第七章F-T合成現(xiàn)代化工系王銳

背景隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，世界各國(guó)石油、天然氣用量加大，將出現(xiàn)短缺現(xiàn)象，尤其是石油，許多國(guó)家靠國(guó)外進(jìn)口來維持。相對(duì)于石油、天然氣，煤的儲(chǔ)量比較豐富，如何將煤轉(zhuǎn)化為人們所需要的各種燃料及各種化工產(chǎn)品，費(fèi)托(F-T)合成解決了這個(gè)問題。F-T合成是FFischer和HTropsch在1925年首先研究成功的-該法是用煤制合成氣獲得一氧化碳和氫氣并在金屬催化劑上合成出脂肪烴和含氧化合物。F-T合成可能得到的產(chǎn)品包括氣體和液體燃料，以及石蠟、水溶性含氧化合物(如：醇、酮類等)、基本的有機(jī)化工原料(如乙烯，丙烯，丁烯和高級(jí)烯烴等)。一、F-T合成的化學(xué)反應(yīng)F-T合成原理二、影響F-T合成反應(yīng)的因素三、F-T合成催化劑2.烯烴的生成反應(yīng)3.醇類的生成反應(yīng)

4.醛類生成反應(yīng)

一、F-T合成的化學(xué)反應(yīng)1.烷烴的生成反應(yīng)5.積炭反應(yīng)化學(xué)平衡:溫度升高．對(duì)F-T合成反應(yīng)不利。而積炭反應(yīng)為吸熱反應(yīng)．升高溫度有利于積炭反應(yīng)的發(fā)生.過高的溫度易使催化劑超溫?zé)Y(jié)，縮短了使用壽命動(dòng)力學(xué)角度考慮:溫度升高，反應(yīng)速度加快，同時(shí)副反應(yīng)速度也隨之加快。操作溫度取決于所用催化劑。二、影響F-T合成反應(yīng)的因素1.反應(yīng)溫度2.反應(yīng)壓力增大壓力，F(xiàn)-T合成反應(yīng)速度加快，但副反應(yīng)速度也加快。過大的壓力降低了催化劑的活性，需要高壓容器，設(shè)備的投資費(fèi)用高；壓力增太，能耗隨之增大增加空間速度，可提高其生產(chǎn)能力，并有利于及時(shí)移走反應(yīng)熱，防止催化劑超溫。但空速增大，能耗增大?？账龠^小，不能滿足生產(chǎn)需求。4.氣體組成原料氣中的(CO+H2)含量高，反應(yīng)速度快，轉(zhuǎn)化率高，但反應(yīng)放出的熱量多，易使催化劑床層溫度升高。原料氣中V(H2)／V(CO)的比值高，有利于飽和烴的生成；V(H2)／V(CO)的比值低，有利于生成烯烴及含氧化合物。

3.空間速度鐵、鈷、鎳和釕（沉淀鐵催化劑、熔鐵型催化劑）

為了提高活性和選擇性，還加入了各種助劑和載體，載體的加入，導(dǎo)致了催化劑中的金屬組分高度分散，并提高了催化劑的抗燒結(jié)性。三、F-T合成催化劑復(fù)合催化劑F-T合成催化劑單一催化劑Fe、Co、Fe-Mn等與ZSM-5分子篩混合組成的復(fù)合催化劑

首先：復(fù)合催化劑可以將F-T合成的寬餾分烴類由C1-C40縮小到C1～C11，抑制了C11以上的高分子量烴類的生成。其次，復(fù)合催化劑還大幅度提高了汽油餾分C5-C11的比例，并且合成產(chǎn)物中基本上不含有含氧化合物。所以復(fù)合催化劑將得到廣泛的應(yīng)用。

三、F-T合成催化劑鐵系催化劑用在固定床反應(yīng)器的中壓合成時(shí)，反應(yīng)溫度為220～240℃鐵催化劑加鉀活化，具有比表面積高和熱穩(wěn)定性好的結(jié)構(gòu)，可用的載體為Al2O3、CaO、MgO、SiO2、ZSM-5分子篩．其操作溫度為220～340

℃,操作壓力為1～3MPa。分類沉淀鐵催化劑熔鐵型催化劑燒結(jié)型催化劑擔(dān)載型催化劑其特點(diǎn)是活性較小，有很好的機(jī)械強(qiáng)度．主要用于氣流床反應(yīng)器。Fe-Cu-K催化劑

Fe-Mn-K催化劑

Fe-Cu-K/隔離劑催化劑磁鐵礦為主體，配以氧化物助劑MgO、Cr2O3、RE2O3。南非SASOL公司工廠中固定床采用的燒結(jié)鐵催化劑為Fe3O4、CuO、ZnO的均勻混合物。將F-T合成催化劑的話性組分浸漬在載體上形成高度分散的催化劑。即，使用高表面積的沸石分子篩作為載體，