我国从上世纪中期开始进行F-T合成方面的研究，经过数十年的技术积累，催化剂研制开发方面日趋成熟，但仍面临着技术放大及产业化过程中的诸多问题。传质过程是工程化研究的重要内容，对于F-T合成反应，传质，尤其是内扩散对过程效率、产物分布都会产生影响；另一方面，传热一直是F-T合成反应过程研究中的难题，基于固定催化剂床层的反应工艺虽然有不少优势，在这方面的劣势却非常显著。著名的Arge工艺利用尾气循环基本上能做到稳定移热，但是以单程转化率和循环比为代价的，而且无法从根本上消除反应管进口附近的热点。总之，根据目前的文献报导情况，F-T合成反应的传质、传热方面还存在许多问题。探讨F-T合成反应过程中的传递过程，进行相关的基础研究并提出积极的意见和建议对F-T合成工程化具有重大的学术及应用价值。　　 本文针对Co/ZrO2型催化剂催化的F-T合成反应过程，较为深入的研究了催化剂颗粒度对F-T合成反应效率、过程选择性等指标的影响，初步分析了相关的作用机理，阐述了催化剂颗粒孔结构特征对有效内扩散的特殊影响并就催化剂颗粒合理设计提出了建议。此外，还积极探讨了液体介质对F-T合成反应过程的影响，得出一些有益结论。本论文的主要研究结果如下：　　 (1)催化剂颗粒度对F-T合成反应过程的影响来源于不同程度的内扩散限制效应；不同催化剂作用下的产物选择性也会影响到扩散过程。这些影响具体表现为：合成反应历程会随内扩散限制程度的改变而改变，并表现在表观活化能随催化剂颗粒度的变化关系上；气态烯/烷比值随反应时间不一定呈单调变化，会受F-T合成反应本征产物选择性的影响：空速效应对本征反应的产物选择性影响不明显，固定床反应器上产物选择性随空速的变化应该来源于内扩散限制。　　 (2)催化剂颗粒的孔结构与物种的有效扩散密切相关。若假定F-T合成反应稳定阶段的内扩散过程属于液相中的普通分子扩散，则这种关系体现在不同孔结构下的ε、τ值上。孔隙丰富、孔网络连通性越低，有效扩散系数De越接近分子扩散系数。由于规整度与孔网络连通性可能没有直接关系，而且在实际中难以获得较低的配位数Z值。所以，在一定的孔隙率下，通过调变催化剂颗粒的孔结构特征，尤其是想依靠提高颗粒孔道的规整程度来改善传质情况对于F-T合成反应很可能难以实现。此外，不能以反应物在颗粒中的分布情况来判定内扩散速率变化趋势，其只能用于判断内扩散限制程度的相对大小；而若以降低内扩散限制程度为目标，寻求内扩散速率与本征反应的匹配是重要途径。　　 (3)当液体介质(正壬烷)输入到稳定的F-T合成反应体系后，CO转化率、C5+选择性、气态烯/烷比值明显降低，CH4选择性明显升高，这些变化在停止进液后均可恢复，说明相关的变化主要来源于传质情况的变化，具体来源于外扩散过程的变化。由于液体量小，增加液体量起不到强化传质的效果。此外，液体介质对覆盖在催化剂颗粒内、外表面的蜡质组分有一定的冲刷及抽提作用。液体介质对催化剂床层内的温度分布影响非常大，介质流速是最重要的参数之一。在所选用的实验条件下，合成气空速、液体介质预热温度等要素对床层温度分布趋势几乎没有影响，表明床层与外界的换热效率可能不是影响催化剂床层温度分布的主要因素，反应热能否在床层内有效传递才是问题的关键。