新型费托合成铁基催化剂制备低碳烯烃的研究
费托合成是以合成气为原料制备各种烃类化合物和其他各种有机含氧化合物的过程。在目前化石能源消耗量急剧增长，石油资源日渐短缺的背景下，费托合成技术能够高效清洁的将煤炭、天然气、生物质等能源资源转化为化工原料和燃料油品来缓解石油危机，因此受到了许多国家和地区的关注。费托合成的产物分布广泛，遵循ASF(Anderson-Schultz-Flory)分布，除了甲烷和石蜡选择性较高之外，其他产物的选择性都有一定的上限。目前主要是通过制备新型催化剂，通过添加各种助剂或者采用新型载体来改变原有催化剂的性能，打破ASF分布，实现催化剂的高活性、高稳定性和对目的产物的高选择性。 为了制备具有高活性、高稳定性和对低碳烯烃具有高选择性的催化剂，本文主要采用共沉淀法制备了铁基催化剂，考察在含有Cu、Mn助剂的情况下，Cr助剂对催化剂性能的影响;利用负载法制备纳米碳纤维混合的铁基催化剂，考察了Na助剂对费托合成催化剂性能的影响，并通过改变焙烧温度和还原温度，进一步考查了催化剂制备条件对催化剂性能的影响。 用共沉淀法制备的不同Cr含量的铁基催化剂主要通过XRD、BET-PSD、H2-TPR、CO-TPR、XPS、TEM等表征手段，浸渍法制备的不同Na含量的Fe-CNF催化剂主要通过XRD、H2-TPR、CO-TPR、XPS、 SEM等表征手段从催化剂的结构特性、还原特性和表面电子特性等方面考察了相应助剂对催化剂的影响。 研究结果发现，适量的Cr能够提高催化剂的活性，促进催化剂的分散，增大比表面积，促进低碳烯烃的生成，提高低碳烯烃的选择性，抑制甲烷的生成，Cr5催化剂的性能最好，CO转化率达63.15％，低碳烯烃的选择性为53.42％，甲烷选择性为15.30％，烯烷比为4.35，与Cr0催化剂相比各方面都有大幅度提高。 通过浸渍法制备的Fe-Mn-Na-CNF催化剂发现，混合有CNF的铁基催化剂实现了较好性能，而且适量的Na能提高催化剂活性，抑制甲烷的生成和催化剂的还原，促进低碳烯烃的生成，提高低碳烯烃的选择性。催化剂200Fe10Mn5Na-CNF的性能最好，CO转化率达65.72％，与没有Na的催化剂相比明显改善。低碳烯烃选择性为51.47％，是原来的1.25倍，烯烷比是原来的2.3倍。 通过改变焙烧温度和还原温度发现，焙烧温度越高，催化剂的水煤气变换反应越弱，烯烷比越高。还原温度升高，CO转化率降低，催化剂活性降低，低碳烯烃选择性升高，烯烷比增大。
费托合成;铁基催化剂;低碳烯烃;纳米碳纤维;催化剂性能;助剂
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
张燚
2015
中文
TQ529.2;TQ221.21
91
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）