煤化工工艺学课件费托合成资料VIP免费

§6、煤间接液化§6．1费托合成费雪（F.Fischer)托普斯(H.Tropsch)的发明：用一氧化碳和氢在金属催化剂上于常压下合成出脂肪烃（F-T合成），除了能得到汽油之外，还能合成一些重要的基本有机化工原料，例如，乙烯、丙烯、丁烯、乙醇及其他醇类等。重要！煤可以变成液体燃料吗？汽油的成分是什么？通常是如何得到的？§6．1费托合成（重要！）气化煤气净化合成反应产品分离产品精制原料（煤、煤焦）粗煤气合成原料气（）新催化剂反应热用过催化剂气化剂（）余气（燃料气）烃（基本化学原料，乙烯，丙烯，丁烯，液化气）烃（汽油，正烯烃）烃（柴油、轻燃料油）烃（石蜡基重油）》烃（固体蜡）水溶性含氧化合物（乙醇、丙酮等）1.概述⑴F-T合成的产品产品可包括C1-C50的化合物：气体、液体燃料、石蜡、乙醇丙酮等有机原料、烯烃类（C2以上）⑵流程框图及产品选择2.F-T合成的原理★⑴化学反应①烷烃生成反应：（2n+1）H2＋nCO→CnH2n+2＋nH2O＋Q①(n+1)H2+2nCO→CnH2n+2+nCO2＋Q②烯烃生成反应：2nH2+nCO→CnH2n+nH2O＋QnH2+2nCO→CnH2n+nCO2＋Q③水煤气变换反应：反应①产物水汽很容易再发生反应：CO＋H2O→H2＋CO2—Q思考：如何得到高的转化率？④醇类生成反应：2nH2+nCO=CnH2n+1OH+(n-1)H2O(n+1)H2+(2n-1)CO=CnH2n+1OH+(n-1)CO2⑵影响因素①原料气体组成一般H2+CO含量高，反应速率大，转化率高。（一般要求80%~85%）合成气中的氢气与一氧化碳的摩尔比要求在2～2.5。V（H2）∕V（co）↗利于链烯烃、重产物及含氧物生成；V（H2）∕V（co）↘利于饱和烃、轻产物及甲烷的生成；②反应压力P↗利于长链烃产物↗（例：铁催化剂常压合成活性低，寿命短，一般0.7~3.0MP）③温度50~350℃，T↗利于甲烷等轻产物↗；（例：钴催化剂：170~210℃；铁催化剂：220~340℃）④空速空速增加，一般转化率低，产物变轻。（例：钴催化剂：800~1200/h；沉淀铁催化剂：500~700/h；熔铁催化剂气流床：500~1200/h）⑤催化剂F-T合成催化剂为多组分体系：100Ni-18ThO2-100硅胶；100CO-5ThO2-3Mg-200硅胶a:主金属催化剂的活性组分，具有加氢作用、使一氧化碳的碳氧键削弱或解离作用以及叠合作用。b:催化剂的粒度及分散性效益粒度和分散性对合成反应活性和选择性有重要影响。c:载体作用载体不仅起到分散活性组分、提高表面积的作用，而且可以起到提高选择性的作用。F-T合成催化剂d:助剂作用即助催化剂，其本身没有催化作用或催化作用很小，而且可以起到提高选择性的作用。：F-T合成催化剂是铁、钴、镍和钍等。钴、镍催化剂条件温和，合成产品主要是脂肪烃，但稍提高反应温度则甲烷含量大增。ThO和ZnO催化剂条件苛刻，只能生成烃醇混合物，但氧化性催化剂对硫不敏感。比较F-T合成催化剂铁系催化剂活性好，价格便宜，应用广泛。a:沉淀铁催化剂制造工艺：水溶性铁盐溶液沉淀，沉淀的含铁化合物进行干燥和焙烧，再用氢气还原制得催化剂。特点：反应温度220~240℃；活性比熔铁催化剂高；强度差，用于固定床和浆态床反应器（强度差，不适合用于流化床和气流床）。b:熔铁催化剂制造工艺：将磁铁矿与助熔剂熔化，然后用氢气还原制成。特点：反应温度320~340℃；活性小，但机械强度高，可以在较高空速下使用，因而生产率大为提高。F-T合成反应器①固定床反应器（Arge反应器）a:反应器特点：管壳式，管内装填沉淀铁催化剂；管外为沸腾水.b:反应热的移出：管外为沸腾水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽（为防止催化剂失活和积碳）.c:固定床反应器的优点有：易于操作；由于液体产品顺催化剂床层流下，催化剂和液体产品分离容易，适于费托蜡生产。d:固定床反应器也有不少缺点：反应器制造昂贵。高气速流过催化剂床层所导致的高压降和所要求的尾气循环，提高了气体压缩成本。反应器放大昂贵。装填了催化剂的管子不能承受太大的操作温度变化。需要定期更换铁基催化剂；所以需要特殊的可拆卸的网格，从而使反应器设计十分复杂。重新装填催化剂也是一个枯燥和费时的工作。f:Arge固定床合成工艺流程煤气，经净化得H2/CO比1.7的合成气，新鲜气与循环气以1：2.3比例混合，混合气被压缩到2.45MPa后，再被换热器升温到150～18...