催化剂活化压力对费托合成反应的影响

刘小庆

（潞安化工集团煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046200）

0 引言

煤炭能源运用的间接液化生产工艺，作为煤炭能源开展洁净化利用环节与高效化利用环节的实践路线，在近些年正在获取到越来越充分的推广运用。催化剂相关技术是费托合成生产技术运用过程中涉及的核心内容。

我国学者贾立涛等研究分析了活化环境因素指向费托合成催化剂反应技术性能施加的影响作用；学者郝庆兰等人详细揭示了活化过程持续时间因素、活化温度因素，以及活化空速因素等对费托合成反应技术性能施加的影响改变作用。围绕费托催化剂活化压力因素指向费托合成技术性能影响作用的研究，尤其是中试费托合成技术性能影响效用的研究，目前报道数量相对较少[1-2]。

1 原料气、催化剂和试验装置

1.1 原料气

本次试验开展过程中，择取由山西省长治市某煤制油公司生产提供的纯度参数在99.9%的氢气气体，以及纯度参数数值处在99%的一氧化碳气体，按照恰当的数量比例完成调配处理操作过程，继而对与气体催化剂相关联的各类原材料物质，开展基于技术属性特征层面的分析评价工作。

1.2 催化剂

本次试验研究活动开展过程中择取并运用催化剂SFT418-7 物质，其内部包含的代表性活性组元化学物质成分为Fe-Co-Cu-K-SiO2，该种化学物质成由我国神华煤制油化工有限公司研究开发，由浙江泰德新材料有限公司生产制造。

催化剂SFT418-7 物质堆密度参数项目测算值介于0.7～0.9 g/cm3，且在催化剂SFT418-7 物质内部，约占总数90%以上的催化剂物质颗粒尺寸参数值介于30～150 μm，催化剂SFT418-7 物质实际具备的堆密度参数项目测算值分布范围，以及粒度分布状态，充分满足浆态床反应器设备对催化剂性能提出的具体要求。与此同时，催化剂SFT418-7 物质具备相对较大的比表面积，能够在具体使用过程，以呈现出较高水平的费托反应活性[3]。

1.3 试验装置

以10 L/h 浆态床设备费托合成技术工艺流程催化剂评价中试装置（CEU）设置推进开展相关性评估工作，不同活化压力水平条件下处理催化剂物质所引致产生的费托合成技术因素与影响作用效果也呈现出显著差异[4]。技术工艺流程，如图1 所示。

图1 技术工艺流程

1.4 催化剂活化及活性评价

首先将处在氧化状态条件下的SFT418-7 催化剂物质，以及液体石蜡在费托合成反应器设备外调制处理成浆液状，后将其压入费托合成反应器设备内部后，向原有化学物质开展快速升温处理，同时，还要在程序升温环节推进过程中实现指SFT418 催化剂的还原活化处理目标[5]。

在催化剂开展的活化处理结束后，要针对其各种化学物质成分对应的技术性能展开数据监测工作，对其展现的总体稳定度对各项工艺参数项目展开比对，调节并促进各项试验工艺参数呈现出稳定状态。

在围绕新鲜合成气、费托反应尾气，以及入塔气开展组成分析环节过程中，择取运用由日本岛津公司生产的型号为GC-2010 的气相色谱仪，此处使用的分析条件为：分子筛仪器/三氧化铝色谱柱仪器检测方法、热导池检测器组件（TCD 组件）/氢火焰离子化检测器组件（FID 组件）检测方法、外标法定量检测方法。催化剂SFT418-7 物质的活化与活性评价技术条件，如表1 所示。

表1 催化剂SFT418-7 物质的活化与活性评价技术条件

2 结果与讨论

处于氧化态条件下的催化剂SFT418-7 物质在不同压力强度下经历活化处理后，其实际获取的研究结果，如表2 所示[6]。

表2 不同活化压力催化剂物质费托合成反应技术性能试验研究结果分布

催化剂实际具备的活性，事实上就是化学反应过程中需要依赖外界环境提供的能量支持条件，相关科学技术人员研究发现，在所有类型的化学反应过程中，都需要经历活化环节，在此环节利用的能量要素，就是通常所说的活化能[7]。

现有研究结果证实，对催化剂的恰当合理选择，能够有效改善化学反应的总体推进速度[8]。

遵照化学反应的动力学方程式可知，化学反应的推进速度，通常受两种因素影响制约，其一是活化能因素，其二是温度因素。催化剂发挥的主要作用，就是改变化学反应过程的实际推进速率，不但能够将化学反应的推进速度显著加快，还能针对化学反应过程施加抑制作用（催化剂参与化学反应过程，主要改变化学反应活化能，但不会改变化学反应产物，其发挥的作用类似于“介质”）。

3 结论

通过工业生产获取的沉淀铁系催化剂，在10L/h浆态床中试装置内部开展不同活化压力条件下的费托合成反应试验研究。经过数据分析得到以下结论：一是SFT418-7 催化剂具备较高活性，在低温度环境下，能够实现CO 气体90%以上的转化率，CH4 气体选择性低于2%，同时C3+物质高达0.95%；二是沉淀铁系费托合成催化剂活化压力的高低，对其反应性能影响较大，通过增强压力强度，能够使催化剂活性显著提升，与此同时，合成气转化率水平、H2 气体转化率及CO 气体转化率也有所提升；在降低压力催化剂物质活化处理的情况下，烃类物质的时空产率、合成气产油率有所上升，烃类产物结构中C2-C4 烯烷物质的质量比值呈增加趋势。