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。
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,浆态床反应器比管式固定床反应器结构简单、易于制作,而且价格便宜易于放大。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。
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。 关于工业化生产操作应用中可能遇到那些技术问题,欢迎大家讨论。 |