1、第八章 煤的间接液化8.18.2间接液化对煤质的要求 8.3费托合成的基本原理 8.4费托合成工艺及反应器 8.5煤间接液化的发展趋势及方向F-T合成技术简介第八章 煤的间接液化8.18.2间接液化对煤质的要求 8.3费托合成的基本原理 8.4费托合成工艺及反应器 8.5煤间接液化的发展趋势及方向F-T合成技术简介第八章 煤的间接液化相对于煤直接液化而言的，指将煤全部气化产生合成气(CO+H2)，再以合成气为原料在一定温度、压力和催化剂下合成液体燃料或其他化学产品的过程。煤间接液化三、什么是能源管理体系（三、什么是能源管理体系（1 1）标准框架标准框架煤气化催化合成产品分离改制加工 8.1 F
2、-T合成技术简介F i s c h e r 和Tropsch研究CO和H2的反应,得到直链烃类1955年、1980年及1982年先后建起三座大型煤基合成油厂1936年年1955 1986年年1923年年1996年年Mobil公司20世纪80年代开发MTG技术新西兰建成57万吨/年工业装置鲁尔化学公司建成第一个间接液化厂到1944年德国共有9套生产装置Shell公司80年代，成功开发合成两段法技术SMDS年产50万吨合成油工厂 8.1.1 F-T合成技术发展2002年千吨级/年浆态床中试平台20世纪80 年代固定床两段法合成MFT工艺20世纪90 年代煤基合成油中间实验;SMFT工艺的模拟试验;
3、催化剂进行了长周期运行1951锦州煤间接液化装置启动神华、山西潞安、内蒙伊泰三个示范厂2006年 8.1.2 我国煤间接液化的发展2008年高温浆态床铁基催化剂工业化生产2016年单套规模最大的年产400万吨神华宁煤试车成功2013年9月18日，国家发改委正式批复神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化示范项目。是“十二五”期间国家发改委核准的第一个煤炭深加工项目。总投资估算550亿元人民币，年均销售收入266亿元，年合成油品405.2万吨。中科合成油负责油品合成和油品加工装置两大核心装置的工艺包编制、总体设计、基础设计和详细设计工作，采用中科合成油技术有限公司自主研发的高温浆态床费托合成和油品加工
4、技术。8.1.2 我国煤间接液化的发展神华宁煤发展宁煤400万吨/年间接液化厂宁东能源化工基地夜景神华宁煤GSP气化炉出厂照片神华宁煤煤炭间接液化项目现场图400万吨煤炭间接液化示范项目夜景内蒙古伊泰山西潞安8.18.2间接液化对煤质的要求 8.3费托合成的基本原理 8.4费托合成工艺及反应器 8.5煤间接液化的发展趋势及方向F-T合成技术简介第八章 煤的间接液化煤的灰分要低于15%煤的可磨性要好，水分要低煤的灰融点：固定床-越高越好;流化床-小于1300成浆性能要好1243 8.2 间接液化对煤质的要求煤间接液化的原料是CO和H2，故可以用任何廉价的碳资源进行煤气化。但为了得到合格的原料气，
5、一般采用弱黏结或不黏结性煤进行气化。8.18.2间接液化对煤质的要求 8.3费托合成的基本原理 8.4费托合成工艺及反应器 8.5煤间接液化的发展趋势及方向F-T合成技术简介第八章 煤的间接液化焦油、酚、氨硫磺、CO2 产品精制CH4、H2C2、C3、C4烷烃、烯 烃汽油、正烯烃柴油石蜡基重油 固体蜡含氧化合物反 应 热 8.3.1 合成过程及反应煤气化煤气净化、水煤气变换合成 反应产品分离 8.3.1 合成过程及反应l 烃类生成反应CO+2H2(-CH2-)+H2O l 水气变换反应 CO+H2O H2+CO2 2 CO+H2(-CH2-)+CO2 l 烷烃生成反应 nCO+(2n+1)H2
6、 CnH2n+2+n H2O 2nCO+(n+1)H2 CnH2n+2+n CO2 (3n+1)CO+(n+1)H2O CnH2n+2+(2n+1)CO2 nCO2+(3n+1)H2 CnH2n+2+2n H2O l 烯烃生成反应 nCO+2nH2CnH2n+nH2O 2nCO+nH2CnH2n+nCO2 3nCO+nH2OCnH2n+2nCO2 nCO2+3nH2CnH2n+2nH2O 8.3.1 合成过程及反应F-T合成副反应如下：甲烷化反应 CO+3H2CH4+nH2O 2CO+2H2CH4+CO2 CO2+4H2CH4+2H2O 醇类生成反应 nCO+2nH2CnH2n+1OH+(n-
7、1)H2O (2n-1)CO+(n+1)H2CnH2n+1OH+(n-1)CO2 3nCO+(n+1)H2OCnH2n+1OH+2nCO2 8.3.1 合成过程及反应 醛类生成反应 (n+1)CO+(n+1)H2CnH2n+1CHO+nH2O (2n+1)CO+(n+1)H2CnH2n+1CHO+2nCO2 生成碳的反应 2COC+CO2 CO+H2C+H2O 不同的反应条件及不同的催化剂条件下，合成反应能得到不同组成的反应产物。产物中不同碳数的正构烷烃的生成几率随链的长度增加而减小，正构烯烃则相反，产物中异构烃类很少。P 反应移向长链烃，压力过高，有利于含氧化合物T 反应有利于短链烃生成H2
8、 有利于烷烃；CO 烯烃和含氧化合物的增加三、能效对标活动的分类（三、能效对标活动的分类（2 2）低温费托合成产品高温费托合成产品F-T合成产品 主要产品柴油，75%石脑油、液化气高品质石蜡汽油、柴油、溶剂油高附加值的烯烃、烷烃、含氧化合物等化学品 8.3.1 合成过程及反应 8.3.2 费托合成反应机理 费托反应机理可分为几类：一是CO解离吸附的，如碳化机理；还有是CO非解离吸附的，如含氧体缩聚机理，CO插入机理等。目前认为，在典型费托合成催化剂上CO均能容易地解离，并在催化反应初期阶段，该过程是催化活性表面形成的主要条件，是F-T合成中最基本的步骤。同时，形成的表面碳化物种进一步氢化产生亚
9、甲基物种，而亚甲基物种的聚合促进了碳链的增长。8.3.2 费托合成反应机理CO与金属的配位键模式图C原子上的5孤立电子向催化剂金属原子的空轨道提供电子，形成活化的C-O-键，与活化的氢反应。吸附类型有线形M-C=O和桥形为O=CH2活化吸附，金属原子必须有空d轨道。1、CO和H2在催化剂表面的活性吸附MM 8.3.2 费托合成反应机理2、产物生成机理 费托合成反应是一个复杂的过程，设想在费托合成反应中形成含有C、H、O不同中间体的途径，提出了各种各样的反应机理。表面碳化机理图一、表面碳化机理 表面碳化机理首先由F.Fischer和 H.Tropsch提出。CO首先在催化剂表面离解形成金属碳化物
10、M-C，碳化物经还原形成亚甲基(-CH2-)中间体，然后聚合生成烯烃、烷烃产物。可以解释各种烃类的生成，无法解释含氧化合物及支链产物的生成；不能解释由CO生成表面碳化物的速率明显低于液态烃l烯醇中间体缩聚机理 Anderson和Storch提出了一个较碳化物机理更能详细解释费托合成产物分布的表面烯醇中间体缩聚机理。该理论认为，H2和CO同时在催化剂表面发生化学吸附，反应生成表面烯醇络合物HCOH，链的引发由两个表面烯醇络合物HCOH之间脱水形成C-C键，然后氢化羟基碳烯缩合，链增长通过CO氢化后的羟基碳烯缩合，链终止烷基化的羟基碳烯开裂生成醛或脱去羟基碳烯生成烯烃，而后再分别加氢生成醇或烷烃。
11、8.3.2 费托合成反应机理 一氧化碳插入机理 Picher和Schulz受均相有机金属催化剂作用机理的影响，于20世纪70年代提出了费托合成也可从CO在金属-氢键中插入开始链引发。8.3.2 费托合成反应机理CO插入机理解释了直链烃的形成过程，还可解释含氧化合物的形成过程，但在解释产物中大部分为直链烃而只有少量支链烃时，只能根据产生直链烃和支链烃的相对速率来确定，而这些基元反应的速率到目前为止无法测定。碳烯插入机理 8.3.2 费托合成反应机理 CO在金属表面先解离成表面碳和表面氧，表面氧因催化剂、合成气组成、反应条件的不同而生成H2O和CO2，而表面碳加氢依次生成碳的各种氢化物。碳烯插入机
12、理表面亚甲基生成过程图 链的增长则通过亚甲基和表面的碳烯反应开始，而后通过碳烯的插入完成，而催化剂表面的烷基进行消除，既可生成烯烃使链终止。8.3.2 费托合成反应机理碳烯插入机理烷基中间体机理链增长过程图产物中的烷烃则是由烯烃重新吸附后加氢获得，含氧化合物的生成是由CO插入来完成的。碳烯插入机理烯基中间体机理图碳烯插入机理含氧化合物生成过程图 8.3.2 费托合成反应机理 8.3.2 费托合成反应机理双活性中间体机理 铁基催化剂表面存在两种活性物种，活化的碳原子与可氢化的氧原子（实际还有活化氢原子）。在表面碳上进行烃化反应，而链增长同样是通过CO插入实现。该机理同时考虑了碳化物机理和含氧中间
13、体机理，比CO插入机理解释更多的实验现象。综合机理 F-T合成产物的分布较宽，生成许多不同链长和含有不同官能团的产物。不同官能团的生成意昧着反应过程中存在着不同的反应途径和中间体；另外由于催化剂和操作条件的改变引起产物分布的变化，表明存在着不同的反应途径。链引发产物脱附链增长链终止四、能效对标活动的原则四、能效对标活动的原则有五种可能的方式链引发有六种可能形式 8.3.2 费托合成反应机理原料气H2/CO比影响碳链长度的因素反应温度、H2/CO比、空速压力、铁催化剂碱性影响支链或异构化的因素反应温度、H2/CO比例影响含氧衍生物的因素反应温度、H2/CO比例、压力影响烯烃含量的因素空速、CO/
14、H2比例、催化剂碱性原料气空速操作压力的影响反应温度的影响l l气固相固定床l流化床、气流床l气液固浆态床 8.3.3 合成过程中的影响因素反应器工艺参数对产物特征指标的影响温度较低，重质油和石蜡产率高，甲烷和烯烃产率低中间馏分产率高H2/CO比上升,总转化率下降;高的H2/CO比有利于CH4的生成 8.3.3 合成过程中的影响因素温度/CO转化率烃类选择性/%C5+产 率/g.cm-3烃分布/%（质量）粗 蜡/油C1C2C3C4C518719020121122087.7096.1099.6399.7899.9399.4699.0198.5097.5096.30138.6149.7124.69
15、7.5103.37.796.8011.3415.4018.921.840.821.191.561.864.292.012.563.133.073.051.612.202.642.5383.0388.7682.7177.2773.62 3.74.13.53.33.0反应温度对产品产率与分布的影响（Co/ZrO2/SiO2催化剂）注：反应条件H2/CO=2.0 P=2.0MPa 反应温度不但影响反应速率，而且影响产物分布。升高温度有利于反应物转化率的增加，气态烃产率增加，液态烃和石蜡产率降低。随反应温度升高，CO转化率增加，气态烃产率增加，液成烃和石蜡产率降低。8.3.3 合成过程中的影响因素 F
16、-T合成反应是体积缩小的反应，提高反应压力有利F-T合成活性的提高和高级烃的生成，不同的催化剂和目的产物对系统的压力要求也不一样。通常沉淀铁和熔铁催化剂在常压下几乎没有活性，需要在中压下反应才能进行，随着压力增加，（H2+CO）转化率直线增加。而钴催化剂在常压时就有足够的活性，压力增加，烃类产物产率下降，重质烃类明显增加。操作压力/MPa 产 品 产 率/gm-3C1C4C5200柴油石蜡C5+小计总烃合计00.150.51.55.015.038503333213169733939474338434136373410156070542711713114014513810415518117317
17、8159135钴基合成时压力的影响 8.3.3 合成过程中的影响因素 提高空速意味着装置生产能力或处理量的增加，但会导致（CO+H2）转化率降低，烃分布向低分子量方向移动。气体空速/h-1C O 转化率/%烃类选择性/%烃类产物分布/%C5+产率/g.m-3mw/mo*C1C2C3C4C5+50010001500202287.7075.9020.3119.8199.4699.5299.3898.007.7912.9714.8516.191.842.142.753.634.293.687.8513.613.052.584.326.1083.0378.6470.2360.47138.6117.33
18、0.1813.663.703.491.570.52钴基合成时空速的影响空速增加，CH4比例明显增加，烃产率明显下降，固体石蜡减少，液态烃比例增加.8.3.3 合成过程中的影响因素熔铁催化剂合成时空速的影响转化率和烃类总产率 变化不明显 原料气H2/CO比 以Fe-Cu-k隔离剂催化剂为例，H2/CO比为1.5-4范围内，H2/CO比上升，CO转化率增加而H2转化率下降，总的转化率呈下降趋势，H2/CO比利用比明显下降，高的H2/CO比有利于甲烷生成。8.3.3 合成过程中的影响因素主催化剂助催化剂结构性调变性载体 8.3.4 费托合成催化剂F-T合成催化剂要具有加氢、聚合功能，能与H原子、CO
19、中的C原子形成吸附键，提高反应速率和产物的选择性。加氢作用、吸附CO并使 碳 氧 键削 弱 和 聚合作用增加催化剂的结构稳定性调节催化剂的选择性和增加活性 催化剂活性成分的骨架或支撑体，主要从物理方面提高催化剂的性能八、企业能源管理体系建设步骤（八、企业能源管理体系建设步骤（8 8）主金属的种类与作用 8.3.4 费托合成催化剂 Co、Ni、Fe等过渡金属原子的d轨道有空位，有接受电子能力，能与氢原子以及CO中的碳原子形成较强的吸附键，促使H2和CO的活化，尤其对CO吸附和活化。工业合成中的催化剂主要是铁系和钴系。铁催化剂钴催化剂H2/CO1-22发生水煤气变换反应是否温度220-330160
20、-200压力2-2.5MPa0.1-1.0MPa甲烷产率较低较高CO2产率高很低烯烃/烷烃较高较低石蜡产率较低较高铁系和钴系催化剂操作条件 8.3.4 费托合成催化剂熔铁催化剂T320，以铁矿石或轧钢厂的轧屑，配以助剂电弧炉中制得流化床中使用沉淀铁催化剂T280，低温型催化剂通过水溶液中沉淀制得使用在固定床或浆态床铁基催化剂价格低廉钴基催化剂高活性稳定且不易积碳、中毒，产物中含氧化合物极少，甲烷的产率较高沉淀法制得催化剂助剂催化剂助剂2.2.电子助剂加强催化剂与反应物间的相互作用，碱金属氧化物是F-T合成不可缺少的电子型助剂，铁催化剂加入碱金属后，提高铁表面的电子密度，促进CO的解离吸附，提高
21、CO的转化活性；K等碱金属助剂可削弱H2的吸附，抑制CH4的生成并有利于碳链增长。1.1.结构助剂难还原的无机氧化物，ThO2、MgO、ZnO、Al2O3、Cr2O3和TiO2等，对催化剂的结构特别是对活性表面的形成产生稳定影响、防止熔融和再结晶，增加其稳定性，提高孔隙率、提高催化剂的机械强度。8.3.4 费托合成催化剂载体作用载体作用催化剂重要组成提高活性组分的分散度；增加活性组分的比表面积，防止烧结和再结晶；提高机械强度；改善热稳定性；提供更多的活性中心；增加催化剂的抗毒能力，其作用与结构助剂相似。改变F-T合成的二次反应，通过形选作用提高选择性。8.3.4 费托合成催化剂对F-T合成反应
22、活性及选择性有重要影响，如负载型Ru催化剂的CO转化率和甲烷生成比活性随Ru分散度提高而降低，Ru粒度增大，促进链增长，C5-C10烃选择性增加；整体型催化剂制成粒径小于0.1m的超细粒子显示高活性并改变产品分布。催化剂的粒度及分散性效应 8.3.4 费托合成催化剂八、企业能源管理体系建设步骤（八、企业能源管理体系建设步骤（1111）沉淀 法催化剂制备金属催化剂和助催化剂组分的盐类溶液及沉淀剂溶液与担体加在一起，进行沉淀作用，经过滤、水洗、烘干、成型等步骤制成粒状催化剂，再经H2（Co、Ni）或CO+H2(Fe、Cu)还原。策划结果策划结果熔融法是将一定组成的主催化剂及助催化剂组分细粉混合物，
23、利用电熔方法使之熔融、冷却、多级破碎至要求的细度，在H2（不能用CO+H2）下还原而成。熔融法 8.3.4 费托合成催化剂 8.3.4 费托合成催化剂还原度：即还原后金属氧化物变成金属的百分数来表示还原程度。对合成催化剂，必须有最适宜的还原度，才能保证其催化活性最高。H2和CO均可用还原剂，但CO易于分解析出炭，所以通常用H2作还原剂，。要求还原气中的含水量小于0.2g/cm3，含CO2小于0.1%。催化剂的预处理预处理：用H2或H2+CO混合气在一定温度下将催化剂进行还原，目的是将催化剂中的主金属氧化物部分或全部地还原为金属状态，从而使其催化活性最高，所得液体油收率最高。五、能源管理体系理论
24、基础（五、能源管理体系理论基础（9 9）温度过高，尤其是“飞温”会造成表面发生熔结、再结晶和活性相转移烧结现象无机、有机硫与催化剂中的金属活性组分生成金属硫化物，使其活性下降催化剂在反应过程中受到污染而导致本身活性下降-由析炭反应产生的炭沉积和合成气中带入的有机物缩聚沉积会使催化剂失活催化剂失活、中毒和再生结污化学中毒烧结积炭 8.3.4 费托合成催化剂8.18.2间接液化对煤质的要求 8.3费托合成的基本原理 8.4费托合成工艺及反应器 8.5煤间接液化的发展趋势及方向F-T合成技术简介第八章 煤的间接液化 8.4.1 典型费托合成工艺催化剂反应器固定床工艺流化床工艺浆态床工艺铁剂钴剂钌剂复
25、合铁剂主要产品普通F-T工艺中间馏分工艺高辛烷值汽油工艺操作温度和压力高温低温与常压中压已工业化的煤间接液化技术：南非SASOL的F-T合成技术；荷兰Shell公司的SMDS 技术；美国Mobil公司的MTG合成技术。合成条件温和合成条件温和 有效产物有效产物-CH-CH2 2-的的理论收率低，仅为理论收率低，仅为43.75%43.75%，工业废水，工业废水理论产量高达理论产量高达56.25%56.25%反应物均为气相，反应物均为气相，设备体积庞大，投设备体积庞大，投资高，运行费用高资高，运行费用高煤基间接液化全部煤基间接液化全部依赖煤的气化依赖煤的气化 8.4.1 典型费托合成工艺F-T合成
26、工艺的特点：转化率高转化率高受合成过程链增长受合成过程链增长转化机理的限制，转化机理的限制，目标产品的选择性目标产品的选择性相对较低，合成副相对较低，合成副产物多产物多煤消耗量大煤消耗量大1951年筹建了Sasol公司1979年又在赛昆达地区建设了Sasol-厂 8.4.1 典型费托合成工艺1955年建成并投产了第一座合成柴油工厂Sasol-厂1974年开工建设了Sasol-，1980年建成投产。Sasol一厂F-T工艺流程 8.4.1 典型费托合成工艺气相固定床气流床Arge气相固定床F-T合成工艺 8.4.1 典型费托合成工艺 8.4.1 典型费托合成工艺Arge气相固定床F-T合成工艺
27、8.4.1 典型费托合成工艺Sasol二厂气流床工艺流程 8.4.1 典型费托合成工艺荷兰Shell公司的中间馏分油（SMDS）F-T合成技术Shell公司的SMDS工艺流程SMDS工艺由一氧化碳加氢合成高分子石蜡烃-HPS过程和石蜡烃加氢裂解或加氢异构化-HPC制取发动机燃料两段。小小 结结Shell气化工艺制备合成气采用改进的F-T工艺HPS(重质石蜡烃合成)石蜡产物加氢裂解为中间馏分油HPCSMDS工艺三步骤 8.4.1 典型费托合成工艺固定床反应器钴基催化剂温度：200-250压力：3.0-5.0MPa 8.4.1 典型费托合成工艺Shell公司的SMDS工艺HPS流程一段合成固定床反
28、应器二段合成固定床反应器 8.4.1 典型费托合成工艺Shell公司的SMDS工艺HPC 流程重质烃类转化为中间馏分油加氢精制、加氢裂化及异构化产物换热后进入高压分离器六、中国MFT合成油工艺 复合催化剂具有改善F-T合成产物分布、提高汽油馏分比例与质量的优点；存在问题：F-T合成反应温度不宜太高，否则会使产物中甲烷和气态烃生成量增大，且催化剂结炭速率加快；F-T合成催化剂不需再生，而分子筛需多次再生，两种催化剂混合在同一反应器中，存在最佳反应温度不同、再生不便等矛盾。8.4.2 煤间接液化技术研究进展MFT基本工艺流程原理 8.4.2 煤间接液化技术研究进展合成气净化合成气一段反应器二段反应
29、器最终使用最终使用C1C40烃类反应烃类改质C5C11F-T合成催化剂合成催化剂择形分子筛择形分子筛MFT合成过程240-255250-2702.5MPa295350350 2.45MPa 8.4.2 煤间接液化技术研究进展MFT合成工艺流程：水煤气经压缩、常温甲醇洗、水洗、预热至250，经ZnO脱硫和脱氧成为合格原料气，与循环气以1：3的比例混合后进入加热炉对流段，预热至240255 送入一段反应器，反应器内温度250270 、压力2.5MPa，在铁催化剂存在下主要发生合成气合成烃类的反应。由于生成的烃类相对分子量分布较宽，需进行改质，故一段反应生成物进入一段换热器与二段尾气换热，从245
30、升至295 ，再进加热炉辐射段进一步升温至350 ，然后送至二段反应器进行烃类改质反应，生成汽油。为了从气相产物中回收汽油和热量，二段反应物首先进一段换热器，与一段产物换热后降温至280 ，再进入循环气换热器，与循环气换热至110 后，入水冷器冷却至40 。至此，绝大多数烃类产品和水均被冷凝下来，经气液分离器分离，冷凝液靠静压送入油水分离器，将粗汽油与水分开。水计量后送水处理系统，粗汽油计量后送精制工段蒸馏切割。分离粗汽油和水后，尾气中仍有少量汽油馏分，故进入换冷器与冷尾气换冷至20 ，入氨冷器进而冷至1 ，经气液分离器分出汽油馏分。分离后的冷尾气进换冷器与气液分离器来的尾气换冷到27 ，回收
31、冷量。8.4.2 煤间接液化技术研究进展MFT与复合催化体系F-T合成结果对比 8.4.2 煤间接液化技术研究进展改善了F-T合成的产物分布，提高了液体产物（汽油馏分）的比例，控制了甲烷的生成和重质烃类（C12+）的含量。MFT工艺又克服了复合催化体系F-T合成的不足，解决了两类催化剂操作条件的优化组合和分子筛再生的矛盾。CH4生成量减少20%；气态烃减少5%；汽油馏分增加30%美国Mobil公司的STG两段合成技术l 基本思路与前面的MTG相同，但主要区别在于STG工艺能处理比较低的H2/CO原料气，第一段产物主要是甲醇和水，STG与MTG第二段完全相同。STG第一段采用了浆态床反应器，具有
32、转化率高、收率高的优点，但也只是完成了中试，尚未实现工业化生产。8.4.2 煤间接液化技术研究进展 8.4.2 煤间接液化技术研究进展TIGAS合成工艺流程丹麦Topsoe公司有Tigas合成技术 将甲醇合成与甲醇合成汽油紧密结合；H2/CO原料气之比不用太高；开发双功能催化剂。8.4.2 煤间接液化技术研究进展国外F-T合成工艺八、企业能源管理体系建设步骤（八、企业能源管理体系建设步骤（1313）65气液固三相浆态床流化床和气流床气固相固定床散热性能好、原料气分布均匀、易制造维护 8.4.3 费托合成反应器循环流化床CFB和SAS固定流化床FFB 8.4.3 费托合成反应器薄层反应器 8.4
33、.3 费托合成反应器套管式反应器 8.4.3 费托合成反应器Arge固定床反应器图催化剂不动，原料气和产物气从催化剂颗粒间穿过。由圆筒型壳体和内部竖置的管束组成，原料气通过热交换器与从反应器来的产品气换热后由顶部进入反应器。管中存在温度梯度；反应器结构复杂，操作和维修，价格高；催化剂装填难度大；单台设备生产能力有限；很难放大生产操作简单；受硫化物影响有限；不存在催化剂与液态产品分离问题 8.4.3 费托合成反应器循环流化床循环流化床：催化剂流化，被气流带出后循环返回。使用的熔铁粉末催化剂，催化剂悬浮在反应气流中，被气流夹带至沉降器进行分离后再循环使用。由反应器和催化剂分离沉降器两大部分构成，上
34、下分别用管道连接。产能高，运转时间长，热效率高；反应器采用小颗粒低活性熔铁催化剂，气-固传热快、各处温度较均匀，但催化剂循环量大、损耗高；在线装卸催化剂容易，可连续再生；压降低，反应器径向温差小；反应过程中积炭少，可在较高温度下操作；产物中以轻组分为主，蜡少，单元设备生产能力大，结构比较简单。缺点是：装置投资高，操作复杂，进一步放大困难，旋风分离器容易被催化剂堵塞 8.4.3 费托合成反应器固定流化床催化剂流化、被气流带出的很少。带有气体分布器的塔，床层内置冷却盘管移出反应热，床层上方有足够空间可分离出大部分催化剂，剩余催化剂则通过反应器顶部的多孔金属过滤器被全部分离出并送回床层。底部装有气体
35、分配器，中部设冷却盘管，顶部设有多孔金属过滤器，阻止催化剂带出；催化剂粒度小、细颗粒浓相流；气体流速小，反应器上部自由空间大，让大部分催化剂沉降，剩余的部分通过气固分离器分离出来并返回反应床层。固定流化床反应器 直径远大于循环流化床，安装冷却盘管的空间也增大，转化率更高，能效率增大，其投资费用和能耗明显降低；催化剂粉化得到缓解；单台设备生产能力提高；压降减小，合成气循环比降低。SASOL已经投产的已经投产的8m固定流化床固定流化床 8.4.3 费托合成反应器SSBR反应器浆态床是一种气、液、固三相的流化床，原料气以气泡穿过浆液。其关键技术是进行有效液固分离，让催化剂返回反应器。u 操作弹性大，
36、单程转化率高u反应物混合均匀u传热好，反应器温度控制良好u催化剂消耗少，可在线装卸u 运行成本和维修成本均低u 结构简单，容易放大液体的阻力大，传递速度小，催化剂活性小，制备要求高，原料气含硫要求严，液固分离较难和传质阻力较大 8.4.3 费托合成反应器浆态床反应器浆态床反应器 8.4.3 费托合成反应器 8.4.3 费托合成反应器性能气固相气液相三相浆态床固定床循环流化床固定流化床热转移速度慢中等高高高系统的实际导热不好好好好受传热限制的最大反应管直径约8cm无限制无限制无限制气相停留时间分布窄窄宽窄中等高气流速度下的压力降小中高中高气体的轴向混合小小大大固体催化剂的轴向混合无小大大催化剂浓
37、度，以固体所占体积分数表示0.550.70.010.10.30.6最大0.6固体颗粒范围/mm1.50.010.50.00310.011催化剂由于碰撞和磨擦受到的机械应力无大大小催化剂损失无每天2%4%（磨损）不 可 回 收 的排出小催化剂在运转中的可再生性和可更换性需停工不需停工可连续排除和补充不同F-T合成反应器的性能比较8.18.2间接液化对煤质的要求 8.3费托合成的基本原理 8.4费托合成工艺及反应器 8.5煤间接液化的发展趋势及方向F-T合成技术简介第八章 煤的间接液化六、开展能效对标活动应注意问题六、开展能效对标活动应注意问题煤油一体化发展自主知识产权推进大型化发展发展高附加值化工产品向规模化、集约化和废弃物资源化方向发展，提高资源的综合利用率和产业精深加工，实现资源转化增值。延伸产业链，向下游产品延伸，发展高端化工产品，多元化发展煤化工要与石油化工融合互补 8.5 煤间接液化的发展趋势及方向1.从产物分布及热力学上分析，经典的费托合成有哪些特点？2.F-T合成反应器的类型及其特点？3.了解F-T合成催化剂的主要类型、组成及其国内外研究进展，如何提高F-T合成催化剂催化性能？4.煤间接液化典型工艺有哪些？各有什么特点？举例画出一个工艺流程图。5.钴基和铁基催化剂对于煤间接液化技术影响有何不同？6.我国的间接液化技术与国外有何不同？本章思考题：END
