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1、LOGO 费费托合成生产产人造石油的化学工艺艺 流化床反应应器 费费托合成(FTS)简简介 费费托合成：CO 在固体催化剂剂作用下非均相氢氢化 生成不同链长链长 的烃类烃类 混合物和含氧化合物的反应应 以煤为为原料，经过经过 气化生成合成气，然后经经FTS 制取液体产产品，被称为为煤的“间间接液化法” FTS反应应作为为煤炭间间接液化过过程中的重要反应应， 近半个世纪纪来受到各国学者的广泛重视视 目前FTS已成为为煤间间接液化制取各种烃类烃类 及含氧 化合物的重要方法之一 FTS历历史背景 时间发展进程主要研究者 1923 发现CO和H2在铁类催化剂上发生非均相催化反应,可合成 直链烷烃和烯烃
2、为主的化合物,其后命名为FTS F.Fischer和 H.Tropsch 1936 常压多级过程开发成功,建成第一座以煤为原料的FTS油 厂, 4000104L/a 德国鲁尔化学 公司 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 日本与中国锦 州石油六厂 1944 中压法过程中采用合成气循环工艺技术,FTS合成油厂进一 步发展 德国 1945后 FTS受石油工业增长的影响,其工业化发展受到影响 19525104t/a煤基FTS合成油和化学品工厂建成前苏联 FTS历历史背景 时间发展进程主要研究者 19534500t/a的铁催化剂流化床合成油中试装置
3、建成 中国科学院原大连石 油研究所 1955 建立以煤为原料的大型FTS合成厂，采用Arge固 定床反应器，中压法，沉淀铁催化剂 Sasol公司 1970 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油 品的概念 荷兰Shell公司 1970 浆态床反应器技术、MTG工艺和ZSM-5催化剂开 发成功 美国Mobil公司 1980 Sasol建成投产，中压法，循环流化床反应器， 熔融铁催化剂 Sasol公司改进 Kellogg CFB FTS历历史背景 时间发展进程主要研究者 1982 Sasol 建成投产，中压法，循环流化床反应器，熔 融铁催化剂 S
4、asol公司 1982 提出将传统的FTS与沸石分子筛相结合的固定床两段 合成工艺（MFT工艺） 中国科学院山西煤 炭化学研究所 1985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 1993 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50104t/a液体 燃料，包括中间馏分油和石蜡 荷兰Shell公司 1994 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 FTS技术现术现 状 南非Sasol公司的低温铁铁系催化剂剂固定床、低温 铁铁系催化剂剂浆态浆态 床、高温铁铁系催化剂剂循环环流
5、化 床、高温铁铁系催化剂剂固定流化床和低温钴钴系催 化剂浆态剂浆态 床费费托合成技术术。 荷兰兰Shell公司的钴钴系催化剂剂固定床费费托合成技 术术。 美国Rentech公司的低温铁铁系催化剂浆态剂浆态 床费费 托合成技术术。 美国Syntroleum公司的的自热热重整(ATR)工 艺艺和钴钴系催化剂浆态剂浆态 床费费托合成技术术。 FTS技术现术现 状 中国中科合成油公司的铁铁基浆态浆态 床费费托合成技 术术。 中国山东兖东兖 州矿业矿业 集团团的低温铁铁系催化剂浆态剂浆态 床和高温铁铁系催化剂剂固定流化床费费托合成技 术术。 中国神华华集团团的煤基浆浆态态床和低温浆态浆态 床费费托 合成
6、技术术。 FTS反应应机理 FTS产产品分布 典型FTS合成产产品的组组成与分布 组成 / wt%列管固定床循环流化床 甲醇(C1) 510 LPG(C2C4) 12.533 汽油(C5C12) 22.539 柴油(C13C19) 15 5 软蜡(C20C30) 234 硬蜡(C30 以上)182 含氧化合物47 人造石油 人造石油是指由煤、煤焦油、石油重质馏质馏 分或 页页岩油在高温、高压压和催化剂剂的作用下与氢氢起 反应应而成粗制品，再经经加工而制成各种轻质轻质 石 油产产品。 制备备工艺艺： 煤、油页页岩或油砂的低温干馏馏法， 煤间间接液化法， 煤直接液化法等。 FTS生产产人造石油的化
7、学工艺艺 反应应器： 固定床反应应器 浆态浆态 床反应应器 流化床反应应器 FTS反应应的特点表明: FTS反应应器选择选择 必需满满足 散热热性能好原料气分布均匀易制造维护维护 等要 求 流化床反应应器 循环环流化床(CFB) 循环环流化床 (CFB)反应应器由4 部分组组成：反应应 器、沉降漏斗、 旋风风分离器和多 孔金属过滤过滤 器 流化床反应应器 原料气从反应应器底部进进入，与立管中经经滑阀阀下 降的热热催化剂剂流混合，将气体预热预热 到反应应温度 ，进进入反应应区。大部分反应热应热 由反应应器内的两 组换热组换热 器带带出，其余部分被原料气和产产品气吸 收。催化剂剂在较宽较宽 的沉降
8、漏斗中，经经旋风风分离 器与气体分离，由立管向下流动动而继续继续 使用。 循环环流化床反应应器特点 初级产级产 物烯烃烯烃 含量高 相对对固定床反应应器产产量高 在线线装卸催化剂剂容易装置运转时间长转时间长 热热效率高压压降低反应应器径向温差低 流化床反应应器 固定流化床(FFB) 固定流化床反应应 器是一个带带有气 体分配器的塔，流 化床为为催化剂剂， 床层层内置冷却盘盘 管，配有从气相 产产品物流中分离 催化剂剂的设备设备 流化床反应应器 FFB反应应器上方提供了足够够的自由空间间以分离出 大部分催化剂剂，剩余的部分催化剂则剂则 通过过反应应器 顶顶部的多孔金属过滤过滤 器被全部分离出并返
9、回床层层 由于催化剂颗剂颗 粒被控制在反应应器内，因而催化剂剂 回收系统统可取消，除节节省投资资外，冷却更有效， 也增加了总总的热热效率 由于FFB反应应器的直径可远远大于CFB反应应器，安 装冷却盘盘管的空间间增加了50%以上，这这使得转转化 率更高，产产能也得到提高 流化床反应应器 FFB与CFB的相对对投资费资费 用和能量效率 反应器 反应器数压力 / MPa 相对容量 / % 能量效 率 / % 能耗 / % 反应器 气体循环 总容量 CFB32.510010010061.9100 FFB22.546788763.644 FFB22.349718274.741 循环环流化床FTS工艺艺 循环环流化床FTS工艺艺 Syntroleum 公司工艺艺 美国Syntroleum公司开发发的GTL工艺艺使用含N2 稀释释合成气为为原料，采用循环环流化床反应应器及 专专利钴钴基催化剂剂，在190232和2.13.5MPa 下合成气在大空速下无循环环回路一次通过过，避 免了N2的聚集，减少了加氢氢裂解步骤骤，而且操 作压压力也较较低 该该工艺设备简单艺设备简单 ，操作容易，建造费费用较较低， 装置规规模不大就可产产生效益，目前已完成中试试 反应应器对对比 LOGO
