第七章费托合成.docx

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第七章费托合成

第七章F-T合成试题

一、填空题

1、FT合成是和在1925年首先研究成功的。

2、20世纪50年代初期，中国建成了一个F-T合成工厂即。

3、F-T合成可能得到的产品包括_和_，以及、。

4、F-T合成催化剂分为和。

5、复合催化剂采用制成。

6、沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为、和

7、液态油通过蒸馏分离可得到和。

8、SASOL一厂工艺经净化后的煤制合成气分两路进入

和。

9、在F-T合成中，反应器类型有多种，在SASOL厂生产中使用了_和_两种装置。

10、催化剂组成为9.0〜Fe;0.9%K/硅沸石-2，硅沸石-2具有_，具有较小的_有利于—。

11、熔铁型催化剂主要应用的装置是。

12、铁催化剂是活性很好的催化剂，用在固定床反麻器的中压合成时，反应温度为—

13、柴油的十六烷值约为_，汽油的辛烷值为_。

14、F-T合成原料气中新鲜气占循环气占_。

15、SASOL二厂工艺流程中净化后的合成气经—反应后，合成产物首先—•将反应生成的_和_冷凝下来。

水经氧化得_和—，液态油经_、

—可得汽油。

16、在SMFT合成模试工艺流程中一段反应器为_，采用;二段反应器为_，采用_

对一段产物进行改质以提高油品质量和收率，简化后处理工序。

17、F-T合成采用沉淀铁催化剂的固定床反应器，空速为;采用熔铁催化剂的气流床

反应器，空速为。

二、名词解释

1、F-T合成法

2、MFT合成

3、SMFT合成

4、担载型催化剂

5、熔铁型催化剂的制备原理

6、积炭反应

三、判断正误

1、单一催化剂主要有钉、镍、铁和钴.其中只有钉被用于工业生产。

（）

2、SASOL一厂的合成产物中的蜡经减压蒸馏可生产中蜡（370〜500C）和硬蜡

（>500C），可分别加氢精制。

SASOL一厂工艺的气流床反应器主要产物为柴油。

活性。

当合成气富含氢气时，有利于形成烷烃。

速条件进行反应，有利于醇类生成，一般主要产物为甲醇。

积炭反应为放热反应。

8、从动力学角度考虑，温度升高，反应速度加快，同时副反应速度也随之加快。

（）

9、SASOL一厂流程中将冷凝后的余气先脱除C02．二厂流程中将余气直接分离，然后

进行深冷分离成富甲烷、富氢、C2和C3〜C4馏分，可以获得高产值的乙烯和乙烷组分。

（）

10、浆态床反应器结构复杂，投资费用高。

（）

11、气流床反应器由反应器和催化剂沉降室组成。

（）

12、原料气中的（CO+H2）含量高，反应速度快，转化率高，但反应放出的热量少，易使催化剂床层温度降低。

（）

四、回答问题

1、简述F-T合成的反应原理。

2、F-T合成应中铁系催化剂包括哪些类型?

3、简述复合催化剂的作用。

4、简述F-T合成反应需在等温条件下进行的原因。

5、简述ZSM-5沸石分子筛的特点。

6、请写出F-T合成反应中生成醛的反应方程式及其有利条件。

7、简述MFT工艺流程的特点。

五、综合题

1、画出Arge固定床合成工艺流程图。

并说明其主要产物有哪些。

2、画出Synthol气流床合成工艺流程图。

并说明其主要产物有哪些。

3、试比较SASOL一厂与二厂流程的异同点。

4、简述SMFT合成工艺流程的特点。

5、试比较固定床、气流床和浆态床反应器。

6、试画出固定床反应器的简图。

第七章试题答案

一、填空题

1、FFischer和HTropsch

2、锦州石油六厂

3、气体和液体燃料，以及石蜡、水溶性含氧化合物（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）。

4、单一催化剂和复合催化剂

5、机械的物理混合方法

6、Fe-Cu-K催化剂，Fe-Mn-K催化剂和Fe-Cu-K/隔离剂催化剂。

7、柴油和汽油

8、固定床反应器和气流床反应器。

9、固定床和气渲床反应器。

10、直线性孔道、自阻效应、反应产物的扩散。

11、气流床反应器。

12、220〜240C

13、75、35

14、1／3、2／3

15、气流床（Syntho1）反应器、冷凝蒸馏、水、液态油、醇、酮、铂重整、加氢脱蜡

16、浆态床反应器、无载体沉淀铁催化剂、固定床反应器、ZSM-5分子筛催化剂

17、500〜700/h、700〜1200/h

二、名词解释

1、该法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。

2、将传统的F-T合成与沸石分子筛相结合的固定床两段合成工艺，简称MFT合成。

3、将浆态床固定床两段法工艺的模试装置，简称SMFT合成

4、担载型催化剂将F-T合成催化剂的话性组分浸渍在载体上形成高度分散的催化剂。

5、先将磁铁矿（Fe3O4）与助熔剂熔化，然后用氢气还原制成。

6、2COC+CO

当反应器中温度梯度大时或使用碱性助催化剂，催化剂上容易积炭，降低催化剂的活性。

三、判断

1、X2>V3、X4、X5、“6、X7、X8、“9、X10、X11V

12、X

四、回答问题

1、F-T合成的基本化学反应是由一氧化碳加氢生成饱和烃与不饱和烃，合成反应还能生成含氧化合物，如醇类、醛、酮等。

2、1）熔铁型催化剂先将磁铁矿（Fe3O4）与助熔剂熔化，然后用氢气还原制成。

经改进得到的F007熔铁催化剂外观为银灰色，化学成分为Fe3O4／RE203／Gr2O3／MgO／K2O（RE203）的为镧、铈氧化物，金属氧化物以固熔体形式存在。

其特点是活性较小，有很好的机械强度．主要用于气流床反应器。

2）沉淀铁系催化剂沉淀铁系催化剖根据助剂和载体的不同，主要分为Fe-Cu-K催化剂，Fe-Mn-K催化剂和Fe-Cu-K/隔离剂催化剂。

3）烧结型催化剂磁铁矿（Fe3O4）为主体，配以氧化物助剂MgO、Cr203和

RE203。

3、F-T催化合成与分子筛择型作用的综合效应，改善了合成产物的分布。

首先复合催化剂

可以将F-T合成的宽馏分烃类由C1〜C40缩小到C1〜C11抑制了C11以上的高分子量烃类的生成。

其次，复合催化剂还大幅度提高了汽油馏分（C5〜C11）的比例，并且合成产物中基本上不含有含氧化合物。

4、、F-T合成反应为强放热反应，要解决排除大量反应热的问题．为了达到产品的最佳选择

性和催化剂使用寿命长的要求，反应需在等温条件下进行。

1尽快去掉反应热，以保持合适的反应温度，防止催化剂烧结•失去活性和大量的甲烷

生成。

2降低反应器中的温度梯度，防止催化剂上积炭•使催化剂活性下降。

工业上用导热油

在列管式反应器壳程强制对流换热•及时移走反应热，以保持适宜的反应温度。

3F-T合成产品复杂•选择性较差。

为了提高F-T合成技木的经济性和产品的选择性

问题，可以选用复合型催化剂和改进的F-T法即MFT法进行台成反应•使C1〜

C40。

馏分烃类产品改质为C1〜C11的烃类产品。

5、ZSM-5沸石分子筛具有含硅量高，热稳定性好，具有独特的择型性和催化活性.可使烃

类反应产物分布限制在C10以下，并且具有良好的抗结焦性，并能使最终液体产物中

汽油馏分（C5〜C10）的比例由小于40%提高到60%以上。

6、（n+1）CO+（2n+1）H2CnH2n1COH+nH2O

（2n+1）CO+（n+1）H2CnH2n1COH+nCO2

当合成气中一氧化碳含量高时，有利于醛类的生成。

7、①煤基合成气为原料，由于煤的气化方法不同，合成气中的V（H2）/v（CO）比例在

0.5〜1.5之间变化。

2工艺流程比较简单，投资费用低。

MFT台成产品单一，主要为汽油产品，基本不含

重质烃类与含氧化合物，简化了产品的后加工流程。

此外MFT合成的操作温度和压

力都较低，且等压操作，减少了过程的能耗，使投资费用大大降低。

3产品中主要为汽油，且质量较好。

MFT合成产物中.汽油馏分较高-质量较好，辛

烷值可达80以上。

4产物分布和选择性可以调节。

MFT合成已开发出几种不同类型的一段铁催化

剂和恬性与选择性较高的二段分子筛催化剂。

通过选用不同类型的催化剂和调节工艺

参数.可调节产品分布，实现油-气、油-肥、油-蜡等多种联产方案，以提高经济效益。

5MFT工艺技术比较成熟，易于工业化生产。

MFT合成工艺百吨级中试已于1989年完成，且运转平稳，目前正在进行千吨级工业性试验，适宜于中小型工业化。

五、综合题

1、Arge固定床合成工艺流程图。

2、Synthol气流床合成工艺流程图

3、SASOL一厂与二厂都是先将反应生成的水和液态油冷凝下来，然后再对产品进行

后加工。

SASOL,—厂与二厂对C3〜C4馏分的处理方法相同，都是采用聚合法。

它们的不同点

a.设备的类型不同：

SASOL—厂采用固定床和气流床两类反应器，二采用气流床反应器，

是一厂气流床的放大型。

b.生产规模不同：

一厂年产液体燃料25万吨，二厂能力是一厂的8倍。

c•所用的催化剂不同：

一厂固定床采用沉淀铁催化剂，气流床反应器用熔铁型催化剂，二厂全部用熔铁催化剂。

d.产品类型不同：

一厂产品复杂，主要有汽油、柴油、含氧化合物（醇、酮类）和蜡产品,

其中固定床反应器生成的蜡多，气流床反应器生成的汽油多；二厂主要生产汽油、柴油，并生产大量乙烯。

e.产品后加工过程不同：

一厂流程中将冷凝后的余气直接分离•二厂流程中将余气先脱

除CO2，然后进行深冷分离成富甲烷、富氢、C2和C3〜C4馏分，可以获得高产值的乙烯和乙烷组分。

4、SMFT合成的主要特点如下：

1可以直接利用低的H2/CO比（0.45〜0.76）合成原料气，降低成本13%左右。

2由于气固相之间的相互搅动.浆态床反应器中温度均匀，传热效果好，可有效回收反应热。

3浆态床反应器结构简单，投资费用低。

4催化剂装卸容易，主要产品随着生产操作和工艺条件的改变而改变。

鉴于SMFT合成技术的特点和技术经济的优越性，已使其成为取代传统F-T合成技

术最有希望的新工艺。

5.、三种反应器产物分布完全不同。

从获得最大汽油产率来比较，浆态床馏分范围窄，边界

明显，且操作条件和产品分布弹性大。

三种反应器中，气流床比固定床生成的烯烃多.浆

态床反应器生成的丙烯较多，生成低分子烯烃的选择性好。

三种反应器的操作温度不同。

固定床用沉淀铁催化剂，反应温度较低（220〜250C）.气

流床采用活性较小的熔铁催化剂，在较高的温度下操作（300〜350C）,浆态床与气流

床比较，反应温度较低（260〜300C）。

可以改善蜡产率。

表7-5三种F-T反应器比较

反应器类型

固定床（Arge）

气流床（synthol）

浆态床

SASOL-1

SASOL-1

反应温度/C

反应压力/MPa

H2/CO

220〜250

2.3〜2.5

0.5〜0.8

300〜350

2.0〜2.3

0.36〜0.42

260〜300

1.2

1.5