熔铁催化剂超临界相费托合成的研究

在固定床反应器上进行了熔铁催化剂在超临界介质存在条件下的费托合成,并与气相费托合成进行对比。结果表明,由于超临界介质具有类似气体的传质速率和类似液体的溶解能力和热容,减小了催化剂床层过热,减少了催化剂床层积炭,增加了合成气在催化剂表面浓度,促进了产物的脱附,使CO转化率提高,α-烯烃选择性和C5＋选择性增加,甲烷选择性减小。实验考察了温度、压力、合成气比例、合成气空速对超临界相费托合成反应的影响。发现当反应温度或压力低于介质的临界温度及压力时,反应性能迅速下降,说明介质仅在其临界点以上才表现出优良的超临界性能。其他反应条件对超临界相费托合成反应性能的影响类似气相费托合成。     

基于Aspen模拟费托合成与CO_2再利用系统

建立了集成费托合成与碳还原反应系统的模型,采用Aspen软件进行仿真分析和计算,重点分析碳气化反应过程及费托合成的产物分布。在煤气化联合循环发电系统中集成该模块,CO2与焦炭发生还原反应得到CO,与来自煤气化单元的H2在费托合成反应器里合成液体燃料,未反应完的合成气用于燃气轮机联合循环发电。针对碳还原反应器和费托合成反应器两部分进行了模拟分析,研究了反应条件对产物的影响。分析结果表明回收CO2制取具有高附加值的液体燃料是CO2再利用的一条有效途径。     

微反应器中费托合成的研究进展

目前费托合成常用的固定床、浆态床和流化床三种反应器存在不同程度的传质和传热问题,同时反应物/产物与催化剂难以分离,而微反应器因其可在接近等温和很小压降条件下进行反应,从而有望改善费托合成的反应性能,提高所用催化剂的活性和选择性。本文首先介绍了微反应器的结构和特性,然后从催化剂种类及其在微反应器中颗粒装填式和器壁涂覆式两种形式简述了微反应器中费托合成的实验研究,并从计算流体力学和动力学研究等方面简述了微反应器中费托合成的模拟计算。     

费托合成鼓泡浆态反应器的多组分轴向分散模型

本文以 Klbel等报导的 Rheinpreussen—Koppers 示范厂的实验数据为依据,提出了一个能实际应用于大型费托合成鼓泡浆态反应器(BCSR)的数学模型。计算结果表明:该模型不仅给出了与示范厂一致的结果,而且还描述了每一反应组分在气、液两相中的浓度分布,解释了浆态反应器能使用贫 H2 合成气的原因。此外,还考察了若干反应和物化参数对反应器性能的影响,为改进浆态相费托合成反应器的性能提供了有用的信息。费托合成 BCSR 的数学模型已经发表很多。文献报导的大多数模型只适用于实验室反应器的数学模拟。Deckwer 等和 Stern 等分别给出了描述大型 BCSR 的数学模型。但是,前者使用简单的一级反应动力学和单一反应组分(H2),不能全面了解费托合成的 BCSR 的行为;后者则从费托合成反应的单一链增长概率出发,直接模拟大型反应器的性能。因为在铁催化剂上进行的费托合成反应的产物分布存在两种不同的链增长概率,所以 Stern 等的理论模型需进一步地完善。因此,为了合理设计和放大费托合成 BCSR,建立一个真实的反应器数学模型,模拟各种设计和操作参数对反应器性能的影响是十分必要的。     

高熔点费托合成蜡的生产概况与应用

概述了高熔点费托合成蜡的主要生产工艺要求,包括催化剂的选择、反应使用的温度范围以及反应器形式的选择;介绍了高熔点费托合成蜡在热熔胶、印刷油墨及涂料、塑料加工等方面的应用。     

费托合成反应器应用研究进展及展望

费托合成反应是强放热的气液固三相反应,为有效移热及提高目标产物产率,应加强费托合成反应器的研发,系统介绍了工业上几种费托合成反应器的特点、应用规模等,论述了近几年已经或有望进行工业化应用的几种费托合成反应器,如固定床反应器、流化床反应器、浆态床反应器等,并比较了各类反应器的优劣,最后对费托合成反应器的选型和发展提出了建议和展望。固定床反应器技术成熟,产品容易分离,催化剂损失少,但是移热效果较差;浆态床反应器,反应物混合均匀,移热效果好,但产品固液分离较为困难;流化床反应器可以在高温下运行,生产高价值的轻烃产物,但催化剂消耗较大。研究认为,如果目标产品是以分子质量较大的柴油和石蜡为主,建议选择浆态床反应器;如果目标产品是生产烯烃等化学品,建议选择固定流化床反应器。     

费托合成微反应器研究进展

费托合成技术能将煤、天然气和生物质等含碳资源间接转化为液体燃料, 对于缓解我国油品资源短缺的现状具有重要意义。本文在介绍费托合成技术的原理以及微反应器优势的基础上, 对费托微反应器的相关研究工作进行了总结。在反应器的类型介绍部分, 分析了填充型和壁面涂覆型两大类微反应器各自的特点, 与壁面涂覆型微反应器相比, 填充型反应器有压降大、导热性能相对较差等问题, 而在整体式微反应器中应用的催化剂层壁面涂覆技术则可有效地避免这些问题。在数值分析方面, 指出费托合成相关的模拟研究主要集中在通过建立反应动力学模型, 对微反应器内的温度场和产物分布进行分析, 并对操作工况和反应器结构的设计提供依据。最后指出, 目前费托合成微反应器在反应板片和冷却系统的结构优化与匹配设计、反应单元的组装、催化剂的壁面负载技术以及微反应器中的传输现象等研究领域, 还有很多方面需要研究, 在未来微反应器中费托合成技术会得到更大的发展。     

费托合成铁基催化剂浆态床反应性能的研究

为了获得工艺参数对铁基催化剂费托合成产品分布的影响规律,在浆态床反应器中考察了反应温度、反应压力、氢碳比、空速对铁基催化剂费托合成反应性能的影响。结果表明,温度升高时,催化剂活性、CO_2和CH_4选择性均升高,产物向轻组分分布;压力增大时,催化剂活性和CO_2选择性升高,CH_4选择性下降,产物向重组分分布;随氢碳比的增加,催化剂活性和CH_4选择性升高,CO_2选择性下降,C_(5+)呈下降趋势;随空速增加,催化剂的活性和CO_2选择性下降,CH_4选择性上升,C_(5+)向轻质烃分布。选择合适的工艺条件,可有效改善铁基催化剂的费托合成反应性能,控制碳链长度和产物的分布,提高费托合成反应的经济性。     

EGSB反应器处理煤制油费托合成废水的研究

开展了膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器处理煤制油费托合成废水的试验研究。启动过程先以费托合成废水稀释水样作为反应器进水,并逐步降低稀释比,直至以费托合成原水作为进水。试验结果表明,反应体系p H和容积负荷对EGSB反应器启动的影响较大,启动过程中应控制反应器内p H为7.0~8.5,容积负荷在29 kg/(m3·d)以内。     

专利文献

国内专利文献一种把超临界流体应用到费托合成反应制低碳烯烃的新工艺本发明涉及一种把超临界流体应用到费托合成反应制低碳烯烃的新工艺。把超临界溶剂和合成气一起并行的通入加入了催化剂费托合成反应器,利     

化工装置单系列停车检修安全技术措施

在煤制油产业发展过程中,受制于费托反应器制造水平,同时为提高反应效率,费托合成装置设置双反应器,接收上游装置净煤气,分别进行费托合成反应,产出初油品。由于双反应器及其相关管线、设施运行过程中不可避免的出现不同程度的问题,因此费托合成装置单系列停车检修不可避免。单系列停车检修相对于双系列停车检修,安全风险尤其是隔离置换、交叉作业、油蜡积存风险程度提升,相关的安全技术措施要求更加严格。充分识别安全风险,全面落实安全措施,对于费托合成装置单系列停车检修具有有重要意义。     

潞安费托合成分离系统运行中存在问题及整改措施

费托合成反应分离系统主要包括:反应器中部的过滤管、反应器顶部的悬液分离器、循环换热分离器、轻质油分离器、压缩机入口分液罐、油水分离器、汽提塔等。这些部件及设备的平稳运行关系着整个费托合成系统的平稳运行。目前潞安100万t/a煤间接液化项目处于试生产阶段,费托合成1系列、2系列已投产并满负荷运行,实际运行中分离系统的数据与设计值存在一定差距,分离系统产物分离不彻底已经严重影响了产品质量,并对装置的长周期稳定运行造成影响,部分问题经过停车技改后已得到改善。     

基于两步机理的高温费托合成总包动力学研究

为进行非均匀表面费托合成反应动力学的研究,将费托合成作为单个反应处理,以高温费托合成产物碳数分布为依据,得到高温费托合成总包反应方程。由两步机理出发,考虑催化剂表面的非均匀性和催化反应的补偿效应,按照吸附控制和反应脱附控制两种情况构建了四类费托合成总包动力学模型。使用工业高温沉淀铁催化剂,依据从无梯度反应器获取的高温费托合成动力学实验数据,对建立的动力学模型进行参数回归和检验,结果表明各模型的表观活化能计算结果与文献相符,其中以一氧化碳吸附作为速率控制步骤和以丁烷作为总包反应平均产物得到的总包动力学模型最优。     

国内专利文献

一种把超临界流体 应用到费托合成反应制低碳烯烃的新工艺 本发明涉及一种把超临界流体应用到费托合成反应制低碳烯烃的新工艺。把超临界溶剂和合成气一起并行的通入加入了催化剂费托合成反应器，利用超临界流体的传质快的优点，抑制了反应过程中副反应和碳链的增长，增加了低碳化合物的选择性；     

高温固定流化床费托合成技术及其产物加工路线

与采用低温费托合成主产油品技术相比,产品更为多元化和高值化的高温费托合成技术在目前市场环境下显示出非常明显的优势。本文综述了高温费托合成技术的发展历程及其最新进展,重点介绍了高温费托合成过程中的核心问题,主要包括高温费托合成工艺、固定流化床反应器、费托合成催化剂;介绍了高温费托合成产物分布与特性,讨论了高温费托合成产物的加工路线,并对高温费托合成煤间接液化的工业应用前景和产业化方向进行了展望。结果表明：高温费托合成技术具有产物附加值高、兼顾油品和化学品、技术发展成熟等优势,产物中轻组分含量高、碳数分布较窄、高附加值的α-烯烃含量高;精细化、高端化、差异化加工是实现高温费托合成产物高值化利用的关键。     

壳式固定床草酸二乙酯合成反应器模拟分析

选取草酸二乙酯(DEO)、碳酸二乙酯(DEC)的合成与亚硝酸乙酯(EN)的分解反应为独立反应,以亚硝酸乙酯、草酸二乙酯和碳酸二乙酯为关键组分,建立管壳式固定床草酸二乙酯合成反应器的一维拟均相模型并进行效学模拟,获得反应器管内轴向上的反应参数分布及不同操作条件对草酸二乙醇合成的影响.模拟计算结果显示,换热介质的温度和原料气中惰性气体的含量对DEO合成反应器的热点影响明显,原料气进口温度、进口气量对反应结果影响不显著,原料中CO与EN比确定为1.5～2较合理.     

对沉淀铁基费托合成催化剂反应性能的调控

对于煤间接液化工业,沉淀铁基费托合成催化剂是被重点研究、不断改进的核心催化剂。着眼于提高该类型催化剂在费托合成反应中的反应物利用效率,对其成分与制备方法进行了深入研究,并利用固定床和搅拌釜反应器评价了催化剂的反应性能,结合对催化剂制备过程的表征研究,建立了可以调控催化剂反应性能的制备工艺。     

高温费托合成技术获重大进展

上海兖矿能源科技研发有限公司开发的“高温流化床费托合成技术”取得重大进展。该技术包括高温费托合成催化剂、流化床反应器、催化剂还原工艺、高温费托合成工艺、反应水初分工艺等核心生产技术,工艺流程先进合理,中试技术指标已达到国际先进水平。这项成果通过了中国石油和化学工业协会在北京组织的科技成果鉴定。     

鼓泡浆态床反应器中传质对费托合成的影响

采用建立数学模型的方法在鼓泡浆态床反应器体系中讨论了传质对费托合成反应行为的影响.通过改变传质系数定性探讨了费托合成反应体系传质控制和动力学控制,并给出了其三维示意图.在传质控制区,重点讨论了传质的变化对费托合成反应产物分布的影响.结果表明,在传质控制区,传质增强,产物烯烷比增大,甲烷选择性降低.传质增强,将促进重组分的生成.     

费托合成技术及其研究进展

综述了费托合成煤间接液化技术的发展历程及其最新进展,重点介绍了费托合成过程中的核心问题,主要包括费托合成工艺、反应器和费托合成催化剂;讨论了高低温费托合成产物的特性与加工方案,展望了费托合成煤间接液化技术的工业应用前景和产业化方向。