2025-07-22
Катализатор Фишера-Тропша на основе железа также известен как «чип» технологии непрямого сжижения угля . Патент на эту технологию, «Катализатор низкотемпературного синтеза Фишера-Тропша, способ его приготовления и применения», завоевал 25-ю Золотую награду Китая за патенты. 20 июня корреспондент China Chemical Industry News посетил Институт низкоуглеродной промышленности и взял интервью у членов проектной группы, чтобы узнать историю этой технологии.
Разработать износостойкие катализаторы для удовлетворения национальных потребностей
Китай обладает богатыми энергетическими ресурсами, такими как богатый уголь, бедная нефть и ограниченные запасы газа. Развитие технологий переработки угля в жидкое топливо имеет большое значение для обеспечения энергетической безопасности. Среди них технология непрямого сжижения угля является важным направлением в этой области, а катализатор синтеза Фишера-Тропша – ядром технологии непрямого сжижения угля.
«В то время катализатор столкнулся с такими проблемами, как недостаточная износостойкость и стабильность, низкая активность и выход продуктов с высокой добавленной стоимостью. Недостаточная износостойкость может привести к засорению реактора, что скажется на работе устройства. Продукт также будет смешиваться с мелким порошком катализатора, что приведет к снижению качества. Фильтрация примесей приведет к образованию большого количества твердых отходов, что увеличит затраты на переработку», — вспоминает Линь Цюань.
Традиционный метод повышения прочности катализатора заключается в увеличении количества связующего, но это покрывает активную поверхность катализатора, что приводит к снижению производительности. Высокотемпературный метод приготовления также приводит к уплотнению пористой структуры катализатора и снижению эффективности переноса. Мы отказались от традиционного подхода и метода катализатора на основе железа и, регулируя адсорбционные свойства поверхности железа и характеристики силанольной группы, позволили железу и кремнию объединиться в соответствующих условиях, что не только повысило прочность катализатора, но и сохранило активную поверхность. Мы также использовали низкотемпературные условия приготовления для решения проблемы уменьшения пор катализатора и повышения его плотности.
После десяти лет исследований и разработок группа НИОКР разработала новый железо-боровый катализатор синтеза Фишера-Тропша CNFT с высокой износостойкостью и высокими характеристиками по производству масел и восков.
«Три пропарки и три сушки» достигают промышленного масштаба в тысячу тонн
Дорога от лаборатории к индустриализации полна терний.
«Для приготовления соевого соуса требуется три пропаривания и три сушки, и то же самое относится и к нам. Индустриализация катализатора прошла три «нирваны» от лаборатории до промышленного производства», — представил Линь Цюань.
В 2010 году пилотное масштабирование нового катализатора в килограммовом масштабе и испытания с распылительной сушкой прошли гладко, но при промышленном масштабировании в тонновом масштабе возникли проблемы. Промышленные испытания выявили дефекты противоизносных свойств, поэтому исследовательская группа вернулась в лабораторию и начала второй «Великий поход», основываясь на базовом понимании факторов, влияющих на противоизносные свойства.
В 2016 году команда провела 100-тонное промышленное испытание, но столкнулась с проблемой: продукт содержал слишком много лёгких компонентов и не мог соответствовать требованиям к производительности промышленного применения. В этот момент снова раздались голоса с сомнением: «Это уже вторая неудача. Неужели направление инноваций выбрано неверно?»
Катализатор синтеза Фишера-Тропша CNFT-1 был разработан и применён на установке косвенного сжижения угля мощностью 4 млн тонн/год компании Ningxia Coal Industry, входящей в состав State Energy Group, и на установке по производству синтетического масла мощностью 1 млн тонн/год компании Lu'an Chemical Group. «Превосходная износостойкость катализатора CNFT-1 продлила срок службы фильтра в реакторе, увеличила производительность установки на 5%, увеличила межремонтный период с 1 года до 3 лет и увеличила выход высококачественного нефтяного воска на 14% по сравнению с аналогичными катализаторами». Доктор Лу Ицзюнь из Исследовательского центра технологий косвенного сжижения угля при Институте низкоуглеродной промышленности добавил: «Кроме того, технологические прорывы подтолкнули конкурентов к модернизации, что способствовало быстрому повышению общего уровня отрасли».
После успешной разработки катализатора CNFT-1 команда продолжила работу. В 2021 году, в ответ на сложную проблему высоких выбросов углекислого газа в углехимической промышленности, команда разработала инновационную технологию катализатора нового поколения с низкой селективностью по углекислому газу CNFT-2. После внедрения катализатора CNFT-2 на промышленных предприятиях селективность по углекислому газу снизилась на 4 процентных пункта по сравнению с катализаторами предыдущего поколения, а годовые выбросы углекислого газа на миллион тонн нефтепродуктов сократились на 150 000 тонн.
