催化剂活化压力对费托合成反应的影响

宋 玄

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046000）

0 引言

煤炭间接液化生产技术是能够实现煤炭能源清洁化和高效化利用目标的工艺路径，其在近些年来，获得了相关领域研究人员和技术工作人员的广泛密切关注。催化剂相关技术是费托合成技术体系中的核心内容组成部分，近年来已经得到广泛且深入的研究分析[1-2]。

现阶段，具备工业生产实际应用价值的铁基催化剂和钴基催化剂，都必须在经历活化预处理技术环节之后，才能达到满足实际技术使用需求的化学反应活性水平，经历过活化处置过程的催化剂，其实际具备的物相结构表现状态，能够较大程度改变催化剂的费托合成反应技术性能，以及运转寿命持续时间。

1 围绕铁基费托合成催化剂物质形态获取的基本研究进展

费托合成技术最早是德国化学家开展的研究工作过程中率先提出的，通过合理设定各项技术因素，进一步深入优化费托合成技术工艺流程，提升工艺水平。同时在费托合成技术工艺推进过程中，全面充分发挥相关性催化剂化学物质的作用，确保航空燃料、汽车燃料等种类多样的且普遍应用的液体燃料物质形态，搭配使用具有高水平附加值的低链烯烃化学物质等，使费托合成技术工艺流程转化率测算数值处在较高水平，对应的化学反应技术工艺流程产物与催化剂物质实际发挥的技术性能具备深刻关联[3]。

源于费托合成生产技术工艺运用过程中涉及的催化剂具备复杂的种类构成，因此各国学者围绕催化剂开展了全面系统的研究分析，目前已经公开发表的数量众多研究文献证实，能够发挥费托合成技术活性的金属元素，以分布在元素周期表第Ⅷ族中的过渡金属元素为主，其实际具备的化学反应过程参与活性水平由高到低依次为Ru 元素物质＞Fe 元素物质＞Co元素物质＞Rh 元素物质＞Ni 元素物质。

费托合成生产技术工艺通常情况下可以分为低温费托合成生产技术和高温费托合成生产技术，两种类型的费托合成反应技术在运用过程中，需要使用的两种类型截然不同的催化剂，此情况也获得了相关领域专业技术人员的密切关注[4]。

在低温技术环境和高温技术环境两种不同情况下，有专家学者围绕铁基催化剂的技术性能表现状态展开了深入分析和科学研究，进行大量了实验和数据论证，基于钴系催化剂的费托合成技术工艺，通常更适宜在低温环境中加以运用。

金属铁价格相对便宜，其储备数量众多且空间地域分布较为分散。与众多催化剂比较，铁基催化剂的活性相对较高，同时拥有非常高的烯烃类物质的选择性，其能够针对汽车燃料化学形态，以及航空煤油化学形态等种类构成复杂的化学原材料物质起到催化作用。铁基催化剂能起到调节H2、CO 数量比例的作用，其与钴基催化剂相对比，更加适宜应用于以生物质或煤炭要素为基本原材料而获取的低H2气体/CO气体数量比例的费托合成反应技术工艺流程[5]。

对于钴基催化剂而言，其主要活性物质组成部分在于零价钴物质，而对于铁基催化剂而言，其主要活性物质成分尚未得到明确清晰揭示，依然留待研究分析。

2 原料气物质形态、催化剂物质形态和试验技术装置

2.1 原料气物质形态

在本项实验研究项目具体实施进程中，选取某焦化厂生产制备的纯度水平处在99.9%的H2，以及纯度水平处在99%的CO，按照一定合适的比例进行调配，将其作为催化剂的活化原料，开展技术属性特征层面的分析评价工作环节[6]。

2.2 催化剂

在本次实验研究活动开展过程中，实际选择运用的是催化剂SFT418-7，根据该种催化剂密度大小的差异和区别，就催化剂事实上的颗粒尺寸大小等进行深入系统性研究，使其达到实验所要求的标准。与此同时，该种催化剂具备着相对较高水平的表面积技术参数，说明其具备较高水平的费托反应技术活性。

2.3 试验技术装置

按照相关及时要求，通过对10 L/h 的浆态床费托合成物质生产技术催化剂形态中试技术装置（CEU）开展相关评估工作，在不同水平压力参数项目设置条件下，处理催化剂物所产生的费托合成技术因素与影响作用效果也会呈现出显著差异。

2.4 催化剂物质形态活化过程及活性水平评价

针对存留在氧化技术状态下的SFT418-7 催化剂形态，以及液体石蜡物质在费托合成反应器技术设备外调制成浆液状，继而将其压入费托工艺流程对应的合成反应器设备中，在费托合成中间物质形态被实际压入活化器技术设备内部空间后，在短时间内开展快速升温技术处理，实现SFT418-7 催化剂物质形态的还原与活化技术处理基本目标。

在催化剂形态活化技术处理环节结束后，要针对其各种化学成分对应的技术性能展开数据监测工作，根据其展现的总体稳定度，对各项工艺参数项目开展比对处理，实现各项实验工艺参数项目呈现出稳定状态，同时对催化剂实际具备的活性状态展开评价[7]。

在针对新鲜合成气物质形态、费托反应尾气物质形态和入塔气物质形态实施组成结构分析过程中，选取GC-2010 气相色谱仪技术设备，实际涉及的检测技术方法类型主要有：三氧化铝色谱柱检测法、热导池检测法、氢火焰离子化检测法。

3 结果与讨论

SFT418 催化剂在高费托反应过程中展现的催化技术活性水平相对较高，新鲜合成气物质形态呈现空速旋转度技术参数项目数值测定水平较高，高温化学反应技术环境中的转化率技术参数项目测算数值能够达到91%。而针对甲烷气体物质形态的选择性水平发挥程度则相对比较低，仅在2%左右，不同催化剂实际需要的处理技术条件也存在显著差异，在费托合成技术工艺具体运用过程中，针对实际获取的实验数据测算结果，将H2与CO 的转化率技术参数项目选做控制节点，能够保障实际获取的催化剂化学反应活性处在较高水平，且指向CO2物质的选择性也处在较高水平[8]。

4 催化剂对催化剂费托合成反应性能的影响

4.1 催化剂对铁基费托反应活性的影响

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，相关研究显示，在所有类型的化学反应开展过程中，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。现有研究结果证实，对催化剂的科学选择运用，能够有效提升化学反应的总体推进速度[9]。

根据化学反应的动力学方程式可以知晓，化学反应的推进速度，通常受两种因素影响制约，一是活化能因素，二是温度因素。

4.2 催化剂对铁基费托反应选择性的影响

催化剂发挥的主要技术作用就是改变化学反应过程的实际推进速率，其不但能够实现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。

5 结语

我国现有的能源使用消费结构，煤炭依然占据主导性地位，通过利用费托合成技术将合成气体物质转变成燃料油，实际获取的产物中不包含硫元素、氮元素以及芳香烃类物质，能够有效满足现阶段环境保护要求和理念，解决煤炭焚烧过程中出现的环境破坏问题，间接为石油能源的安全合理使用，提供扎实且充分的基础支撑条件。