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【讨论】费托合成
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| 大家讨论一下，钴基催化剂、铁基催化剂，使用固定床及浆态床，各有什么优缺点？ |
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qm13426292146
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2楼2009-08-25 16:55:01
zyh116
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水煤气变换活性高不能说是铁催化剂的优点，只能说是一个特点，看使用条件，如果在低氢含量情况下，的确可以起到调节一氧化碳氢气比例的作用，但同时也会消耗一部份一氧化碳去产生二氧化碳，从而降碳的利用效率，这是个很大的问题，当然，如果用在煤间接液化，就算采用钴催化剂同样要浪费一部份一氧化碳，钴虽然没有水煤气变换活性，但是从煤来的合成气必须经过变换提高氢气比例以适合钴催化剂。如果是天然气间接液化，如果使用铁催化剂，必定会浪费一部分一氧化碳，钴催化剂则不会。 采用不同的铁催化剂既可以用在高温费-托合成，也可以用在低温费-托合成，而钴催化剂一般只用于低温费-托合成。铁催化剂的操作条件更灵活一些。 铁催化剂比钴催化剂在低温费-托合成条件下产生更多的含氧化合物和烯烃，有利也有弊，有利的是可以副产高附加值化学品，弊端就是给产物处理带来麻烦。 从整个工艺过程综合考虑，铁催化剂成本不一定比钴催化剂低很多，在同样使用条件下，钴催化剂的寿命要高于铁催化剂。 沉淀法制备的铁催化剂强度不高，但是熔融法制备的铁催化剂（适合高温流化床费-托合成）强度非常好。 钴基催化剂一般是负载型的，在某些使用条件下（例如浆态床反应器），强度虽然强于沉淀铁催化剂，但仍然不是很理想。 至于反应器 浆态床反应器的确温度分布更均匀，反应器内压降几乎没有（不包括过滤器的压降），可以达到较高的单程转化率，提高催化剂的使用效率，在同样投资规模下可达到更高的产量，并可实现催化剂在线更换。优点的确很多，但缺点也有，对催化剂强度要求很高，催化剂容易粉化破碎，给产物与催化剂的分离带来很大的麻烦。另一方面，鼓泡浆态床的特点决定，浆态床属于返混，而不同于固定床的平推，反应气体在反应介质中的传质和扩散阻力较大（氢气和一氧化碳也有区别），反应气体在浆态床内部容易分布不均，会造成反应器内部有些局部反应过于剧烈，而有些局部反应较为平缓，反应气体和催化剂的接触也会不均匀，这就对反应器的设计提出了较高的要求，比如气体分布器的设计。 固定床虽然对催化剂强度要求不是很高，而且气体分布问题以及传质扩散问题没有浆态床那么麻烦（一般只要采用合适的催化剂颗粒大小就可以忽略传质扩散阻力，当然前提是不能造成催化剂床层压降过大），但是，固定床要选择合适的管径、催化剂形状、大小，同时兼顾床层阻力、径向和轴向温度分布、反应气体在催化剂内部的传质扩散，这不是很容易的事情，要做大量的实验来确定。 列管式固定床的散热方式，列管排布方式也很有讲究，目的还是为了更加容易控温，但是做不了很完美。 温度不好控制（费-托反应是强放热反应）和床层阻力是固定床最大的问题，温度问题会造成单程转化率不能过高，催化剂效率低下，温度扩散不好也容易造成催化剂积碳，这会引起催化剂强度降低。床层阻力会造成反应器压降过大，容易造成催化剂破碎。 固定床的放大也有点麻烦，虽然10000根管子和1根管子在反应上没有本质的区别，但是放大所带来的重量问题却是个很大的问题，那么多根管子，一两千吨的重量，找个不易变形的支撑物是比较难的，制造成本也很高。 而且列管固定床催化剂装填和卸载的工作量非常浩大，并且要求每根管子的压降保持一致，这可是技术活，不容易做到，所以固定床对催化剂使用寿命要求较高，否则停车卸载再装填新的催化剂可不是闹着玩的，好在固定床反应器可以做到在线对催化剂进行再生，可以延长催化剂的使用寿命。 浆态床工艺的开发现在在国内外都很流行，国内的煤化所的16万吨示范装置全部采用铁基浆态床，Sasol在卡塔尔的GTL采用钴基浆态床，还有其他一些公司，大部分采用浆态床技术。 尽管如此，也不能说固定床工艺就落伍了，现在世界上最成熟的工业化固定床费-托合成工艺属于Shell，Shell在马来西亚Bintulu的GTL工厂采用的是钴基固定床，Shell在卡塔尔兴建的世界最大规模的GTL项目仍然采用钴基固定床，共有24套列管式固定床反应器，Shell的固定床技术还是有自己的特点的，采用特殊的方法解决了散热的问题。 中石化在国内的费-托合成中试装置采用的也是钴基固定床（在浙江镇海）。 [ Last edited by zyh116 on 2009-8-26 at 21:20 ] |
3楼2009-08-26 21:08:26
4楼2009-08-27 09:33:10