Синтез Фишера-Тропша

В отличие от традиционных методов производства нефтепродуктов, может использоваться более широкий спектр сырья, включая уголь, природный газ и биомассу. Производится меньше выбросов, что делает технологию Фишера-Тропша более экологичной. Кроме того, она может использоваться для производства синтетической сырой нефти, которая может быть переработана в готовое топливо с использованием существующей инфраструктуры нефтеперерабатывающих заводов.

Процесс синтеза Фишера-Тропша начинается с производства сингаза из источника метана, такого как природный газ или газификация угля. Затем сингаз пропускают над катализатором из оксида железа при высоких температурах (200-350 °C).

Синтез ФТ включает в себя три основных этапа:

1. Газификация сырья для получения сингаза.
2. Преобразование сингаза в углеводороды с более длинной цепью с помощью катализатора синтеза Фишера-Тропша.
3. Переработка синтетической сырой нефти в готовые продукты, такие как бензин и дизельное топливо.

Все три этапа происходят в реакторах.
Тип реактора, используемого для каждого этапа, зависит от природы исходного сырья, желаемого слоя продукта и других факторов, таких как условия эксплуатации и экономическая эффективность. Например, уголь может газифицироваться в реакторе с увлекаемым потоком или псевдоожиженным слоем, а биомасса может газифицироваться в реакторе с барботирующим псевдоожиженным слоем или реакторе с неподвижным слоем.

Первым шагом в синтезе ФТ является газификация, которая происходит в атмосфере кислорода/углекислого газа при повышенных температурах (700°C-850°C). Целью газификации является преобразование твердых углеродистых материалов в сингаз – смесь CO и H2.

Существует несколько типов газификаторов, которые могут быть использованы для этой цели, включая:

• с увлекаемым потоком;
• с барботирующим кипящим слоем;
• с циркулирующим кипящим слоем;
• с неподвижным слоем;
• с впрыском пара;
• с частичным окислением;
• кислородно-топливные.

Выбор типа реактора зависит от различных факторов, таких как тип сырья, требования к продукту, размер реактора, условия эксплуатации и экономика.

После получения в газификаторе сингаз поступает в реактор Фишера-Тропша, где он превращается в углеводороды с более длинной цепью на катализаторе на основе железа или кобальта при температуре 200-350 °C под давлением 1-20 бар. Разнообразные реакции конверсии, происходящие во время синтеза FT, включают дегидратационный крекинг, полимеризацию, алкилирование, гидродимеризацию, гидрогенизацию.

После выхода из реактора поток продукта состоит в основном из парафинов C5-C25 с некоторым количеством более легких олефинов. Эта синтетическая сырая нефть должна пройти дополнительную обработку, называемую модернизацией, прежде чем ее можно будет использовать в качестве транспортного топлива.

При модернизации удаляются примеси, такие как оксигенаты и сернистые соединения, для улучшения характеристик выбросов при сжигании в двигателе. Она также увеличивает долю жидкостей, кипящих в полезных диапазонах для смешивания бензина (40 °C <–> 200 °C) и дизельного топлива (200 °C <–> 350 °C).