低温费托合成催化剂及其制备和应用

本网编辑 2025-07-11

在国家能源集团北京低碳清洁能源研究院煤制油装置，可以大幅提高煤变油的效率，用更少的煤“变”出更多的油。

在国家能源集团北京低碳清洁能源研究院煤制油装置，可以大幅提高煤变油的效率，用更少的煤“变”出更多的油。它就是费托铁基催化剂，也被称为煤间接液化制油技术。

该技术相关专利“低温费托合成催化剂及其制备方法和应用”获得第二十五届中国专利金奖。

我国具有富煤、贫油、少气的能源禀赋，发展煤制油技术对保障能源安全具有重大意义。其中，煤间接液化制油技术是煤制油技术的重要方向，而费托合成催化剂又是煤间接液化制油技术的核心。

2006年，国家能源集团自主开展费托合成催化剂的研发。低碳院投身于费托合成催化剂的研发工作。

当时，催化剂面临抗磨损性和稳定性不足、活性和高附加值产品收率低等问题。抗磨损性不足会导致反应器堵塞，影响装置运行，产品也会混有催化剂的细粉，导致品质降低，而过滤其中的杂质又会产生大量固废，增加处理成本。

传统提升催化剂强度的方法是加大黏结剂用量，但这会覆盖催化剂活性表面，导致性能降低，高温制备方法也会导致催化剂孔结构致密化，降低传递效率。团队摒弃了传统铁基催化剂的思路方法，通过调控铁表面吸附性质和硅羟基特性，让铁和硅在合适条件下结合，既提高了催化剂强度，又保留了活性表面。还采用低温条件制备，解决了催化剂孔隙变小、密度增大的问题。

经过十年攻关，研发团队研发出具有高抗磨性和多产油蜡特性的新型铁硼系CNFT费托合成催化剂。

2010年，新型催化剂的公斤级中试放大及喷雾干燥成型试验顺利，却在吨级工业放大中出现了问题。工业试验暴露出抗磨性缺陷，于是研究团队回归实验室，从影响抗磨性的基础认识开始进行第二次“长征”。

2016年，团队开展百吨级工业放大试验，却遭遇产物轻质组分偏多，无法满足工业应用性能要求的问题。找准方向后，团队仅用2个月时间便完成新催化剂配方定型和验证，并在百吨级评价装置上进行了2000小时的长周期运转试验。

更大的挑战在千吨级产线上。在生产实践中，因催化剂浆料黏稠，输送和喷成小球困难，难以进行连续化生产。研究团队与设备厂家反复讨论设计方案，定制特殊设备，才使得产线平稳运行。

CNFT-1费托合成催化剂先后在国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤间接液化装置和潞安化工集团100万吨/年合成油装置上推广应用。CNFT-1催化剂优良的耐磨性能延长了反应器内过滤器使用寿命，装置产能提高5%，装置检修周期由1年延长至3年，高附加值油蜡产量比同类催化剂提升14%。

CNFT-1催化剂研发成功后， 2021年，团队针对煤化工行业面临的高二氧化碳排放瓶颈问题，团队创新开发了新一代低二氧化碳选择性CNFT-2催化剂技术。CNFT-2催化剂在工业装置应用后，二氧化碳选择性相比上一代催化剂降低4个百分点，百万吨油品二氧化碳年排放量降低15万吨。

本文系“流程工业”首发，未经授权不得转载。责任编辑：胡静，审核人：李峥

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