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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 催化 » 理論交流 » 費托合成小綜述
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費托合成小綜述 已有14人參與
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整理的一些有關費托的知識，希望對大家有幫助！這是例舉的一部分，文件里東西更全！ F-T合成的基本原料為合成氣，即CO和H2。F-T合成工藝中合成氣來源主要有煤、天然氣和生物質(zhì)。以煤為原料，通過加入氣化劑，在高溫條件下將煤在氣化爐中氣化，然后制成合成氣（H2+CO），接著通過催化劑作用將合成氣轉(zhuǎn)化成烴類燃料、醇類燃料和化學品的過程便是煤的間接液化技術。煤間接液化工藝主要有：Fischer-Tropsch 工藝和莫比爾（Mobil）工藝。 典型的Fischer-Tropsch工藝指將由煤氣化后得到的粗合成氣經(jīng)脫硫、脫氧凈化后，根據(jù)使用的F-T合成反應器，調(diào)整合成氣的H2/CO比，在反應器中通過合成氣與固體催化劑作用合成出混合烴類和含氧化合物，最后將得到的合成品經(jīng)過產(chǎn)品的精制改制加工成汽油、柴油、航空煤油、石蠟等成品。F-T合成早已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，早在二戰(zhàn)期間，德國的初產(chǎn)品生產(chǎn)能力已到達每年66萬噸[1] (Andrei Y Khodakov, Wei Chu, Pascal Fongarland. Chem. Rev. Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer−Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels. 2007, 107, 1692−1744 )。二戰(zhàn)之后，由于石油的迅述興起，間接液化技術一度處于停滯狀態(tài)。期間，南非由于種族隔離制度而被“禁油”，不得不大力發(fā)展煤間接液化技術。但是隨著70年代石油危機的出現(xiàn)，間接液化技術再次受到強烈關注。同時，由間接液化出來的合成液體燃料相比由原油得到的燃料產(chǎn)品具有更低的硫含量及芳烴化合物[1]，更加環(huán)保。80年代后，國際上，一些大的石油公司開始投資研發(fā)GTL相關技術和工藝[1]。目前南非建有3座間接液化廠。馬來西亞(Shell公司)和新西蘭(Mobil公司)各建有一座天然氣基間接液化廠。(Mark E. Dry. Catalysis Today. The Fischer–Tropsch process: 1950–2000. 71 (2002) 227–241.) 我國是煤炭大國，煤種齊全，然而石油資源貧乏，十分依賴進口。發(fā)展煤間接液化技術不僅可以緩解石油進口壓力，同時也是對在我國實施潔凈煤技術的有力推動。在國內(nèi)，潞安、伊泰和神華等煤炭企業(yè)也在實施基于鐵基漿態(tài)床合成油技術的10萬噸級規(guī)模工業(yè)示范，中石化和潞安也完成了基于鈷基固定床合成油技術的干噸級工業(yè)側(cè)線試驗【3】。（孫予罕, 陳建剛, 王俊剛, 賈麗濤, 侯博, 李德寶, 張娟. 催化學報. 費托合成鈷基催化劑的研究進展. 2010,31:8.） 當前F-T合成工藝分兩類【2】：高溫費托合成和低溫費托合成。南非索薩（Sasol）公司的高溫費托合成工藝使用Fe基催化劑，溫度在300-350℃之間，主要生產(chǎn)汽油和直鏈低分子量烯烴。低溫費托合成使用Fe基或Co基催化劑，溫度在200-240℃之間，主要生產(chǎn)高分子量直鏈石蠟烴。 F-T合成涉及的主要反應： (1) 烴類生成反應 CO + 2nH2 → [－CH2－]n + nH2O (2) 水氣變換反應 CO + H2O → H2 + CO2 [4] 賀永德主編. 現(xiàn)代煤化工技術手冊（M）. 北京:化學工業(yè)出版社. 2011 副反應主要有： （1）甲烷生成反應：CO + 3H2 → CH4 + H2O 2CO + 2H2 → CH4 + CO2 CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O （2）醇類生成反應： n CO + 2nH2 → CnH2n+1OH +（n-1）H2O （2n-1）CO + 2nH2 → CnH2n+1OH +（n-1）H2O 3nCO + （n+1）H2 O→ CnH2n+1OH +2nCO2 （3）醛類生成反應：（n +1）CO + （2n+1）H2 → CnH2n+1CHO +nH2O （n+1）CO + （n+1）H2 → CnH2n+1CHO +nCO2 （4）生成碳的反應：2CO → C + CO2 CO + H2 → C + H2O [5]（高普生, 張德祥. 煤液化技術. 化學工業(yè)出版社. 2004） 催化劑的反應有： （1）催化劑的氧化-還原反應（M為催化劑金屬成分） yH2O + xM → MxOy + yH2 yCO2 + xM → MxOy + yCO （2）催化劑本體碳化物生成反應 yC +xM → MxCy[4] 雖然原料只有CO和H2，但是F-T合成反應產(chǎn)物卻比較復雜，產(chǎn)品碳數(shù)分布寬。且在不同條件下，產(chǎn)物不同，所以F-T合成的機理很復雜。目前，由于不同研究者的側(cè)重點不同，對F-T合成機理的認識必然存在爭論和不同點。普遍認同的觀點是：CO在催化劑的表面活性中心上的解離是F-T合成最基本的重要步驟。弄清楚合成反應機理有助于解決反應的起始，鏈增長以及產(chǎn)物分布和動力學研究問題。[4][ Last edited by wenai3 on 2012-4-16 at 10:40 ] |
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2012-04-15 22:02:07, 459.07 K
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doctorzyjunior
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