兰Shell公司 油品的概念
列管固定床
5 12.5 22.5 15 23 18 4
循环流化床
10 33 39 5 4 2 7
人造石油
人造石油是指由煤、煤焦油、石油重质馏分或 页岩油在高温、高压和催化剂的作用下与氢起 反应而成粗制品，再经加工而制成各种轻质石 油产品。 制备工艺： ①煤、油页岩或油砂的低温干馏法， ②煤间接液化法， ③煤直接液化法等。
FTS生产人造石油的化学工艺
反应器： ①固定床反应器 ②浆态床反应器 ③流化床反应器 FTS反应的特点表明: FTS反应器选择必需满足 散热性能好､原料气分布均匀､易制造维护等要 求
流化床反应器
循环流化床(CFB) 循环流化床(CFB) 反应器由4部分组 成：反应器、沉 降漏斗、旋风分 离器和多孔金属 过滤器
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
流化床反应器
原料气从反应器底部进入，与立管中经滑阀下 降的热催化剂流混合，将气体预热到反应温 度，进入反应区。大部分反应热由反应器内的 两组换热器带出，其余部分被原料气和产品气 吸收。催化剂在较宽的沉降漏斗中，经旋风分 离器与气体分离，由立管向下流动而继续使用。 循环流化床反应器特点 ①初级产物烯烃含量高 ②相对固定床反应器产量高 ③在线装卸催化剂容易､装置运转时间长 ④热效率高､压降低､反应器径向温差低
FTS历史背景
时间 1923 1936 发展进程 主要研究者
发现CO和H2在铁类催化剂上发生非均相催化反应,可合成 F.Fischer和 直链烷烃和烯烃为主的化合物,其后命名为FTS H.Tropsch 常压多级过程开发成功,建成第一座以煤为原料的FTS油厂, 德国鲁尔化学 4000×104L/a 公司
1970
1970
1980
浆态床反应器技术、MTG工艺和ZSM-5催化剂开 美国Mobil公司 发成功
SasolⅡ建成投产，中压法，循环流化床反应器， Sasol公司改进 熔融铁催化剂 Kellogg CFB
FTS历史背景
时间 1982 1982 1985 1993 发展进程 主要研究者
Sasol Ⅲ建成投产，中压法，循环流化床反应器，熔 Sasol公司 融铁催化剂 提出将传统的FTS与沸石分子筛相结合的固定床两段 中国科学院山西煤 合成工艺（MFT工艺） 炭化学研究所 新型钴基催化剂和重质烃转化催化剂开发成功 荷兰Shell公司
反应器对比
LOGO
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
1937 中压法FTS开发成功
1937 引进德国技术以钴催化剂为核心的FTS合成厂建成投产
1944
日本与中国锦 州石油六厂
中压法过程中采用合成气循环工艺技术,FTS合成油厂进一 德国 步发展
1945后 FTS受石油工业增长的影响,其工业化发展受到影响
1952 5×104t/a煤基FTS合成油和化学品工厂建成
流化床反应器
固定流化床(FFB) 固定流化床反应器 是一个带有气体分 配器的塔，流化床 为催化剂，床层内 置冷却盘管，配有 从气相产品物流中 分离催化剂的设备
流化床反应器
FFB反应器上方提供了足够的自由空间以分离出 大部分催化剂，剩余的部分催化剂则通过反应器 顶部的多孔金属过滤器被全部分离出并返回床层 由于催化剂颗粒被控制在反应器内，因而催化剂 回收系统可取消，除节省投资外，冷却更有效， 也增加了总的热效率 由于FFB反应器的直径可远大于CFB反应器，安 装冷却盘管的空间增加了50%以上，这使得转化 率更高，产能也得到提高
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
Leabharlann BaiduTS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
费托合成生产人造石油的化学工艺
流化床反应器
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费托合成(FTS)简介
费托合成：CO 在固体催化剂作用下非均相氢化生 成不同链长的烃类混合物和含氧化合物的反应 以煤为原料，经过气化生成合成气，然后经FTS 制取液体产品，被称为煤的“间接液化法” FTS反应作为煤炭间接液化过程中的重要反应， 近半个世纪来受到各国学者的广泛重视 目前FTS已成为煤间接液化制取各种烃类及含氧 化合物的重要方法之一