催化劑活化壓力對費托合成反應的影響

劉小慶

（潞安化工集團煤基清潔能源有限責任公司，山西 長治 046200）

0 引言

煤炭能源運用的間接液化生產工藝，作為煤炭能源開展潔凈化利用環節與高效化利用環節的實踐路線，在近些年正在獲取到越來越充分的推廣運用。催化劑相關技術是費托合成生產技術運用過程中涉及的核心內容。

我國學者賈立濤等研究分析了活化環境因素指向費托合成催化劑反應技術性能施加的影響作用；學者郝慶蘭等人詳細揭示了活化過程持續時間因素、活化溫度因素，以及活化空速因素等對費托合成反應技術性能施加的影響改變作用。圍繞費托催化劑活化壓力因素指向費托合成技術性能影響作用的研究，尤其是中試費托合成技術性能影響效用的研究，目前報道數量相對較少[1-2]。

1 原料氣、催化劑和試驗裝置

1.1 原料氣

本次試驗開展過程中，擇取由山西省長治市某煤制油公司生產提供的純度參數在99.9%的氫氣氣體，以及純度參數數值處在99%的一氧化碳氣體，按照恰當的數量比例完成調配處理操作過程，繼而對與氣體催化劑相關聯的各類原材料物質，開展基于技術屬性特征層面的分析評價工作。

1.2 催化劑

本次試驗研究活動開展過程中擇取并運用催化劑SFT418-7 物質，其內部包含的代表性活性組元化學物質成分為Fe-Co-Cu-K-SiO2，該種化學物質成由我國神華煤制油化工有限公司研究開發，由浙江泰德新材料有限公司生產制造。

催化劑SFT418-7 物質堆密度參數項目測算值介于0.7～0.9 g/cm3，且在催化劑SFT418-7 物質內部，約占總數90%以上的催化劑物質顆粒尺寸參數值介于30～150 μm，催化劑SFT418-7 物質實際具備的堆密度參數項目測算值分布范圍，以及粒度分布狀態，充分滿足漿態床反應器設備對催化劑性能提出的具體要求。與此同時，催化劑SFT418-7 物質具備相對較大的比表面積，能夠在具體使用過程，以呈現出較高水平的費托反應活性[3]。

1.3 試驗裝置

以10 L/h 漿態床設備費托合成技術工藝流程催化劑評價中試裝置（CEU）設置推進開展相關性評估工作，不同活化壓力水平條件下處理催化劑物質所引致產生的費托合成技術因素與影響作用效果也呈現出顯著差異[4]。技術工藝流程，如圖1 所示。

圖1 技術工藝流程

1.4 催化劑活化及活性評價

首先將處在氧化狀態條件下的SFT418-7 催化劑物質，以及液體石蠟在費托合成反應器設備外調制處理成漿液狀，后將其壓入費托合成反應器設備內部后，向原有化學物質開展快速升溫處理，同時，還要在程序升溫環節推進過程中實現指SFT418 催化劑的還原活化處理目標[5]。

在催化劑開展的活化處理結束后，要針對其各種化學物質成分對應的技術性能展開數據監測工作，對其展現的總體穩定度對各項工藝參數項目展開比對，調節并促進各項試驗工藝參數呈現出穩定狀態。

在圍繞新鮮合成氣、費托反應尾氣，以及入塔氣開展組成分析環節過程中，擇取運用由日本島津公司生產的型號為GC-2010 的氣相色譜儀，此處使用的分析條件為：分子篩儀器/三氧化鋁色譜柱儀器檢測方法、熱導池檢測器組件（TCD 組件）/氫火焰離子化檢測器組件（FID 組件）檢測方法、外標法定量檢測方法。催化劑SFT418-7 物質的活化與活性評價技術條件，如表1 所示。

表1 催化劑SFT418-7 物質的活化與活性評價技術條件

2 結果與討論

處于氧化態條件下的催化劑SFT418-7 物質在不同壓力強度下經歷活化處理后，其實際獲取的研究結果，如表2 所示[6]。

表2 不同活化壓力催化劑物質費托合成反應技術性能試驗研究結果分布

催化劑實際具備的活性，事實上就是化學反應過程中需要依賴外界環境提供的能量支持條件，相關科學技術人員研究發現，在所有類型的化學反應過程中，都需要經歷活化環節，在此環節利用的能量要素，就是通常所說的活化能[7]。

現有研究結果證實，對催化劑的恰當合理選擇，能夠有效改善化學反應的總體推進速度[8]。

遵照化學反應的動力學方程式可知，化學反應的推進速度，通常受兩種因素影響制約，其一是活化能因素，其二是溫度因素。催化劑發揮的主要作用，就是改變化學反應過程的實際推進速率，不但能夠將化學反應的推進速度顯著加快，還能針對化學反應過程施加抑制作用（催化劑參與化學反應過程，主要改變化學反應活化能，但不會改變化學反應產物，其發揮的作用類似于“介質”）。

3 結論

通過工業生產獲取的沉淀鐵系催化劑，在10L/h漿態床中試裝置內部開展不同活化壓力條件下的費托合成反應試驗研究。經過數據分析得到以下結論：一是SFT418-7 催化劑具備較高活性，在低溫度環境下，能夠實現CO 氣體90%以上的轉化率，CH4 氣體選擇性低于2%，同時C3+物質高達0.95%；二是沉淀鐵系費托合成催化劑活化壓力的高低，對其反應性能影響較大，通過增強壓力強度，能夠使催化劑活性顯著提升，與此同時，合成氣轉化率水平、H2 氣體轉化率及CO 氣體轉化率也有所提升；在降低壓力催化劑物質活化處理的情況下，烴類物質的時空產率、合成氣產油率有所上升，烴類產物結構中C2-C4 烯烷物質的質量比值呈增加趨勢。