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。此时SASOL的三座工厂的综合产能已经大约为760万吨/年。由于SASOL 生产规模较大，尽管经历了原油价格的波动但仍保持赢利。南非不仅打破了石油禁运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费-托合成技术工业化的国家。1992 和1993年，又有两座基于天然气的费-托合成工厂建成，分别是南非Mossgas 100万吨/年和壳牌在马来西亚Bintulu 的50万吨/年的工厂。

除了已经运行的商业化间接液化装置外，埃克森－美孚（Exxon-Mobil），英国石油（BP-Amoco），美国大陆石油公司（ConocoPhillips）和合成油公司（Syntroleum）等也正在开发自己的费-托合成工艺，转让许可证技术，并且计划在拥有天然气的边远地域来建造费-托合成天然气液化工厂。

F-T合成的主要化学反应

F-T合成的主反应：

生成烷烃：nCO+(2n+1)H2 = CnH2n+2+nH2O

生成烯烃：nCO+(2n)H2 = CnH2n+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

积炭反应：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。

费-托合成催化剂

合成催化剂主要由Co、Fe、Ni、Ru等周期表第VIII族金属制成，为了提高催化剂的活性、稳定性和选择性，除主成分外还要加入一些辅助成分，如金属氧化物或盐类。大部分催化剂都需要载体，如氧化铝、二氧化硅、高岭土或硅藻土等。合成催化剂制备后只有经CO+H2或H2还原活化后才具有活性。目前，世界上使用较成熟的间接液化催化剂主要有铁系和钴系两大类，SASOL使用的主要是铁系催化剂。在SASOL固定床和浆态床反应器中使用的是沉淀铁催化剂，在流化床反应器中使用的是熔铁催化剂。

F-T合成反应器

SASOL自1955年首次使用固定床反应器实现商业化生产以来，紧紧抓住反应器技术和催化剂技术开发这两个关键环节，通过近五十年的持之以恒的研究和开发，在煤间接液化费-托合成工艺开发中走出了一条具有SASOL特色的道路。迄今已拥有在世界上最为完整的固定床、循环流化床、固定流化床和浆态床商业化反应器的系列技术。

1 固定床反应器（Arge反应器）

固定床反应器首先由鲁尔化学（Ruhrchemir）和鲁齐（Lurge）两家公司合作开发而成，简称Arge反应器。1955年第一个商业化Arge反应器在南非建成投产。反应器直径3米，由2052根管子组成，管内径5厘米，长12米，体积40m3；管外为沸腾水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽。管内装填了挤出式铁催化剂。反应器的操作条件是225°C，2.6MPa。大约占产品50%的液蜡顺催化剂床层流下。基于SASOL的中试试验结果，一个操作压力4.5 MPa的Arge反应器在1987年投入使用。管子和反应器的尺寸和Arge 反应器基本一致。

通常多管固定床反应器的径向温差为大约2～4°C。轴向温度差为15～20°C。为防止催化剂失活和积碳，绝不可以超过最高反应温度，因为积碳可导致催化剂破碎和反应管堵塞，甚至需要更换催化剂。固定床中铁催化剂的使用温度不能超过260°C，因为过高的温度会造成积碳并堵塞反应器。为生产蜡，一般操作温度在230°C左右。最大的反应器的设计能力是1500桶/天。

固定床反应器的优点有：易于操作；由于液体产品顺催化剂床层流下，催化剂和液体产品分离容易，适于费-托蜡生产。由于合成气净化厂工作不稳定而剩余的少量的H2S，可由催化剂床层的上部吸附，床层的其它部分不受影响。固定床反应器也有不少缺点：反应器制造昂贵。高气速流过催化剂床层所导致的高压降和所要求的尾气循环，提高了气体压缩成本。费-托合成受扩散控制要求使用小催化剂颗粒，这导致了较高的床层压降。由于管程的压降最高可达0.7 MPa，反应器管束所承受的应力相当大。大直径的反应器所需要的管材厚度非常大，从而造成反应器放大昂贵。另外，装填了催化剂的管子不能承受太大的操作温度变化。根据所需要的产品组成，需要定期更换铁基催化剂；所以需要特殊的可拆卸的网格，从而使反应器设计十分复杂。重新装填催化剂也是一个枯燥和费时的工作，需要许多的维护工作，导致相当长的停车时间；这也干扰了工厂的正常运行。

2 浆态床反应器

德国人在上世纪的40和50年代曾经研究过三相鼓泡床反应器，但是没有商业化。SASOL的研发部门在二十世纪七十年代中期开始了对浆态床反应器的研究。1990年研发有了突破性进展，一个简单而高效的蜡分离装置成功地通过了测试。100桶/天的中试装置于1990年正式开车。SASOL于1993年5月实现了ID=5m、20m高，产能为2500桶/

天的浆态床反应器的开工。

SASOL的三相浆态床反应器（Slurry Phase Reactor）可以使用铁催化剂生产蜡、燃料和溶剂。压力2.0 MPa，温度高于200℃。反应器内装有正在鼓泡的液态反应产物（主要

为费-托产品蜡）和悬浮在其中的催化剂颗粒。SASOL浆态床技术的核心和创新是其拥有专利的蜡产物和催化剂实现分离的工艺；此技术避免了传统反应器中昂贵的停车更换催化剂步骤。浆态床反应器可连续运转两年，中间仅维护性停车一次。反应器设计简单。SASOL 浆态床技术的另一专利技术是把反应器出口气体中所夹带的“浆”有效地分离出来。

典型的浆态床反应器为了将合成蜡与催化剂分离，一般内置2～3层的过滤器，每一层过滤器由若干过滤单元组成，每一组过滤单元又由3～4根过滤棒组成。正常操作下，合成蜡穿过过滤棒排出，而催化剂被过滤棒挡住留在反应器内。当过滤棒被细小的催化剂颗粒堵塞时可以采用反冲洗的方法进行清洗。在正常工况下一部分过滤单元在排蜡，另一部分在反冲洗，第三部分在备用。另为了将反应热移走，反应器内还设置2～3层的换热盘管，进入管内的是锅炉给水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽。通过调节汽包的压力来控制反应温度。此外在反应器的下部设有合成气分配器，上部设有除尘除沫器。其操作过程如下：合成气经过气体分配器在反应器截面上均匀分布，在向上流动穿过由催化剂和合成蜡组成的浆料床层时，在催化剂作用下发生FT合成反应。生成的轻烃、水、CO2和未反应的气体一起由反应器上部的气相出口排出，生成的蜡经过内置过滤器过滤后排出反应器，当过滤器发生堵塞导致器内器外压差过大时，启动备用过滤器，对堵赛的过滤器应切断排蜡阀门，而后打开反冲洗阀门进行发冲洗，直至压差消失为止。为了维持反应器内的催化剂活性，反应器还设置了一个新鲜催化剂/蜡加入口和一个催化剂/蜡排出口。可以根据需要定期定量将新鲜催化剂加入同时排出旧催化剂。

浆态床反应器和固定床相比要简单许多，它消除了后者的大部分缺点。浆态床的床层压降比固定床大大降低，从而气体压缩成本也比固定床低很多。可简易地实现催化剂的在线添加和移走。浆态床所需要的催化剂总量远低于同等条件下的固定床，同时每单位产品的催化剂消耗量也降低了70%。由于混合充分，浆态床反应器的等温性能比固定床好，从而可以在较高的温度下运转，而不必担心催化剂失活、积碳和破碎。在较高的平均转化率下，控制产品的选择性也成为可能，这就使浆态床反应器特别适合高活性的催化剂，SASOL现有的浆态床反应器的产能是2500桶/天，2003年为卡塔尔和尼日利亚设计的是ID=9.6m、17000桶/天的商业性反应器。SASOL认为设计使用Co催化剂的能力达到22300桶/天的反应器也是可行的，这在经济规模方面具有很大的优势。

3 循环流化床反应器

1955年前后，萨索尔在其第一个工厂（Sasol I）中对美国Kellogg 公司开发的循环流化床反应器（CFB）进行了第一阶段的500倍的放大。放大后的反应器内径为2.3米，46米高，生产能力1500桶/天。此后克服了许多困难，多次修改设计和催化剂配方，这种后来命名为Synthol 的反应器成功地运行了30年。后来SASOL通过增加压力和尺寸，反应器的处理能力提高了3倍。1980年在SASOL II、1982年在SASOL III分别建设了8台

ID=3.6m、生产能力达到6500桶/天的Synthol 反应器。使用高密度的铁基催化剂。循环流化床的压降低于固定床，因此其气体压缩成本较低。由于高气速造成的快速循环和返混，循环流化床的反应段近乎处于等温状态，催化剂床层的温差一般小于2°C。循环流化床中，循环回路中的温度的波动范围为30°C左右。循环流化床的一个重要的特点是可以加入新催化剂，也可以移走旧催化剂。

循环流化床也有一些缺点：操作复杂；新鲜和循环物料在200°C 和2.5 MPa条件下进入反应器底部并夹带起部分从竖管和滑阀流下来的350°C的催化剂。在催化剂沉积区域，催化剂和气体实现分离。气体出旋风分离器而催化剂由于线速度降低从气体中分离出来并回到分离器中。从尾气中分离细小的催化剂颗粒比较困难。一般使用旋风分离器实现该分离，效率一般高于99.9%。但由于通过分离器的高质量流率，即使0.1% 的催化剂也是很大的量。所以这些反应器一般在分离器下游配备了油洗涤器来脱除这些细小的颗粒。这就增加了

设备成本并降低了系统的热效率。另外在非常高线速度的部位，由碳化铁颗粒所引起的磨损要求使用陶瓷衬里来保护反应器壁，这也增加了反应器成本和停车时间。Synthol 反应器一般在2.5 MPa和340°C的条件下操作。

4 固定流化床反应器

鉴于循环流化床反应器的局限和缺陷，SASOL开发成功了固定流化床反应器，并命名为SASOL Advanced Synthol（简称为SAS）反应器。

固定流化床反应器由以下部分组成：含气体分布器的容器；催化剂流化床；床层内的冷却管；以及从气体产物中分离夹带催化剂的旋风分离器。

固定流化床操作比较简单。气体从反应器底部通过分布器进入并通过流化床。床层内催化剂颗粒处于湍流状态但整体保持静止不动。和商业循环流化床相比，它们具有类似的选择性和更高的转化率。因此，固定流化床在SASOL得到了进一步的发展，一个内径1米的演示装置在1983年开车。一个内径5米的商业化装置于1989年投用并满足了所有的设计要求。1995年6月，直径8米的SAS反应器商业示范装置开车成功。1996年SASOL决定用8台SAS反应器代替SASOL II和SASOL III厂的16台Synthol 循环流化床反应器。其中4台直径8米的SAS反应器，每个的生产能力是11000桶/天；另外四个直径10.7米的反应器，每个生产能力是20000桶/天。这项工作于1999年完成，2000年SASOL又增设了第9台SAS反应器。固定流化床反应器的操作条件一般是2.0～4.0 MPa，大约340℃，使用的一般是和循环流化床类似的铁催化剂。

在同等的生产规模下，固定流化床比循环流化床制造成本更低，这是因为它体积小而且不需要昂贵的支承结构。由于SAS反应器可以安放在裙座上，它的支撑结构的成本仅为循环流化床的5%。因为气体线速较低，基本上消除了磨蚀从而也不需要定期的检查和维护。SAS反应器中的压降较低，压缩成本也低。积碳也不再是问题。SAS催化剂的用量大约是Synthol的50%。由于反应热随反应压力的增加而增加，所以盘管冷却面积的增加使操作压力可高达40巴，大大地增加了反应器的生产能力。

间接液化工艺

1 SASOL工艺

萨索尔(Sasol )是南非煤炭、石油和天然气股份有限公司(South African Coal, Oil and Gas Corp.)的简称。南非缺乏石油资源但却蕴藏有大量煤炭资源。为了解决当地石油的需求问题，于1951年筹建了SASOL公司。1955年建成了第一座由煤生产液体运输燃料的SASOL-I厂。建设由美国凯洛格(M.W.Kellogg CO.)公司及原西德的阿奇公司(Arge 即Arbeit Gemeinshaft Lurgi und Ruhrchemie)承包。阿奇建造的五台固定床反应器作为第一段，年产量为53,000t初级产品，开洛格建造了两套流化床反应器(Synthol)，设计年产液体燃料166000t，在SASOL-I厂成功的经验上，1974年开始，南非在赛昆达地区开工建设了SASOL-II 厂，并于1980年建成投产。1979年又在赛昆达地区建设了SASOL-III厂，规模与II厂相同，造气能力大约是SASOL-I厂的8倍。随着时代的变迁和技术的进步，SASOL三个厂的生产设备、生产能力和产品结构都发生了很大的变化。目前三个厂年用煤4590万t，其中I厂650万t/年，II 厂和III厂3940万t/年。主要产品是汽油、柴油、蜡、氨、烯烃、聚合物、醇、醛等113种，总产量达760万t，其中油品大约占60%。

2 SHELL公司的SMDS合成工艺

多年来，荷兰皇家Shell石油公司一直在进行从煤或天然气基合成气制取发动机燃料的研究开发工作。尤其对一氧化碳加氢反应的Schulz- Flory聚合动力学的规律性进行了深入的研究，认为在链增长的alpha值高的条件下，可以高选择性和高收率地合成高分子长链烷烃，同时也大大降低了低碳气态烃的生成。在1985年第五次合成燃料研讨会上，该公司

宣布已开发成功F-T合成两段法的新技术—SMDS(Shell Middle Distillate Synthesis)工艺，并通过中试装置的长期运转。

SMDS合成工艺由一氧化碳加氢合成高分子石蜡烃—HPS(Heavy Paraffin Synthesis)过程和石蜡烃加氢裂化或加氢异构化—HPC(Heavy Paraffin Coversion) 制取发动机燃料

两段构成。Shell公司的报告指出，若利用廉价的天然气制取的合成气(H2/CO = 2.0)为原料，采用SMDS工艺制取汽油、煤油和柴油产品，其热效率可达60%，而且经济上优于其他F-T 合成技术。

Shell公司采用自己开发的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(～C50)，其链增长alpha值可控制在0.80～0.94之间。HPS技术采用管式固定床反应器。为了提高转化率，合成过程分两段进行。第一段安排了3个反应器。第二段只设一个反应器。每一段设有单独的循环气体压缩机。大约总产量的85%在第一段生成，其余15%在第二段生成。反应系统操作参数如下：合成气组成H2/CO=2.0，反应压力2.0 MPa～4.0MPa，反应温度200℃～240℃，全过程CO转化率：95%，单程单段CO转化率40%。

3 中科院山西煤化所浆态床合成技术的开发

多年来山西煤化所对铁系和钴系催化剂进行了较系统的研究。共沉淀Fe-Cu催化剂(编号为ICC-IA)自1990年以来一直在实验室中进行固定床试验，主要目的是获得动力学参数。Fe-Mn催化剂(ICC-IIA、ICC-IIB)和钴催化剂(ICC-IIIA、ICC-IIIB、ICC- IIIC)的研究集中在催化剂的优化和动力学研究以及过程模拟。其中ICC-I型催化剂用于重质馏分工艺，ICC-II型催化剂用于轻质馏分工艺。ICC-IA催化剂已经定型，实现了中试放大生产，并进行了充分的中试验证，完成了累计4000小时的中试工艺试验，稳定运转1500小时，满负荷运转达800小时。ICC-IIA型催化剂也已经实现中试放大生产，在实验室进行了长期运转试验，最长连续运转达4800小时。此外，中科院山西煤化所还对ICC-IIIA钴催化剂进行了研究和开发。目前，用于浆态床的ICC-IA和ICC-IIA催化剂成本大幅度下降，成品率明显提高，催化剂性能尤其是产品选择性得到明显提高，在实验室模拟验证浆态床装置上，催化剂与液体产物的分离和催化剂磨损问题得到根本性的解决，从而从技术上突破了煤基合成油过程的技术经济瓶颈。

1999～2001年国家和中科院加大了对浆态床合成油技术攻关的投入力度，2000年中科院山西煤化所开始筹划建设千吨级浆态床合成油中试装置，2001年6月完成中试装置设计，7月开始施工，2002年4月建成，到2004年6月累计运行3000小时，各个技术环节运转畅通，实现了长周期稳定运转，为工业装置的建设提供工程数据和积累运行经验。

千吨级浆态床合成油中试装置的反应器内径350mm、静液高14m、总床高25m，最大气量860m3/h，最大生产能力500～900吨/年。反应器自动连续内部过滤，内部列管水蒸汽移热系统，二维环管气体分布系统，器外催化剂浆液预处理系统。

从2005年底开始，煤化所在国家、地方政府以及一些大型煤矿企业的鼎力支持下成立了中科合成油有限公司，并开始了工业示范装置的建设，共建设了三套16 万吨规模的铁基浆态床工业示范装置，到2009年已全部建设完工，其中山西潞安的装置已于近期顺利开车成功，并产出合格油品。

4 兖矿煤制油技术开发

兖矿集团下属公司上海兖矿能源科技研发有限公司自2002年下半年起开始费-托合成煤间接液化的研究开发工作，目前已成功开发出具有自主知识产权的低温费-托合成煤间接液化制油技术，并于2004年11月完成4500t粗油品/a低温F-T合成、100t/a催化剂中试装置试验，装置连续平稳运行4706h，累计运行6068h。与中石化北京石化研究院合作进行了中试产品的提质加氢开发工作，2005年8月“煤基浆态床低温费-托合成产物加氢提质技术”通过了中国石油与化学工业协会组织的技术鉴定。在完成中试后，兖矿集团目前正在

进行充矿榆林100万t/a工业示范装置建设工作，充矿榆林煤制油项目总体规划分两期进行。一期:年产油品500万t，首先建设100万t/a工业示范装置;二期:年产油品1000万t。项目建议书于2004年7月完成，2006年2月国家发改委批准同意项目开展前期工作，2006年4月在陕西省榆林市榆横煤化学工业园举行了充矿煤液化项目场前工程奠基仪式。按计划于2009年底建成并投料试车。

国内外工业催化剂的开发情况

国际上费-托合成钴和铁催化剂已经工业化应用的只有Sasol（铁、钴）、Shell（钴）两家，还有其他的一些公司也有这方面专利，但没有听说投入大规模工业应用，只是在中试装置上使用，这些公司主要分为以下几种：大的石油公司如Exxon Mobil（钴）、Statoil（钴）、BP（钴）、Conoco（钴）、Chevron（钴）；专业做合成油的公司如Rentech（铁）、Syntroleum （钴）；还有一些专业做催化剂的公司如Johnson Matthey（铁、钴）、Albemarle（铁、钴）等。总体来说，基本上都是开发合成油技术的公司自己开发催化剂，都有自己的专利，很少用其他人的催化剂，而一些专业做催化剂的厂家凡是对外卖的催化剂都会稍差一些（有好的，你有钱也买不到，都是专供，有产权保护，老外很重视信誉，给你开发的产品绝对不会再给第二家用）。

以上这些国外的公司除了催化剂公司外，不会单独卖催化剂，如果卖，都是和合成油技术一起打包转让，但大部分公司根本不会卖这样的技术，例如Sasol跟中国合作的间接液化项目，一些关键工艺技术和催化剂技术是不给中国的。

在国内有很多科研院所以及企业的研发部门在做费-托合成催化剂相关研究，中科院系统的有大化所（与BP合作，也为中石化开发钴基催化剂）和煤化所（铁、钴）；高校系统很多，但大部分都是做做研究，属于小打小闹型，做得好的（已经应用到至少中试装置上）的很少；企业方面，中石化、中石油、中海油所属的一些研究院和催化剂公司也有做相关研究的，除此之外，还有兖矿（铁）、神华（铁）、凯迪电力（钴）、金巢国际（铁、钴）等，还有一些企业是跟上述一些科研院所、企业及高校合作开发的，这里就不提了。总体来说，在国内，现在有实力做大规模工业应用的费-托合成催化剂的单位屈指可数，只有兖矿和煤化所，就算是到千吨级和万吨级中试装置这一步的也不多，其中用钴基催化剂的就更少了。我所了解的，已经到中试装置这一步的就三家，煤化所在山西潞安的装置有一条固定床中试侧线，用的是煤化所孙予罕老师课题组开发的钴基催化剂，中石化在镇海的天然气液化装置采用的是固定床钴基催化剂，规模是10吨/天，还有就是金巢国际在陕西宝鸡的一套固定床中试装置，采用了自己开发的钴基催化剂（同时也开发了铁基催化剂，是跟国内一家高校合作开发的）。

以上简单介绍了一些关于现有国外和国内的费-托合成催化剂的情况，下面我再简单说一下这些催化剂的使用情况。在这之前，有两个概念需要澄清一下，一个就是催化剂的使用寿命，说到一个催化剂使用寿命是两年，不是说这个催化剂在装置上就可以连续不停的运转这么长时间，实际上中间还包括必要的再生和活化过程，还没有哪家催化剂不需要这些过程就可以连续不停的运行两年以上的，Sasol和Shell也做不到。如果一个催化剂在运行期间经过必要的再生活化能连续使用两年不更换已非常不错了。催化剂的再生活化是非常重要的一个技术，Shell、Sasol、Syntroleum有这方面的专利，有兴趣的朋友可以去查一下。另一个需要说明的就是催化剂寿命短是个比较复杂的问题，往往是使用过程中非催化剂自己的问题造成了催化剂使用寿命缩短，如原料发生变化（气体不纯，有杂质引入）、操作不当、工艺条件（反应条件）选择不当或发生变化和波动等等这些问题都会引起催化剂寿命减少，所以不能将催化剂寿命减少简单归结于催化剂本身质量和性能问题。

对国外费-托合成催化剂来说，钴基催化剂已经工业化的就两家，其他的最多就是中试装置。Sasol在卡塔尔的浆态床反应器用的是钴基催化剂，中试装置上是没有问题的，但是放大后发现产量上不去，检查的结果是因为催化剂强度不够，磨损严重，催化剂和蜡的分离装置不能有效过滤催化剂，催化剂流失严重，催化剂使用寿命减少，而且严重影响了下游工艺。据说这些问题现在已经解决，但是产量仍然达不到设计指标，不知道Sasol是怎么搞的，这么多年的经验，竟然在自己最拿手的地方栽跟头，不过相信他们能解决。Shell在马来西亚的天然气液化装置用的是钴基催化剂，1993年开始运行，中间出过一次大事故，检修后2000年又重新开车了，到现在也快十年了，催化剂都换了好几代了，他们的催化剂应该是现在工业上使用的最好的钴基催化剂（由于是固定床，所以对强度要求没有Sasol那么严格），经过必要的再生活化，用两年没有问题。对于其他一些公司的催化剂，我所了解的大部分中试装置很少运行两年以上的，所以就不好说催化剂寿命怎么样，但是有一点，一个催化剂在实验室首先要运行千小时以上没问题才能放到中试装置上使用，所以，这些中试装置上的催化剂应该性能还可以，但是看看Sasol和Shell就知道，中试过关还远远不够。

对于国内的费-托合成催化剂，在实验室研究出来的我就不说了，没什么可说的。你把氧化铝或氧化硅载体泡在硝酸钴里，再拿出来晾晾烧烧也能做出活性还说得过去的催化剂，各位别笑，国内大部分实验室里做的工作就是这样的，要么就是拿点新鲜玩意儿和新鲜材料做做催化剂，表征一下，再测个活性和选择性就发文章了，有太多这样的文章，有兴趣可以查一下，但这和工业应用差太远了，没办法，这和国内大环境有关。好在国内还有一批人在认真做工业化的催化剂。国内做到中试的就几家，兖矿的铁基催化剂是从Sasol传下来的，虽然还没有大规模用，但中试装置已经运行了很长时间，大装置上也不会有太大问题，就看国家什么时候批了，兖矿还没有做出工业应用的钴基催化剂，不过在上海的实验室好像在做一些研究。煤化所的钴催化剂用在潞安的固定床侧线，前段时间刚出产物，现在还不好判断寿命怎么样，但他们在实验室小装置上已经运行了很长时间了，没问题才会上到中试装置的，希望他们能做好。中石化在镇海的天然气液化装置采用的是固定床钴基催化剂，规模是10吨/天，运行的还算可以。另外就是金巢国际了，运行了几个月，他们自己开发的钴基和铁基现在情况都还可以，没见明显失活迹象，比做对比用的国外两家公司的催化剂要好，但还需要满负荷运行长时间才能看出到底如何。

谈谈我对费-托合成催化剂一些简单认识

对于铁基催化剂而言，具有催化活性的晶相是铁碳化物，其他晶相没有催化一氧化碳加氢反应活性或者活性较低，如果铁和助剂形成明显的其他晶相的化合物，那么催化活性就会很差。对于钴基催化剂而言，唯一的具有催化一氧化碳加氢活性的是金属钴，其他形式的钴大部分情况下没有活性。

铁基催化剂采用的常用助剂为铜、钾、锰以及二氧化硅等。在焙烧后的铁催化剂中铁是以三氧化二铁（或高分散无定形的铁氧化物）形式存在，助剂以各自的氧化物形式存在，在还原态（一氧化碳气氛或合成气气氛下还原）的催化剂中，铁大部分以铁碳化物形式存在；铜大部分以金属铜形式存在，起到促进还原的作用（如果铜和铁形成铜铁复合氧化物，铁的还原性反而降低）；钾大部分以K2O形式存在，起到给电子助剂的作用，有助于一氧化碳离解；锰的作用复杂一些，有助于铁的分散、抑制碳化等，一般以锰氧化物或者锰铁尖晶石形式存在；二氧化硅一般起到结构性助剂作用，有助于铁的分散、铁晶相及催化剂骨架结构的稳定。在实际使用的催化剂中，上述这些组分大部分是以提到的这些晶相结构存在，但他们和铁之间肯定都存在一定的相互作用，这种相互作用虽然不是简单的物理接触作用，但也不至于强到能形成较强的化学键（或金属键）。这种相互作用是比较复杂的，不是很

容易说清楚，也没有一种合适的手段能表征这种相互作用的存在。如果没有这种相互作用，助剂就起不到助催化作用，各种组分在苛刻的反应条件下结构也不稳定，容易流失，但大部分情况下，相互作用如果太强，甚至助剂和铁形成了某种化合物，催化剂活性反而下降（这也不是绝对的，上面提到的锰就可以和铁形成某种尖晶石结构，反而有助于催化剂的活性和寿命提高，总之要具体情况具体分析）。因此，一般铁基催化剂的助剂含量都比较低（一般重量百分比在5%以下，二氧化硅除外，含量有时较高，可达20%），助剂含量较高时容易和铁之间形成化合物，反而使催化剂性能下降。

对于钴基催化剂而言，一般除了钴和载体之外，会添加贵金属助剂（Pt、Ru、Re等）和金属氧化物（La、Ce、Zr、Mn、Th以及碱土金属等金属的氧化物）助剂。在还原态的钴催化剂中，贵金属以金属形式存在，一般具有促进还原（通过氢溢流作用）作用、促进钴分散作用以及和钴形成双金属协同效应；金属氧化物以氧化物形式存在，作用比较复杂，有的起到促进钴分散的作用，有的能降低钴和载体之间的相互作用，有的有助于抑制钴烧结、有的有助于催化剂结构稳定。催化剂的载体和这些助剂都与钴存在一定的相互作用，但和铁基催化剂一样，要控制这种相互作用不能太强。其实对于钴基催化剂来说，主要问题还在于如何控制钴和载体之间的相互作用，催化剂中的钴分散度、颗粒大小、结构稳定性以及催化剂的活性寿命等都和这种相互作用有很大的关联，举个例子，这种相互作用有助于钴的分散，但如果这种作用太强，分散度太好，一方面较小的钴颗粒容易烧结，引起催化剂活性寿命降低，另一方面钴和载体之间会形成一定的化合物，很难还原。因此，如何控制这种相互作用到合适的程度是比较复杂的问题，要是详细讲，三天三夜也讲不完，也不是这个帖子要讨论的问题。钴基催化剂的助剂含量一般也较低，贵金属助剂由于价格的原因一般重量百分比在1%以下，氧化物助剂除了个别的（如Zr），一般重量百分比含量都在5%以下，这样做的目的和铁基催化剂一样。

总之，要避免使助剂在催化剂中和钴或者铁之间形成化合物（形成较强的化学键或金属键），除非这种化合物的存在有助于提高催化剂性能。

我再说说催化剂中各组分的晶形结构在反应条件下的稳定性问题。催化剂一般都经过了高温焙烧（至少350度），有一定的水热稳定性，在典型的费-托合成反应条件下（200-250度，2MPa左右），催化剂中活性组分和助剂的结构还是比较稳定的，不太容易发生晶形结构破坏，金属离子流失的现象，否则，催化剂性能会下降得很快，那么这种催化剂根本就是不合格的。高温费-托合成（350度）采用的熔铁催化剂是经过高温熔融的，结构稳定性也比较好。但是，有一点是可以肯定的，在费-托合成反应条件下，催化剂在高压一氧化碳和氢气的作用下会有一定的相转变和结构重构现象发生，比如铁会在不同碳化铁物相之间转变，金属钴会存在结构重构现象，这种结构变化一般发生在反应初期，到反应后期，结构会逐渐稳定，这种现象从某种程度来说对催化剂性能是有好处的。另一方面，反应所产生的水和产物肯定是对催化剂有不好的影响（比如氧化作用，堵塞催化剂孔道，阻碍一氧化碳、氢气以及产物在催化剂活性中心表面的吸附和脱附等），这种影响的原因有很多，跟催化剂结构组成、反应条件、产物组成都有关系，减少这种影响的方法也有很多，这也是费-托合成催化剂研究的一个重要方向。

再介绍一下现在工业用的费-托合成催化剂失活的原因。

先介绍一下铁基催化剂，我所知道的引起铁基催化剂失活的主要原因包括以下几种：1）积碳，这是引起铁基催化剂失活的一个主要原因，因为铁基催化剂中一般含有钾助剂，钾有助于一氧化碳离解，增加长链烃的选择性，降低甲烷选择性，但同时也会有一些副作用，比如有助于一氧化碳发生歧化反应（2CO=C+CO2）或积碳反应（CO+H2=C+H2O）（这两个反应一般在温度较高、一氧化碳分压较高的情况下容易发生），另一方面铁基催

化剂的活性中心是碳化铁（还原时采用CO或合成气有助于形成碳化铁），所以这也造成在铁的表面容易过渡碳化形成积碳。这里给大家提供一张发生积碳后的铁基催化剂的电镜图片（下图），可以明显发现在铁晶粒表面形成了一层积碳。

引起铁催化剂积碳的原因主要有反应温度过高（飞温），压力过高，一氧化碳分压过高（一氧化碳比例过高，一般铁基催化剂适合的合成气氢气比一氧化碳比例在0.7到1.7之间，一氧化碳比例较高的时候更容易发生积碳）以及催化剂没有还原好。铁基催化剂积碳后会造成催化剂活性降低（碳覆盖在了铁的晶粒表面），也会造成催化剂强度降低，更容易磨损和粉化，造成催化剂活性组分流失或使催化剂床层阻力增大。一般发生积碳后，如果情况不严重，可以采用高压氢气或低氧处理催化剂，可以部分去除催化剂中的积碳，但是如果积碳严重，造成催化剂颗粒破碎粉化，那么基本上催化剂就废掉了，必须更换催化剂。

可以采用一些方法减少铁基催化剂的积碳，如降低钾的含量，提高催化剂中铜的含量可以减少积碳；提高一些结构性助剂（二氧化硅，二氧化硅的加入方式也有讲究）的含量增加催化剂的骨架强度可以降低积碳对催化剂强度的影响；也有研究表明锰助剂也有助于降低积碳的可能性；除此之外，改变反应条件（使反应条件更温和），提高反应器的移热效果，注意控制反应器的温度和压力波动也可降低发生积碳的可能性。

2）催化剂被氧化，一般在转化率较高时，反应器中的水分压较高，在温度较高时，这会造成催化剂被氧化，一般增加铜的含量、控制反应转化率会减少这种可能性；还有一种情况就是合成气中氧含量提高也会造成催化剂被氧化（这种情况容易被观察到，也很少发生）。如果催化剂被氧化了，经过重新还原，催化剂可以恢复。

3）反应产物如生成的重质蜡会堵塞催化剂孔道，造成催化剂活性降低，如果发生这种情况，一般提高一点温度，增加空速就能解决这个问题。

4）催化剂中毒，一般是合成气没有净化好，如硫含量较高会引起催化剂中毒失活，这种情况应该尽量避免（硫的含量要尽量控制在5ppm以下，最好控制在ppb级），一旦中毒，除了重新还原和更换催化剂没别的办法。

对于钴基催化剂来说，一般引起失活的主要原因有以下几种：

1）硫中毒，这个上面讲过，比较麻烦，钴比铁更怕硫中毒，往往一旦中毒就没有办法完全恢复（重新还原不能完全恢复），只能更换催化剂。

2）细小晶粒的金属钴的烧结，由于钴是负载到在载体上的，钴的分散度较高，晶粒较小，小的钴晶粒在高温还原时、反应初期或者反应温度压力过高时容易烧结增大，造成活性位数目减少。一般来说，控制反应温度不要过高，增加钴的负载量，选择合适的载体可以减少这种可能性，这种情况的发生过程一般较为缓慢，一旦发生是不可逆的。

3）反应生成的重质蜡会堵塞催化剂孔道，这跟铁的情况基本是一样的。

4）在高转化率和高水分压下金属钴被氧化，这种情况对于钴催化剂来说比较严重，也是由于钴是负载到载体上，钴和载体存在一定相互作用，在高水分压下，钴容易被氧化形成一些很难再还原的钴-载体复合氧化物，我们专门做过这方面研究，如果水分压较低，氧化程度不高，可以通过重新还原恢复催化剂活性，但如果水分压较高，氧化严重的话，这种氧化过程是不可逆的，还原也不能恢复催化剂，催化剂必须更换。我们曾经有一种氧化铝负载的钴催化剂在反应过程中发现活性降得很厉害，重新还原也不行，当时没有分析出什么原因，把催化剂卸出来时发现有些催化剂表面没什么，但催化剂内部已经变成浅蓝或蓝灰色，表征了一下发现是催化剂被氧化了（形成钴-载体复合氧化物，是浅蓝色或蓝灰色），但当时并没有发生飞温的情况，后来分析是转化率过高，催化剂内部热量积聚，散热效果不好，热量不能及时散出来，就造成催化剂内部被氧化，而外部没有变化，这种热量积聚也不能及时反应到反应器的热电偶上，所以没有发现飞温的情况。可以采取一些措施避免这种情况的发生，降低转化率、提高钴的负载量、选择合适的修饰过的载体以及在催化剂中添加一

些贵金属助剂以及氧化物助剂等方法都可减少这种情况发生的可能性，除此之外，提高反应器的移热效果、调整催化剂的形状和大小也很重要。

总体来说，催化剂失活的原因是很多也是比较复杂的，具体情况要具体分析，要联系催化剂的使用工况来分析，甚至要把催化剂取出来做一些表征。我上面所介绍的也不一定完全，还请大家多指正。

最后谈谈硫对费-托合成催化剂的一些影响

硫离子是较强的配体，很容易与费-托合成催化剂中的活性金属发生反应形成没有催化活性的金属硫化物，MxS，M为Fe或Co，引起催化剂中毒失活。（实际上大部分金属催化剂对硫都很敏感）

硫对钴基和铁基催化剂都有影响，对钴的影响更大一些，一般原料气里含有500ppm的硫就会造成催化剂活性显著降低，工业要求原料气中硫的含量要低于5ppm，甚至要求是ppb级，这就对煤气化工段的气体净化部分要求较高（煤气化这块是煤间接液化投资比例最大的一块，其中气体净化占不少比重）

除了在气体净化工段尽量脱硫外，也有一些耐硫含量比较高的催化剂开发出来，主要是在催化剂中添加一些助剂，一方面这些助剂可以先于活性金属与硫作用，另一方面可以在硫与活性金属之间形成一道屏障。比如说铁基催化剂中Mn助剂就有耐硫中毒的作用，钴催化剂中可以添加少量的硼提高催化剂的耐硫中毒能力。

在工业上如果气体净化达不到要求，还可以采用一种方法来减少催化剂的硫中毒，这种方法主要适用于固定床反应器，就是让反应器上部的部分催化剂充分吸收反应气体中的硫，牺牲这部分催化剂，保护下部的大部分催化剂，但这种方法只是权宜之计，不能长时间操作。对于铁和钴基催化剂，都有研究得出少量的硫对催化剂反而有好处，但发表的文献仅限于实验室，专利也有一些。

其实对于这个问题要分为两种，一种是合成气中含硫（主要以硫离子形式存在，如H2S，COS等），这种情况下，高于5ppm可以肯定对于催化剂没有好处。

还有另外一种情况，也是文献和专利中主要针对的情况，就是催化剂本身含有少量的硫，主要以硫酸根离子形式存在，我了解的大部分提到少量硫对催化剂有好处的公开的文章和专利都属于这种情况。

研究结果确实表明，少量的硫酸根离子存在（这里要注意，如果是硫离子，情况不一样，对催化剂没好处）对催化剂活性（仅仅是活性，选择性会有改变，产物会偏向低碳数组分）会有好处。

为什么要研究催化剂含有硫的影响呢（合成气中的硫的影响基本上已经成定论，而且合成气中脱硫相对来说容易一些），对于钴基催化剂主要是两方面原因，一是活性组分和助剂的原料问题，有时候不得不用一些硫酸盐，这种情况相对好避免一些，可以尽量使用非硫酸盐原料，但总有避免不了的，洗也洗不彻底，所以总会残留一点硫酸盐；二是载体的问题，比如说氧化铝载体，在载体生产过程中经常会引入硫酸根（至少国内厂家是这样，国外厂家工艺更好，载体的硫含量控制得比较好，如果要用钴基负载的催化剂，还是选用国外的载体保险一点）高温也烧不完全。对于铁基催化剂，主要是原料和催化剂成型过程中添加的粘合剂会不可避免的引入一些硫酸根离子，经过焙烧也不能完全去除。因此，就有必要研究这些硫的存在对催化剂的影响。

费托蜡应用

费托合成蜡用途 费托合成蜡属于高分子惰性物质,具有粘度低,软化点高,熔点高等特性,润滑性能优异,在工业生产中应用广泛。 具体归纳如下： 1）在聚氯乙烯及聚烯烃加工中，由于具有十分优异的外部润滑作用和较强的内部润滑作用,与聚乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯等的相容性好,因此,作为PE\PP\PVC等挤出,压延,注射加工的润滑剂,可提高加工效率,防止和克服薄膜,管材,片材粘结,提高成品的平滑度和光泽度,改善成品外观.用量相较于聚乙烯蜡有极大的降低。 2）在聚氯乙烯复合热稳定剂中应用，相较于石蜡、聚乙烯蜡等润滑剂，能在较低的添加量条件下，能提供长时间、高稳定的润滑效果。有效降低加工扭矩，降低生产能耗，提高生产效率。制品的表面物理性状显著提高，耐老化程度提高。 3）用作电缆绝缘材料的加工助剂,极大改善加工性能,增加产品表面平滑度和光滑泽度，费托蜡的化学惰性可提高产品的耐老化程度，产品的抗析出性能优异. 4）在热熔胶中能有效调节热熔胶的起始凝固温度和固化时间，调节热熔胶的塑性及拉伸性能，防止胶剂在使用前发生粘附。低粘度，高熔点费托蜡可降低聚合物及树脂粘度，利于树脂的高效混合和热熔胶的泵运送过程，同时保持聚合物及树脂程度的表面湿润程度。 5）作为橡胶加工助剂,可提高填充剂的扩散性速率,挤压成型速率,使其脱模便利.作为橡胶防护蜡组份，能与其它成份形成有效的协调保护层，极大提高制品的使用期和应用性能。 6）耐光和耐化学性能好.可作颜料的载体,改进油漆油墨的耐磨性,改善颜料和填料的分散性.防止颜料沉底.可作油漆,油墨的分散剂.提高涂层的抗刮和耐磨性能。 7）作为天然或合成纤维的柔软剂和润滑剂,可改善耐磨性,撕裂强度,防皱力和免烫衣服的缝纫性,调整触感度. 8）可以替代植物蜡及其它介质，作为包覆及释放介质，用于食品及药品生产。在化妆品方面，可用于基础护肤品及彩妆化妆品。 9）可提高纸张的光泽度,持久度,硬度和抗磨损性能,可增强耐水及耐药物性,增加纸张美感. 10）可用于制皮鞋油,蜡烛,蜡笔,皮革光亮剂,等产品.

第七章 费托合成

第七章 F-T合成试题 一、填空题 1、F T合成是和在1925年首先研究成功的。 2、20世纪50年代初期，中国建成了一个F-T合成工厂即。 3、F-T合成可能得到的产品包括和，以及、。 4、F-T合成催化剂分为和。 5、复合催化剂采用制成。 6、沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为、和。 7、液态油通过蒸馏分离可得到和。 8、SASOL一厂工艺经净化后的煤制合成气分两路进入 和。 9、在F-T合成中，反应器类型有多种，在SASOL厂生产中使用了和两种装置。 10、催化剂组成为9.0～Fe；0. 9%K／硅沸石-2，硅沸石-2具有，具有较小的， 有利于。 11、熔铁型催化剂主要应用的装置是。 12、铁催化剂是活性很好的催化剂，用在固定床反麻器的中压合成时，反应温度为。 13、柴油的十六烷值约为，汽油的辛烷值为。 14、F-T合成原料气中新鲜气占，循环气占。 15、SASOL二厂工艺流程中净化后的合成气经反应后，合成产物首先．将反应生成 的和冷凝下来。水经氧化得和，液态油经、 可得汽油。 16、在SMFT合成模试工艺流程中一段反应器为，采用；二段反应器为，采用， 对一段产物进行改质以提高油品质量和收率，简化后处理工序。 17、F-T合成采用沉淀铁催化剂的固定床反应器，空速为；采用熔铁催化剂的气流床 反应器，空速为。 二、名词解释 1、F-T合成法 2、MFT合成

3、SMFT合成 4、担载型催化剂 5、熔铁型催化剂的制备原理 6、积炭反应 三、判断正误 1、单一催化剂主要有钌、镍、铁和钴．其中只有钌被用于工业生产。（） 2、SASOL一厂的合成产物中的蜡经减压蒸馏可生产中蜡(370～500℃)和硬蜡(>500℃)， 可分别加氢精制。（） 3、SASOL一厂工艺的气流床反应器主要产物为柴油。（） 4、F-T合成反应温度不宜过高，一般不超过400℃，否则易使催化剂烧结，过早失去 活性。（） 5、当合成气富含氢气时，有利于形成烷烃。（） 6、用含碱的铁催化剂生成含氧化合物的趋势较大，采用低的V(H2)/V(CO)比，高压和大空 速条件进行反应，有利于醇类生成，一般主要产物为甲醇。（） 7、积炭反应为放热反应。（） 8、从动力学角度考虑，温度升高，反应速度加快，同时副反应速度也随之加快。（） 9、SASOL一厂流程中将冷凝后的余气先脱除C02．二厂流程中将余气直接分离，然后进 行深冷分离成富甲烷、富氢、C2和C3～C4馏分，可以获得高产值的乙烯和乙烷组分。 （） 10、浆态床反应器结构复杂，投资费用高。（） 11、气流床反应器由反应器和催化剂沉降室组成。（） 12、原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量少，易使 催化剂床层温度降低。（） 四、回答问题 1、简述F-T合成的反应原理。 2、F-T合成应中铁系催化剂包括哪些类型? 3、简述复合催化剂的作用。 4、简述F-T合成反应需在等温条件下进行的原因。

-合成氨原料气的制备方法

年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 CO变换 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作 为产品。所以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代 传统的铜氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。 按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化

费托合成工艺学习分析报告本科

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： (1) (2) 生成烯烃： (3) (4) 副反应 生成含氧有机物： (5) (6) (7) 生成甲烷： (8) 积碳反应： (9) 歧化反应：

(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。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图错误!未指定顺序。反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 固定床反应器（Arge反应器） 由于催化剂到冷却界面的传热距离限制，固定床式反应器要想法设法增大表面积。早期由于管式反应器直径过大而采取了层炉式反应器，然而由于散热和催化剂利用效率的问题而不被广泛使用。随后的发展趋势就是反应器内“管”越来越多、越来越细；1955年Sasol公司开发了内含2052根直径50毫米“管”的固定床反应器；1990年Shell公司开发了内含26150根直径26毫米“管”的反应器。而“管越多、越细”，反应器的效率和生产能力也越高（这点后面要提到）。 这种反应器优点易于操作运行，产品易于分离，适用于蜡生产；但是缺点也很明显，由于此类反应器温度分布不均，其温度需要控制在较低水平，影响反应速率和产率，以及因此带来的对于催化剂细度的要求，使得催化剂利用效率低，用量大；同时反应器由于承受压降厚度较大，铁催化剂定期更换要求复杂的网络结构，加大了设备成本。 浆态床反应器

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。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。此时SASOL的三座工厂的综合产能已经大约为760万吨/年。由于SASOL 生产规模较大，尽管经历了原油价格的波动但仍保持赢利。南非不仅打破了石油禁运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费托合成技术工业化的国家。1992和1993年，又有两座基于天然气的费托合成工厂建成，分别是南非Mossgas 100万吨/年和壳牌在马来西亚Bintulu 的50万吨/年的工厂。 除了已经运行的商业化间接液化装置外，埃克森－美孚（Exxon-Mobil），英国石油（BP-Amoco），美国大陆石油公司（ConocoPhillips）和合成油公司（Syntroleum）等也正在开发自

费托蜡

费托蜡 费托（Fischer Tropsch）蜡是亚甲基聚合物，是碳氢基合成气或天然气合成的烷烃。最初费托工艺是用来合成石油产品的替代品，目前该工艺主要应用于碳氢基合成气或天然气转化为合成燃料。费托蜡由90～95％的常规石蜡烃组成，其余的是在分子末端有分支的叔烃和甲基烃。 费托（FT）合成就是指将一氧化碳和氢气，在高压下，加上独特的催化剂合成烷烃的一种生产过程。根据下游产品（如燃料、润滑油、蜡）的要求，FT工艺可以合成不同链长度的烷烃，并采取蒸馏的办法分离烷烃。 费托蜡具有高熔点、低粘度、硬度大等特点，在许多应用领域都有非常出色的表现。 主要应用特性： 塑料行业：费托蜡可以应用到塑料加工中，如注塑、挤出以及造粒行业。费托蜡在色母粒和改性塑料生产过程中，在混料时有助于填料的分散和出色滑爽性。可以用作PVC的外润滑剂，低黏度能提高产品的生产速度，在混料时有助于颜填料的分散特别在高粘度体系的挤出中有较好的任用，比普通PE蜡添加量少40--50%，而且能显著提高制品表面光泽。在使用浓色时，熔化的费托蜡可以有效地润湿染料，降低挤出粘度。 油墨和涂料：当以微粒状粉末使用在油墨中，可以提高应用材料的耐磨性、抗皱性。应用在涂层时，可以起到起皱效果，在微粉状态使用时能形成条纹和水纹起皱效果。在加入粉末涂料树脂，在挤出过程中起润滑作用，可降低螺杆扭矩，减少能耗提高生产效率。 胶粘剂：是EVA基热熔胶所使用的理想合成蜡。高熔点的蜡能够提高胶粘剂的耐热性和快干性。 在胶粘剂应用中，费托蜡的特点是: 1、直接通过CO和H2合成，无任何污染和味道，并且通过美国FDA认证，可以直接使用在食品接触的热熔胶行业。 2、该产品在高温时粘度低，能够提高热熔胶的流动性，增强对粘结表面的浸润度。 3、具有较高的凝结点，能够提高热熔胶的耐热性。 4、针入度小，可以提高热熔胶的强度。 5、碳分布范围比较窄，开口时间比较小，快干性好。化学结构: 较短侧链的长链脂肪族烃，与石蜡或微晶蜡的结构完全类似。 生产工艺: 一氧化碳和氢气在一定的压力、温度和催化剂条件下合成，分馏，溶剂抽提和漂白。根据需要，可以改变最终产品的分子量大小，从而可以得到从类似液体石蜡的单体烃到类似聚乙烯蜡的高熔点蜡，有其它天然蜡或其它合成蜡所不具有的特殊性能。 性质: 具有比石蜡更好的电性能，更高的熔点和硬度,更窄的馏分。根据需要，可以改变最终产品的分子量大小，从而可以得到从类似液体石蜡的单体烃到类似聚乙烯蜡的高熔点蜡，有其它天然蜡或其它合成蜡所不具有的特殊性能。 主要用途: 在光泽方面可取代巴西棕榈蜡。各种塑料的内、外润滑剂用于生产杜洛克松蜡，开发更广泛的用途。

合成氨工艺流程

合成氨工艺流程标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到~，送入脱硫塔，用溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机~后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到~MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。

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+1H2==C n H2n+2+nH2O(1) n+1H2+2nCO==C n H2n+2+nCO2(2) 生成烯烃： nCO+2n H2==C n H2n+nH2O(3) n H2+2nCO==C n H2n+nCO2(4) 副反应 生成含氧有机物： nCO+2n H2==C n H2n+nH2O(5) nCO+(2n?2)H2=C n H2n O2+(n?2)H2O(6) n+1CO+2n+1H2==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+C O2(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。 由于温度不同，高低温工艺采用的反应器也有所不同，低温工艺主要采用固定床反应器、浆态床反应器；高温工艺主要用循环流化床、固定流化床反应器。 下面关于首先报告我对反应基本流程的认识 首先无论何种反应器都需要先将合成气和循环气加热到一定温度后输入反应器，再经过均布装置将合成气均匀散开，之后进入反应段。由于炉内反应基本为强放热反应，对于低温工艺需要设置通水的管道利用水汽蒸发转移热量提高效率，而高温工艺由于强烈的对流换热所以并不要求特殊的冷却系统。 反应段过后主要是催化剂回收和产品分离的问题，这一点主要是利用旋分器、重力沉降（反应中催化剂结团结块）等方式。图1为反应器的基本结构示意图 图1反应器基本结构示意图 这里再简要报告我对以上提到的四类反应器认识 2 46 5 3 1 1-合成气注入通道；2-均布段；3-冷却管道；4- 反应段；5-分离段；6-输出通道；（吴尧绘制）

助剂过滤技术用于费托蜡精制过程的分析

助剂过滤技术用于费托蜡精制过程的分析 发表时间：2019-10-24T16:31:38.753Z 来源：《科学与技术》2019年第11期作者：韦恩懿王海河 [导读] 对费托蜡的特性以及生产费托蜡所需要的生产条件进行分析，总结出了影响费托蜡精制的主要原因，并根据这些原因提出了相应的改进方法。 内蒙古垣吉化工有限公司 010300 摘要；费托合成蜡在工业生产中有着十分重要的作用，对于我国重工业和载人航天事业的发展都有着一定的促进作用，所以我国正在大力研发对于费托合成蜡的精制技术。本文主要对助剂过滤技术在费托合成蜡精制方面的原理和制作工艺流程进行了介绍，并对费托蜡的特性以及生产费托蜡所需要的生产条件进行分析，总结出了影响费托蜡精制的主要原因，并根据这些原因提出了相应的改进方法。 关键词：费托蜡；助剂过滤技术；过滤机；预涂 费托蜡是费托合成反应之中一个主要的产物，费托蜡相比普通石蜡具有支链较少、结晶度高的特点，所以能够很好地渗入到高粘度的大分子链条中，费托蜡在我国各项工业中都有一定的使用，尤其在塑料加工行业，费托蜡发挥了无可替代的作用。但是当前我国对于费托蜡的生产精制还存在着一定的问题，所以需要不断改良生产制作技术，才能不断提升费托蜡品质。 一、助剂过滤处理费托蜡技术简介 1.基本原理 助剂过滤技术主要是在费托蜡进行生产过滤之前，技术人员将一定浓度的助滤剂预涂液来回通过过滤机表面元件，从而让助滤剂在过滤机元件表面架桥，让一层具有复杂多孔的稳定过滤层粘结在元件表面过滤网上，之后再让费托蜡来回经过过滤层进行过滤处理，这样一来就能有效地将费托蜡中的催化剂颗粒拦截在过滤层之外，让费托蜡得到更好的提纯，费托蜡的品质也能很好的提高。助剂过滤技术主要就是让所需过滤液体在过滤机表面进行过滤处理，从而让整个过滤过程变得更加深度化和精致化，过滤所得的过滤物质纯度也更加高，并且能够在一定程度上降低生产成本，不断提高企业生产效率。 2.助滤剂 在工业生产过程中，工厂所使用的最常见的助滤剂就是硅藻土和活性白土，这两种助滤剂都能形成很好地过滤层，但是硅藻土粒径要比活性白土要大上很多，所以硅藻土这种助滤剂所形成的过滤层面空隙率较大，并且硅藻土所形成的过滤层面当受到压力时，还能够保持它原有的结构，所以在实际生产中硅藻土这种助滤剂也相对稳定。但是硅藻土过滤精度没有活性白土高，所以过滤物所提纯的浓度不高。活性白土的粒径就相对比较小，所以活性白土所形成的空隙就没有硅藻土发达，生产效率相对较低。但是活性白土的吸附性比较强，能够很好地吸附费托蜡中的催化剂颗粒，从而达到很好地提纯效果。在实际生产中，可以将硅藻土和活性白土按照一定的浓度比例进行调配，从而形成一种全新的混合助剂，活性白土在硅藻土中的融合，能够形成一种更加稳定，吸附能力更强的助滤剂，同时还能对费托蜡中存在的色素进行吸附，在提高了费托蜡的品质基础上还提高了费托蜡的色度。 3.过滤机 我国为了更好的进行过滤操作研发出了多种过滤机来对不同性质的液体进行过滤，例如转鼓式过滤机、板框式压滤机等等。经过近几年的实际生产研究，对比了各种过滤机在费托蜡精制过程中的实际效果，发现叶式过滤机在费托蜡精致时的效果最好，所以选择一个合适的过滤机加上合适的过滤机能够在一定程度上提高费托蜡过滤纯度，不断提高费托蜡精制品质，企业也能获得更多的经济利润。 二、费托蜡精制工艺流程 1.预涂 在企业生产过程中，预涂这项工作环节主要是为后期的工作做好准备，在预涂工艺环节当中，首先将硅藻土和活性白土分别加入到装有费托蜡的预涂罐中，从而能够配置出浓度在百分之二到百分之五左右的预涂液，并将这些预涂液搅拌均匀。当制作好预涂液后，有关生产人员就可以利用预涂泵将预涂液传送到过滤机当中。当预涂液对过滤机进行一次预涂之后还会重新返回到预涂罐中，这所以预涂液就能不断地进行循环，让助滤剂在过滤机滤网表面架桥形成一层滤饼层，工作人员需要等到系统压差达到一定的数值或者经过一段时间循环后停止预涂操作。 2.过滤循环及出蜡 当经过预涂处理之后，就开始实际操作，将原料罐中含有催化剂的费托蜡通过抽水泵传送到过滤机当中，这样一来费托蜡就能通过过滤机滤网表面，费托蜡中所含有的催化剂颗粒也就会被拦截，之后再将过滤后的费托蜡传送到原料罐当中，这样费托蜡就能经过多次循环过滤，所得到的纯度也就更高。工作人员在费托蜡循环过程中对费托蜡进行按时检测，当发现费托蜡浓度符合精制标准时，则将停止过滤循环，将过滤后的费托蜡进行出料处理，将滤液转送到滤液罐中进行保存。 3.退料、吹饼以及排渣 费托蜡过滤循环在进行的过程中，费托蜡中催化剂颗粒成分会不断被拦截在过滤饼层内，所以就会导致过滤通道被堵塞，滤饼内通道体积也不断的减小，系统在过滤过程中出现的阻力也会大大增加，让过滤机的压差不断提高，所以导致了系统整体过滤效果不但降低。所以工作人员要在过滤过程中不断对系统内部压差进行检测，当发现压差达到一定指标时，要停止运行整体循环系统，并且将过滤机中的残留费托蜡液体退回到原料罐当中。之后工作人员再使用一些惰性气体对滤饼进行吹干处理。当滤饼被吹干之后，上面的一些细小颗粒也就能被更好地去除，所以在吹干滤饼之后，工作人员将开启甩渣电机进行暴饼操作，之后在将过滤机底层的盖子打开，将一些滤渣进行排出处理。 三、影响费托蜡精制的因素 1.费托蜡本身的特性 费托蜡在生产过程中会受到生产工艺的影响，所以在费托蜡内部会存在一定的水分，但是水的存在会对费托蜡的过滤过程造成一定的影响，费托蜡在精制过程中往往处于一个较高温的环境下，所以费托蜡中的水分在这种高温环境下会迅速气化，所以这就会导致过滤机中的压力急剧增加，在这种压力的作用下，过滤机中的一些元件会出现变形的情况，而且这种压力还会将滤渣压入滤饼空隙当中，导致了孔隙的堵塞，实际过滤效果也会明显的降低。同时费托蜡中的水分在遇冷之后会进行液化，这样就会导致助剂产生“泥化”现象，这会对滤饼层造成破坏，降低了过滤精度。所以在费托蜡实际生产过程中，工作人员要对费托蜡中的水含量进行严格把控，同时也要让费托蜡在原料

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。此时SASOL的三座工厂的综合产能已经大约为760万吨/年。由于SASOL 生产规模较大，尽管经历了原油价格的波动但仍保持赢利。南非不仅打破了石油禁运，而且成为了世界上第一个将煤炭液化费-托合成技术工业化的国家。1992 和1993年，又有两座基于天然气的费-托合成工厂建成，分别是南非Mossgas 100万吨/年和壳牌在马来西亚Bintulu 的50万吨/年的工厂。 除了已经运行的商业化间接液化装置外，埃克森－美孚（Exxon-Mobil），英国石油（BP-Amoco），美国大陆石油公司（ConocoPhillips）和合成油公司（Syntroleum）等也正在开发自己的费-托合成工艺，转让许可证技术，并且计划在拥有天然气的边远地域来建造费-托合成天然气液化工厂。 F-T合成的主要化学反应 F-T合成的主反应： 生成烷烃：nCO+(2n+1)H2 = CnH2n+2+nH2O 生成烯烃：nCO+(2n)H2 = CnH2n+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 积炭反应：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。

聚乙烯蜡PE蜡详解

聚乙烯蜡(PE蜡) 聚乙烯蜡（PE蜡），又称高分子蜡简称聚乙烯蜡。因其优良的耐寒性、耐热性、耐化学性和耐磨性而得到广泛的应用。正常生产中，这部分蜡作为一种添加剂可直接加到聚烯烃加工中，它可以增加产品的光泽和加工性能。作为润滑剂，其化学性质稳定、电性能良好。聚乙烯蜡与聚乙烯、聚丙烯、聚蜡酸乙烯、乙丙橡胶、丁基橡胶相溶性好。能改善聚乙烯、聚丙烯、ABS的流动性和聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯的脱模性。对于PVC和其它的外部润滑剂相比，聚乙烯蜡还具有更强的内部润滑作用。 质量指标 外观：白色，粉末状/片状/块状 密度：0.93 – 0.98 用途及行业 1.浓色母料与填充母粒在色母料加工中做分散剂，广泛用于聚烯烃色母粒。与聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯等树脂有很好的相溶性，并具有十分优异的外部润滑和内部润滑作用。 2. PVC型材，管材，复合稳定剂在PVC异型材，管材，管件，PE.PP成型加工过程中做分散剂，润滑剂和光亮剂，增强塑化程度，提高塑料制品的韧性和表面光滑度.并在PVC复合稳定剂的生产中广泛应用。 3. 油墨耐光和化学性能好，可作颜料的载体，可改进油漆、油墨的耐磨性，改善颜料和填料的分散性，有良好的防沉降作用，可作油漆、油墨的平光剂，使制品有好的光泽和立体感。 4 蜡制品广泛用于地板蜡，汽车蜡，上光蜡，蜡烛，蜡笔等各种蜡制品的生产中，提高蜡制品的软化点，增加其强度及表面光泽度。 5. 电缆料用作电缆绝缘材料的润滑剂，可增强填充剂的扩散，提高挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利。 6. 热熔制品用于各种热熔胶，热固性粉末涂料，马路标志漆，划线漆的，做分散剂，有良好的防沉降作用，并使制品有好的光泽和立体感。 7 橡胶作为橡胶加工助剂，可增强填充剂的扩散，提高挤压成型速率，增大模具流量，脱模便利，提高产品脱膜后的表面光亮度及光滑度。

合成氨工艺流程

工艺流程说明： 将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到1.9~2.0Mpa，送入脱硫塔，用A.D.A.溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机12.09~13.0Mpa后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到30.0~32.0 MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。 上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。 二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。 CO变换：一氧化碳对氨催化剂有毒害，因此在原料气进入合成氨工序之前必须将一氧

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

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％。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。

热熔胶膜成分分析,配方生产工艺及技术开发

热熔胶膜成分分析，配方生产工艺及技术开发导读：热熔胶以其无毒，污染小，制备方便等优点成为胶粘剂市场的发展方面，本文本主介绍了热熔胶的背景，分类，重点介绍了ＥＶＡ热熔胶配方的组成，以及市面上常见产品等，本文中的配方数据经过修改，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。 EVA热熔胶广泛应用于机械化包装、家具制作、制鞋、无线装订、电子元件及日常用品粘接，禾川化学引进国外高端配方破译技术，专业从事EVA 热熔胶成分分析、配方还原、研发外包服务，专业为胶黏剂相关企业提供一整套配方技术解决方案。 一、背景 热熔胶是以热塑性树脂或热塑性弹性体为主要成分，添加增塑剂、增粘树脂、抗氧剂、阻燃剂及填料等成分，经熔融混合而制成的不含溶剂的固体状粘合剂。因其无毒、无环境污染、制备方便等优点成为胶粘剂市场发展的方向，世界年产量一直处于上升趋势，其增长速度在各类胶粘剂中为最高，品种越来越多样化，应用也越来越广泛。 乙烯与醋酸乙烯共聚物( EVA) 热熔胶制备方法简便，广泛应用于机械化包装、家具制作、制鞋、无线装订、电子元件及日常用品粘接，迅速成为热熔胶粘剂中应用最广、用量最大的一种。1960 年由美国杜邦公司首先实现工业生产，命名该商品为Elvax，之后，UCC、USI、Bayer、ICI、Monsanto 等公司相继生产该类产品。

EVA热熔胶凝聚力大，熔融表面张力小，对几乎所有的物质均有热胶接力，且具有优良的耐药品性、热稳定性、耐候性和电气性能，粘接迅速、应用面广、无毒害、无污染等特点而被“绿色胶粘”，引起越来越多的关注。 禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。 样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！ 二、EVA热熔胶 2.1 EVA胶黏剂的组成 2.1.1 EVA树脂 EVA热熔胶的主体树脂是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA），由乙烯与醋酸乙烯酯经高压本体聚合法或溶液聚合法制造，一般为无规结构。主体树脂EVA 的分子结构、相对分子质量及其分布等对热熔胶的粘接性能有决定性的影响。 1）醋酸乙烯酯（VA）含量的影响 由于醋酸乙烯酯（VA）是极性基团，随着含量提高，对界面的粘接力增大，柔韧性变好。但VA本身内聚强度较差，且在EVA 强度中居于主导地位，当含量超过一定界限时，粘接强度会下降。VA含量越少，熔点和结晶温度越高；MI