prez

1.

Уфимский государственный нефтяной
технический университет
Презентация по дисциплине: Основные
технологии и технологические комплексы
нефтегазового производства
На тему:
Синтез Фишера-Тропша: значение, эволюция и
современные тенденции
Уникальный процесс преобразования синтез-газа в чистые
жидкие углеводороды с широким сырьевым спектром.
Создал: Кагиров А.Р
Проверила: Овсянникова И.В

2.

Актуальность и задачи
исследования FTS
Технология Фишера-Тропша актуальна благодаря
диверсификации сырья, ужесточению экологических
норм и декарбонизации. Исследование охватывает
теорию, каталитические системы и промышленные
решения в контексте устойчивого развития.
2

3.

Историческая эволюция
процесса Фишера-Тропша
В 1925 году Фишер и Тропш разработали
процесс получения жидких углеводородов из
CO и H₂. В 1930-40-х годах Германия
внедрила технологию, достигнув выпуска 600
тысяч тонн синтетического топлива в год.
С 1950 года компания Sasol в ЮАР стала
мировым лидером в производстве
синтетического топлива из угля. В период
1990–2010 годов компания Shell реализовала
масштабные проекты GTL, включая завод
Pearl GTL в Катаре.
3

4.

Фундаментальные принципы:
стехиометрия, термодинамика и кинетика
FTS представляет собой
последовательность
экзотермических реакций,
требующих эффективного
отвода тепла для
стабильного процесса.
Низкие температуры
увеличивают выход
тяжёлых углеводородов, но
ограничены кинетикой.
Распределение
углеводородов
описывается законом
Андерсона-Шульца-Флори
с параметром α, зависящим
от катализатора и условий,
определяющим длину
углеродной цепи.
4

5.

Методы получения и очистки синтез-газа
Требования к содержанию примесей
критичны: серы менее 0,1 ppm для Co
и менее 1 ppm для Fe в
катализаторах, для азотистых менее 1
ppm.
Оптимальное соотношение H₂/CO
зависит от метода, влияя на выбор
катализатора и качество процесса
FTS.
Данные из современного обзора технологий синтеза Фишера-Тропша,
2024
5

6.

Железосодержащие катализаторы: состав и
свойства
Активные фазы
железных катализаторов
Преимущества
железных катализаторов
Механизмы
деактивации
Оксиды Fe₂O₃ и Fe₃O₄ в процессе
активации переходят в карбиды
Fe₅C₂ и Fe₂C, являющиеся
активными фазами,
обеспечивающими каталитическую
активность в реакции FTS.
Железные катализаторы
отличаются невысокой стоимостью
и способны эффективно работать со
смешанным составом синтез-газа,
что обеспечивает их широкое
промышленное применение.
Основные причины снижения
активности: спекание частиц,
окисление активных фаз паром
воды, отложение углерода и
отравление катализатора
примесями, что ограничивает срок
службы.
6

7.

Роль промоторов в железных катализаторах
Типы промоторов и их влияние на
свойства катализаторов FTS,
оптимальные концентрации для
повышения эффективности.
Использование различных промоторов
существенно улучшает активность и
селективность железных катализаторов.
Обзор каталитических систем FTS, 2023
7

8.

Кобальтовые катализаторы: носители и
промоторы
Выбор носителя и размер частиц
Влияние промоторов Pt, Re, Ru
Металлический кобальт наносится на γ-Al₂O₃, TiO₂, SiO₂
или цеолиты с размером частиц 6-8 нм, обеспечивая
высокую активность и стабильность катализатора.
Добавки благородных металлов снижают температуру
восстановления, повышают устойчивость и стабильность
катализаторов, улучшая эксплуатационные характеристики GTLпроцессов.
8

9.

Проблемы отравления кобальтовых
катализаторов и методы защиты
Кобальтовые катализаторы
очень чувствительны к
сернистым соединениям;
при содержании более 0,1
ppm серы наблюдается
необратимое снижение их
активности и
каталитических свойств.
Для защиты применяют
глубокую очистку синтезгаза и оптимизацию
размера частиц Co, а также
контроль технологических
параметров; срок службы
таких катализаторов
достигает пяти лет.
9

10.

Современные теории механизма FTS:
карбидная и альтернативные
Карбидная теория в FTS
Рост углеродных цепей происходит через CHxинтермедиаты после диссоциативной адсорбции CO.
Эта теория подтверждается экспериментами in situ,
особенно для железных катализаторов.
Альтернативные механизмы
преобразования
Модели гидроксикарбеновой гидрогенизации и инсерции
CO объясняют образование кислородсодержащих
продуктов и другие особенности. Современные
исследования определяют их совместное влияние на
реакцию.
10

11.

Технологические режимы: LTFT и HTFT в
промышленности
Низкотемпературный режим
обеспечивает получение тяжёлых
парафинов; высокотемпературный –
производство бензиновых фракций и
олефинов. Выбор режима зависит от
требуемого ассортимента продуктов.
LTFT характеризуется более высоким
параметром роста α и селективностью
к тяжёлым углеводородам, тогда как
HTFT предусматривает производство
более лёгких углеводородов, включая
бензин и олефины.
Данные из комплексного обзора технологии Фишера-Тропша,
2024
11

12.

Сравнительный анализ промышленных
реакторов FTS
Основные параметры трёх типов
реакторов, используемых в
промышленности FTS, отражают различия
в теплоотводе, масштабируемости и
гибкости по сырью.
Суспензионные реакторы демонстрируют
лучшие теплоотвод и масштабируемость,
делая их предпочтительным выбором для
крупномасштабных LTFT-проектов с
высокой гибкостью сырья.
Обзор промышленных реакторов FTS, 2024
12

13.

Коммерциализация и
переработка продуктов FTS
Синтетическая нефть, получаемая в процессе
FTS, отличается отсутствием серы и низким
содержанием ароматических соединений. Это
обеспечивает экологическую чистоту и
улучшенные эксплуатационные
характеристики продуктов.
Гидрокрекинг и гидроизомеризация восков
позволяют превращать их в дизельное
топливо с высоким цетановым числом (70-80)
и производить авиационный керосин и
базовые масла, превосходящие традиционные
нефтепродукты.
13

14.

Стратегические перспективы: “зелёный” FTS и
инновационные направления
Технология Power-to-Liquids и её
основы
Промышленные и демонстрационные
проекты
Инновационные разработки в
катализаторах и реакторах
PtL использует электролиз для получения
зелёного водорода и улавливание CO₂
методом DAC. Это обеспечивает производство
синтез-газа для низкотемпературного синтеза
Фишера-Тропша с углеродной
нейтральностью.
Компании Sunfire, Norsk e-Fuel и HIF Global
реализуют демонстрационные установки PtL
с мощностью до 130 тыс. литров в год. Эти
проекты задают стандарты развития зелёного
топлива.
Высокоселективные катализаторы, микрореакторы
и цифровые двойники способствуют оптимизации
процессов. Интеграция FTS с нефтехимией
расширяет возможности углерод-нейтрального
энергообеспечения.
14

15.

Синтез Фишера-Тропша
— ключ к устойчивому
энергобалансу
FTS остаётся стратегически важной технологией для
производства сверхчистых топлив и химикатов.
Основные вызовы — капиталоёмкость и
совершенствование катализаторов. Будущее за
интеграцией в циркулярную и низкоуглеродную
экономику.