第七章F-T合成F7-1F-T合成原理7-2F-T合F成典型生产工艺及比较F7-3F-T合成的主要设备《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》20112011-3-9知识目标熟悉F熟悉F-T合成典型生产工艺流程及生产工艺流程及工艺参数掌握掌握F掌握掌握F-T合成掌握的化学反应、的化学反应、F-T合成反应的因素、合成反应的因素、了解F了解F-T合成催化剂20112011-3-9《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》能力目标能掌握F能掌握F-T合成反应、合成反应、F-T合成原理会流利的讲述F-T合成的工艺流程及影响因素会解释一些实际操作过程常出现的问题20112011-3-9《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》背景随着现代社会的高速发展，世界各国石油、天然气用量加大，随着现代社会的高速发展，世界各国石油、天然气用量加大，将出现短缺现象，尤其是石油，许多国家靠国外进口来维持。现短缺现象，尤其是石油，许多国家靠国外进口来维持。相对于石天然气，煤的储量比较丰富，油、天然气，煤的储量比较丰富，如何将煤转化为人们所需要的各种燃料及各种化工产品，费托(FT)合成解决了这个问题(F-合成解决了这个问题。种燃料及各种化工产品，费托(F-T)合成解决了这个问题。F-T合成是FFischer和HTropsch在1925年首先研究成功的-该法合成是FFischer和Tropsch在1925年首先研究成功的年首先研究成功的是用煤制合成气获得一氧化碳和氢气并在金属催化剂上合成出脂肪烃和含氧化合物。肪烃和含氧化合物。F-T合成可能得到的产品包括气体和液体燃料，以及石蜡、水溶性含合成可能得到的产品包括气体和液体燃料，以及石蜡、氧化合物(酮类等)基本的有机化工原料(如乙烯，丙烯，氧化合物(如：醇、酮类等)、基本的有机化工原料(如乙烯，丙烯，丁烯和高级烯烃等)丁烯和高级烯烃等)。20112011-3-9《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》F7-1F-T合成原理一、F-T合成的化学反应二、影响F-T合成反应的因素影响F三、F-T合成催化剂20112011-3-9《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》一、F-T合成的化学反应1.烷烃的生1.烷烃的生成反应2.烯烃的生2.烯烃的生成反应3.醇类的生3.醇类的生成反应4.醛类生成4.醛类生成反应5.积炭反应5.积炭反应20112011-3-9nCO+(2n+1)H2→CnH2n+2+nH2O2nCO+(n+1)H2→CnH2n+2+nCO2nCO+(2n+1)H2→CnH2n+nH2O2nCO+nH2→CnH2n+nCO2nCO+2H2→CnH2n+1OH+(n?1)H2O(2n?1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1OH+(n?1)CO2(n+1)CO+(2n+1)H2→CnH2n+1COH+nH2O(2n+1)CO+(n+1)H2→CnH2n+1COH+nH2O2CO→C+CO2《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》二、影响F-T合成反应的因素影响F1.反应1.反应温度化学平衡:温度升高．化学平衡:温度升高．对F-T合成反应不利。而积炭反应为吸合成反应不利。热反应．升高温度有利于积炭反应的发生.热反应．升高温度有利于积炭反应的发生.过高的温度易使催化剂超温烧结，催化剂超温烧结，缩短了使用寿命动力学角度考虑:温度升高，反应速度加快，动力学角度考虑温度升高，反应速度加快，同时副反应速温度升高度也随之加快。操作温度取决于所用催化剂。度也随之加快。操作温度取决于所用催化剂。增大压力，合成反应速度加快，增大压力，F-T合成反应速度加快，但副反应速度也加快。合成反应速度加快但副反应速度也加快。过大的压力降低了催化剂的活性，需要高压容器，过大的压力降低了催化剂的活性，需要高压容器，设备的投资费用高；压力增太，资费用高；压力增太，能耗随之增大增加空间速度，可提高其生产能力，增加空间速度，可提高其生产能力，并有利于及时移走反应热，防止催化剂超温。但空速增大，能耗增大。应热，防止催化剂超温。但空速增大，能耗增大。空速过小，不能满足生产需求。原料气中的(CO+H含量高，反应速度快，转化率高，原料气中的(CO+H2)含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量多，易使催化剂床层温度升高。原料气中V(H应放出的热量多，易使催化剂床层温度升高。原料气中V(H2)／V(CO)的比值高，有利于饱和烃的生成；V(H2)／V(CO)的V(CO)的比值高，有利于饱和烃的生成；V(CO)的的比值高比值低，有利于生成烯烃及含氧化合物。比值低，有利于生成烯烃及含氧化合物。《煤炭气化工艺》煤炭气化工艺》2.反应2.反应压力3.空间3.空