煤資源化學(xué)-費(fèi)托合成

1、煤的費(fèi)托合成制作人：目錄1、費(fèi)托合成的概念2、費(fèi)托合成的歷史3、費(fèi)托合成的原理4、費(fèi)托合成的工藝流程5、費(fèi)托合成的前景展望第一章 費(fèi)托合成的定義 費(fèi)托合成(Fischer-Tropsch synthesis)是煤間接液化技術(shù)之一，簡(jiǎn)稱為FT反應(yīng)，它以合成氣(CO和H2)為原料在催化劑和適當(dāng)反應(yīng)條件下合成以烴類為主的液體燃料的工藝過(guò)程。第二章 費(fèi)托合成的發(fā)展歷史 費(fèi)托合成是由德國(guó)化學(xué)家Franz Fischer 和Hans Tropsch開(kāi)發(fā)。早在第二次的世界大戰(zhàn)期間，德國(guó)便實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)，年生產(chǎn)能力達(dá)66萬(wàn)噸。但在隨后的幾十年 ，由于經(jīng)濟(jì)原因這些裝置大都停產(chǎn)。到了20 世紀(jì)70年代 ，隨著石

2、油危機(jī)的出現(xiàn)和環(huán)保要求的不斷提高 ，合成氣經(jīng)費(fèi)托法制合成油(GTL)又重新進(jìn)入了人們的視野。 1955年至1984年，南非共建成3座間接液化廠，年處理煤炭座間接液化廠，年處理煤炭4600萬(wàn)噸，產(chǎn)品760多萬(wàn)噸，其中油品占60%。 1985年，新西蘭間接液化廠建成，年產(chǎn)57萬(wàn)噸汽油。 1993年，馬來(lái)西亞建成天然氣基SMDS技術(shù)間接液化廠，年產(chǎn)50萬(wàn)噸合成油。 2004年，我國(guó)神華集團(tuán)和寧煤集團(tuán)與南非索沃公司和荷蘭殼牌公司達(dá)成協(xié)議，分別在陜西和寧夏分別初步建設(shè)兩座年產(chǎn)300萬(wàn)噸的間接液化廠，目前正在建設(shè)之中。這一合作有望填補(bǔ)我國(guó)在這一方面的空白。南非沙索間接液化廠荷蘭殼牌公司間接液化廠第三章 費(fèi)

3、托合成的原理 費(fèi)托合成的主要原料是合成氣。合成氣的主要成分是CO和H2 ，可以通過(guò)煤、天然氣、生物質(zhì)等為原料經(jīng)氣化獲得。CO和H2在催化劑和高溫高壓條件下反應(yīng)得到直鏈烷烴、烯烴，還有的醇、醛、少量芳香烴類等。2.2.烯烴的生烯烴的生成成3.3.醇類的生成醇類的生成4.4.醛類醛類的的生成生成1.1.烷烴的生烷烴的生成成22nn2nCOHCnH 2nCOOnHHC1)H(2n nCO22nn2OnHHC1)H(2n nCO222nn2222nn2nCOHC)H1( 2nCOnOHnOHHCnn2122) 1(2HnCO2122) 1() 1() 12 (COnOHHCHnCOnnnOnH1)(2

4、n1)CO(n2122COHHCHnnOnH) 1() 12(2122COHHCHnCOnnn5.5.積炭反積炭反應(yīng)應(yīng)22COCCO2.2.烯烴的生烯烴的生成成1.1.烷烴的生烷烴的生成成22COCCO3.3.醇類的生成醇類的生成4.4.醛類醛類的的生成生成2.2.烯烴的生烯烴的生成成1.1.烷烴的生烷烴的生成成22COCCO5.5.積炭反積炭反應(yīng)應(yīng)3.3.醇類的生成醇類的生成4.4.醛類醛類的的生成生成2.2.烯烴的生烯烴的生成成1.1.烷烴的生烷烴的生成成22COCCO費(fèi)托反應(yīng)主要化學(xué)反應(yīng)費(fèi)托合成的反應(yīng)機(jī)理 費(fèi)托合成的反應(yīng)機(jī)理復(fù)雜，目前仍在探究之中。認(rèn)可度較大的費(fèi)托合成機(jī)理共有4種：碳化物

5、機(jī)理，含氧中間體縮聚機(jī)理，CO插入機(jī)理和雙中間體機(jī)理。費(fèi)托合成四種經(jīng)典機(jī)理費(fèi)托合成的催化劑 在費(fèi)托合成中催化劑是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，催化劑的不同能夠很大程度上影響合成效率。除此之外，它還能夠影響產(chǎn)物成分的比例。因此，費(fèi)托合成的改進(jìn)主要也集中于新型催化劑的開(kāi)發(fā)，這也是在催化劑領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)。 費(fèi)托合成催化劑的活性金屬主要是第族過(guò)渡金屬元素，由于價(jià)格和催化性能等原因，目前工業(yè)化的催化劑主要是 Fe系催化劑和 Co 系催化劑。 Fe系催化劑對(duì)水煤氣變換反應(yīng)具有高活性，鏈增長(zhǎng)能力較差，有利于生成低碳烯烴，反應(yīng)溫度高時(shí)催化劑易積炭中毒。Co系加氫活性與Fe系相似，具有較高的F-T鏈增長(zhǎng)能力，反應(yīng)過(guò)程

6、中穩(wěn)定且不易積炭和中毒，產(chǎn)物中含氧化合物極少，水煤氣變換反應(yīng)不敏感等特點(diǎn)，但鈷系催化劑必須在低溫下操作，使反應(yīng)速率下降，而且價(jià)格較高。目前在費(fèi)托合成中使用的催化劑主要是多金屬?gòu)?fù)合型催化劑。第四章 費(fèi)托合成的工藝流程合成氣的制備F-T合成制備烴類1. 合成氣的制備除德國(guó)之外, 我國(guó)是研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用煤氣化技術(shù)最多的國(guó)家, 涉及到固定床、流化床、氣流床等各種方法。下面便分別介紹幾種以煤作為原料制備合成氣的工藝流程。殼牌公司煤氣化工藝流程兗礦集團(tuán)煤氣化工藝流程2. F-T合成工藝流程 目前世界上掌握合成油技術(shù)的生產(chǎn)商主要有兩家，其中一家是南非的Sasol公司，另一家是荷蘭Shell公司。 Saol開(kāi)發(fā)

7、的先進(jìn)循環(huán)流化床合成工藝，簡(jiǎn)稱SAS。每年消耗4590萬(wàn)噸低質(zhì)煤，生產(chǎn)458萬(wàn)噸燃油(15萬(wàn)桶/日)和310萬(wàn)噸化工產(chǎn)品。合成油占南非總?cè)加褪袌?chǎng)的40。 荷蘭Shell公司經(jīng)多年開(kāi)發(fā)，已擁有世界先進(jìn)的天然氣制合成油技術(shù)，即中間餾分油合成技術(shù)，簡(jiǎn)稱SMDS。該工藝將傳統(tǒng) FT 技術(shù)和分子篩裂化或加氫裂化相結(jié)合生產(chǎn)高辛烷值汽油或優(yōu)質(zhì)柴油。Sasol公司SAS工藝流程殼牌公司SMDS工藝流程第五章 費(fèi)托合成的前景展望 眾所周知，我國(guó)是一個(gè)“富煤、少氣、貧油”的國(guó)家。近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)對(duì)石油的需求越來(lái)越大，2012年中國(guó)石油總消費(fèi)量為4.9億噸，其中進(jìn)口量便達(dá)到了2.7億噸。對(duì)于石油進(jìn)口的依賴性給我國(guó)的經(jīng)濟(jì)安全、能源安全和國(guó)防安全帶來(lái)了隱患。 因此，大力發(fā)展以煤為原料，將其轉(zhuǎn)變成液體油品并盡快實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化是緩