费托合成课件

LOGO费托合成生托合成生产人造石油的化学工人造石油的化学工艺流化床反流化床反应器器1费费托合成生托合成生产产人造石油的化学工人造石油的化学工艺艺流化床反流化床反应应器器1费托合成托合成(FTS)简介介费托合成：托合成：CO 在固体催化在固体催化剂作用下非均相作用下非均相氢化生化生成不同成不同链长的的烃类混合物和含氧化合物的反混合物和含氧化合物的反应以煤以煤为原料，原料，经过气化生成合成气，然后气化生成合成气，然后经FTS制制取液体取液体产品，被称品，被称为煤的煤的“间接液化法接液化法”FTS反反应作作为煤炭煤炭间接液化接液化过程中的重要反程中的重要反应，近，近半个世半个世纪来受到各国学者的广泛重来受到各国学者的广泛重视目前目前FTS已成已成为煤煤间接液化制取各种接液化制取各种烃类及含氧化及含氧化合物的重要方法之一合物的重要方法之一2费费托合成托合成(FTS)简简介介费费托合成：托合成：CO 在固体催化在固体催化剂剂作用下非均作用下非均FTS历历史史背景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为主的化合物,其后命名为FTSF.Fischer和H.Tropsch1936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3FTS历历史背景史背景时间发时间发展展进进程主要研究者程主要研究者1923发现发现CO和和H2在在 FTS历历史史背景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1980Sasol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KelloggCFB4 FTS历历史背景史背景时间发时间发展展进进程主要研究者程主要研究者19534500t/a FTS历历史史背景背景时间发展进程主要研究者1982Sasol建成投产，中压法，循环流化床反应器，熔融铁催化剂Sasol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5 FTS历历史背景史背景时间发时间发展展进进程主要研究者程主要研究者1982Sasol FTS技技术现状状南非南非Sasol公司的低温公司的低温铁系催化系催化剂固定床、固定床、低温低温铁系催化系催化剂浆态床、床、高温高温铁系催化系催化剂循循环流化床、流化床、高温高温铁系催化系催化剂固定流化固定流化床和床和低温低温钴系催化系催化剂浆态床床费托合成托合成技技术。荷荷兰Shell公司公司的的钴系系催化催化剂固定床固定床费托合成技托合成技术。美国美国Rentech公司公司的的低温低温铁系催化系催化剂浆态床床费托托合成技合成技术。美国美国Syntroleum公司公司的的的自的自热重整重整(ATR)工工艺和和钴系系催化催化剂浆态床床费托合成技托合成技术。6FTS技技术现术现状南非状南非Sasol公司的低温公司的低温铁铁系催化系催化剂剂固定床、低温固定床、低温FTS技技术现状状中国中科合成油公司中国中科合成油公司的的铁基基浆态床床费托合成技托合成技术。中国山中国山东兖州州矿业集集团的的低温低温铁系催化系催化剂浆态床床和和高温高温铁系催化系催化剂固定流化床固定流化床费托托合成技合成技术。中国神中国神华集集团的的煤基煤基浆态床和床和低温低温浆态床床费托合托合成技成技术。7FTS技技术现术现状中国中科合成油公司的状中国中科合成油公司的铁铁基基浆态浆态床床费费托合成技托合成技术术。7FTS反反应机理机理8FTS反反应应机理机理8FTS产品分布品分布典型典型FTS合成合成产品的品的组成与分布成与分布组成/wt%列管固定床循环流化床甲醇(C1)510LPG(C2C4)12.533汽油(C5C12)22.539柴油(C13C19)155软蜡(C20C30)234硬蜡(C30以上)182含氧化合物479FTS产产品分布典型品分布典型FTS合成合成产产品的品的组组成与分布成与分布组组成成/wt%人造石油人造石油人造石油是指由煤、煤焦油、石油重人造石油是指由煤、煤焦油、石油重质馏分或分或页岩油在高温、高岩油在高温、高压和催化和催化剂的作用下与的作用下与氢起反起反应而成粗制品，再而成粗制品，再经加工而制成各种加工而制成各种轻质石油石油产品。品。制制备工工艺：煤、油煤、油页岩或油砂的低温干岩或油砂的低温干馏法，法，煤煤间接液化法，接液化法，煤直接液化法等。煤直接液化法等。10人造石油人造石油是指由煤、煤焦油、石油重人造石油人造石油是指由煤、煤焦油、石油重质馏质馏分或分或页页岩油在高温岩油在高温FTS生生产人造石油的化学工人造石油的化学工艺反反应器：器：固定床反固定床反应器器 浆态床反床反应器器 流化床反流化床反应器器FTS反反应的的特点表明特点表明:FTS反反应器器选择必需必需满足足散散热性能好原料气分布均匀易制造性能好原料气分布均匀易制造维护等要求等要求11FTS生生产产人造石油的化学工人造石油的化学工艺艺反反应应器：器：11流化床反流化床反应器器循循环流化床流化床(CFB)循循环流化床流化床(CFB)反反应器由器由4部分部分组成：反成：反应器器、沉降漏斗、沉降漏斗、旋旋风分离器和多分离器和多孔金属孔金属过滤器器12流化床反流化床反应应器循器循环环流化床流化床(CFB)循循环环流化床流化床(CFB)反反应应器由器由流化床反流化床反应器器原料气从反原料气从反应器底部器底部进入，与立管中入，与立管中经滑滑阀下降下降的的热催化催化剂流混合，将气体流混合，将气体预热到反到反应温度，温度，进入入反反应区。区。大部分大部分反反应热由反由反应器内的两器内的两组换热器器带出，其余部分被原料气和出，其余部分被原料气和产品气品气吸收。吸收。催化催化剂在在较宽的沉降漏斗中，的沉降漏斗中，经旋旋风分离器与气体分分离器与气体分离，由立管向下流离，由立管向下流动而而继续使用。使用。循循环流化床反流化床反应器特点器特点 初初级产物物烯烃含量高含量高 相相对固定床反固定床反应器器产量高量高 在在线装卸催化装卸催化剂容易容易 装置运装置运转时间长 热效率高效率高 压降低降低 反反应器径向温差低器径向温差低13流化床反流化床反应应器原料气从反器原料气从反应应器底部器底部进进入，与立管中入，与立管中经经滑滑阀阀下降的下降的热热催催流化床反流化床反应器器固定流化床固定流化床(FFB)固定流化床反固定流化床反应器器是一个是一个带有气体分有气体分配器的塔，流化床配器的塔，流化床为催化催化剂，床，床层内内置冷却置冷却盘管，配有管，配有从气相从气相产品物流中品物流中分离催化分离催化剂的的设备14流化床反流化床反应应器固定流化床器固定流化床(FFB)固定流化床反固定流化床反应应器是一个器是一个带带有气有气流化床反流化床反应器器FFB反反应器上方提供了足器上方提供了足够的自由空的自由空间以分离出以分离出大部分催化大部分催化剂，剩余的部分催化，剩余的部分催化剂则通通过反反应器器顶部的多孔金属部的多孔金属过滤器被全部分离出并返回床器被全部分离出并返回床层由于催化由于催化剂颗粒被控制在反粒被控制在反应器内，因而催化器内，因而催化剂回收系回收系统可取消，除可取消，除节省投省投资外，冷却更有效，外，冷却更有效，也增加了也增加了总的的热效率效率由于由于FFB反反应器的直径可器的直径可远大于大于CFB反反应器，安器，安装冷却装冷却盘管的空管的空间增加了增加了50%以上，以上，这使得使得转化化率更高，率更高，产能也得到提高能也得到提高15流化床反流化床反应应器器FFB反反应应器上方提供了足器上方提供了足够够的自由空的自由空间间以分离出大部以分离出大部流化床反流化床反应器器FFB与与CFB的相的相对投投资费用和能量效率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CFB32.510010010061.9100FFB22.546788763.644FFB22.349718274.74116流化床反流化床反应应器器FFB与与CFB的相的相对对投投资费资费用和能量效率反用和能量效率反应应器反器反应应循循环流化床流化床FTS工工艺17循循环环流化床流化床FTS工工艺艺17循循环流化床流化床FTS工工艺Syntroleum 公司工公司工艺美国美国Syntroleum公司开公司开发的的GTL工工艺使用含使用含N2稀稀释合成气合成气为原料，采用循原料，采用循环流化床反流化床反应器及器及专利利钴基催化基催化剂，在，在190232和和2.13.5MPa下下合成气在大空速下无循合成气在大空速下无循环回路一次通回路一次通过，避免了，避免了N2的聚集，减少了加的聚集，减少了加氢裂解步裂解步骤，而且操作，而且操作压力力也也较低低该工工艺设备简单，操作容易，建造，操作容易，建造费用用较低，低，装置装置规模不大就可模不大就可产生效益，目前已完成中生效益，目前已完成中试18循循环环流化床流化床FTS工工艺艺Syntroleum 公司工公司工艺艺18反反应器器对比比19反反应应器器对对比比19LOGO20Thank You!20