费托合成(– )，又称F-T合成，是将煤由气态转变成液态烃的技术之一，以CO和H2的合成气为原料在合适的催化剂及条件的促进下，合成以汽柴油、石蜡烃等为主的液体燃料的工艺过程。

费托合成反应原理

主反应：

生成烷烃：nCO+(2n+1)H2= CnH2n+2+nH2O

生成烯烃：nCO+(2n)H2 = CnH2n+nH2O

副反应：

生成甲烷：CO+3H2 = CH4+H2O

生成甲醇：CO+2H2= CH3OH

生成乙醇：2CO+4H2 = + H2O

积炭反应：2CO = C+CO2

除了以上反应以外，还有生成更高碳数的醇以及醛、酮、酸、酯等含氧化合物的副反应。

按反应温度可分为低温费托合成工艺和高温费托合成工艺。通常将反应温度低于280℃的称为低温费托合成工艺，产物主要是柴油以及高品质石蜡等，常采用固定床或浆态床反应器；高于300℃的称为高温费托合成工艺，产物主要是汽油、柴油、含氧有机化学品和烯烃，常采用流化床(循环流化床、固定流化床)反应器。

低温费托合成工艺产品相对来说比较单一，产品以柴油为主，占到75%左右。其余为石脑油、液化气和部分高品质石蜡。

高温费托合成工艺产品种类更加多样化，不但有汽油、柴油、溶剂油，还有烯烃、烷烃、含氧化合物等，其中烯烃含量能达到40%左右，且以直链烯烃为主，这些产品的附加值比较高。

几种常见的费托合成反应器

1固定床反应器（Arge反应器）

固定床反应器首先由鲁尔化学（）和鲁奇（Lurge）两家公司合作开发而成，简称Arge反应器。

1955年第一个商业化Arge反应器在南非建成投产。反应器直径3米，由2052根管子组成，管内径5厘米，长12米，体积40m3，管外为沸腾水，通过水的蒸发移走管内的反应热，产生蒸汽。管内装填了挤出式铁催化剂。通常多管固定床反应器的径向温差为大约2～4°C。轴向温度差为15～20°C。

温度过高会导致积炭反应，使得催化剂破碎和反应管堵塞，甚至需要更换催化剂。因此，固定床中铁催化剂的使用温度不能超过260°C。

易于操作是固定床反应器的最大优点

由于液体产品顺催化剂床层流下，催化剂和液体产品分离容易，适于费-托蜡生产。且催化剂床层的上部可吸附合成气在净化工序残余的少量的H2S，使得床层的其它部分不受合成气净化工序的影响。

当然，固定床反应器也有以下缺点：

反应器制造昂贵

高气速流过催化剂床层所导致的高压降和所要求的尾气循环，提高了气体压缩成本。费-托合成受扩散控制要求使用小颗粒的催化剂，这会引起催化剂床层有较高的压降，管程的压降最高可达0.7MPa，反应器管束所承受的应力相当大。大直径的反应器所需要的管材厚度非常大，从而造成反应器放大昂贵。

反应器设计复杂

装填了催化剂的管子不能承受太大的操作温度变化。根据所需要的产品组成，需要定期更换铁基催化剂；所以需要特殊的可拆卸的网格，从而使反应器设计十分复杂。

停产时间长

重新装填催化剂也是一个费时的工作，同时需要许多的维护工作，导致相当长的停车时间；这也干扰了工厂的正常运行。

2浆态床反应器

SASOL公司研发的浆态反应器在1993年得到工业应用，反应器内装有正在鼓泡的液态反应产物（主要为费-托产品蜡）和悬浮在其中的催化剂颗粒，其核心创新是实现了蜡产物和催化剂分离的工艺。

浆态床与固定床反应器相比优点有哪些？

✔避免了停车更换催化剂步骤

✔床层压降比固定床大大降低

✔减少催化剂失活、积炭

✔催化剂消耗总量低

✔维护运行成本低

✔反应器设计简单

✔出口气体中所夹带的“浆”可以方便地分离出来

3循环流化床反应器

循环流化床的压降低于固定床，因此其气体压缩成本较低。由于高气速造成的快速循环和返混，循环流化床的反应段近乎处于等温状态，催化剂床层的温差一般小于2°C。循环流化床中，循环回路中的温度的波动范围为30°C左右。循环流化床的一个重要的特点是可以加入新催化剂，也可以移走旧催化剂。

但是，操作复杂是循环流化床在运行过程中最大的缺点。

新鲜气和循环气在200°C、2.5 MPa条件下进入反应器底部并夹带起部分从竖管和滑阀流下来的350°C的催化剂。在催化剂沉积区域，一般需要使用旋风分离器来实现催化剂与气体的分离。且在分离器下游需要配套油洗涤器来脱除这些细小的催化剂颗粒。这就增加了设备成本并降低了系统的热效率。另外在高线速的部位，要求使用陶瓷衬里来保护反应器壁减少催化剂颗粒所引起的磨损，这也增加了反应器成本和停车时间。

4固定流化床反应器

鉴于循环流化床反应器的局限和缺陷，SASOL开发成功了固定流化床反应器，并命名为SASOL （简称为SAS）反应器。

组成部分

1、含气体分布器的容器；

2、催化剂流化床；

3、床层内的冷却管；

4、旋风分离器。

固定流化床操作比较简单。气体从反应器底部进入并通过流化床。床层内催化剂颗粒处于湍流状态但整体保持静止不动。和循环流化床相比，它们具有类似的选择性和更高的转化率。

固定流化床与循环流化床反应器相比优点有哪些？

✔催化剂总量消耗低

✔减少催化剂积炭

✔维护运行成本低

✔床层等温性好

✔生产能力大

✔成本低

在同等的生产规模下，固定流化床比循环流化床制造成本更低，这是因为它体积小而且不需要昂贵的支承结构。由于固定流化床反应器可以安放在裙座上，它的支撑结构的成本仅为循环流化床的5%。因为气体线速较低，基本上消除了磨蚀从而也不需要定期的检查和维护。SAS反应器中的压降较低，压缩成本也低。积炭也不再是问题。固定流化床反应器催化剂的用量大约是循环流化床反应器的50%。由于反应热随反应压力的增加而增加，所以盘管冷却面积的增加使操作压力可高达40bar，大大地增加了反应器的生产能力。