本文關鍵詞：合成氣一步法制烯烴鐵基催化劑改性及制備工藝研究

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【摘要】：以合成氣(CO+H2)為原料經(jīng)改性費-托合成反應(Fischer-Tropsch Synthesis, FTS)直接生產低碳烯烴,是一條極具潛力的非石油路線低碳烯烴生產工藝。但產物易受Anderson-Schulz-Flory(A-S-F)分布規(guī)律、動力學和熱力學的影響,以及催化劑重復性和穩(wěn)定性差、副產物(CH4、CO2、C5+等)選擇性高、烯烴二次反應等因素的制約,總烯烴收率低,難以實現(xiàn)工業(yè)化。因此,降低副產物生成、提高總烯烴選擇性以及催化劑的穩(wěn)定性是該過程急需解決的關鍵問題�；贔e基催化劑具有高活性、高烯烴選擇性和低CH4選擇性的優(yōu)點,論文結合Fe基催化劑的改性,在傳統(tǒng)水熱法和沉淀法催化劑制備基礎上,通過控制助劑沉淀順序,提出兩步水熱(沉淀)法,即首先通過水熱(沉淀)獲得Fe前驅體,經(jīng)分散后進行助劑(Zr、Mn)改性即第二步動態(tài)沉淀,獲得兩步沉淀Fe-Zr、Fe-Mn催化劑前驅體；另外,采用溶劑熱法制備出片層結構的Fe-Zr前驅體；最后均采用浸漬法進行K改性。結合SEM、HRTEM、EDS、XRD、XPS、N2吸附-脫附、H2-TPR等表征手段,系統(tǒng)研究了分步沉淀、溶劑熱等方法對催化劑形貌、結構、還原行為以及表面組成等物化性能的影響,并與傳統(tǒng)制備方法所得催化劑進行了CO加氫性能對比研究,闡釋了催化劑的構效關系。研究表明,兩步水熱法制備的Fe-Zr催化劑相對于一步法,Fe, Zr間相互作用減弱,Fe2O3的還原度增加;同時分步沉淀導致Zr表面富集,促進了活性組分的分散,在CO加氫反應中降低了二次加氫反應的發(fā)生,提高了烯烴選擇性并抑制重烴的生成,當Fe/Zr=2/1時,C2=-C4=含量由一步法的38.99 wt%提高至兩步法的43.84 wt%,產物分布得到明顯改善。對于Fe-Mn體系,沉淀法、水熱法的差異性,以及沉淀順序的不同,導致Fe、Mn間不同的相互作用和還原行為。沉淀法Fe-Mn催化劑相比水熱法比催化劑表面積增加,粒徑減�。粌刹匠恋矸ù呋瘎┍砻娓籑n、K。在CO加氫反應中,兩步沉淀催化劑具有較高的烯烴選擇性(O/P值),而一步水熱法制備的催化劑C2=-C4=在總烴中的重量含量較高。溶劑熱法制備的片層S-Fe/Zr-K催化劑,ZrO2顆粒呈團聚狀態(tài),與水熱法制備的H-Fe/Zr-K催化劑相比,鐵鋯間相互作用較弱,易被還原。在CO加氫反應中,兩種催化劑均表現(xiàn)出較高的反應活性,CO轉化率大于95%,但S-Fe/Zr-K催化劑烯烴選擇性較低。
【關鍵詞】：Fe催化劑 分步沉淀 Co加氫 低碳烯烴 片層結構
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ426;TE665.3
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 研究背景8-9
• 第一章 文獻綜述9-19
• 1.1 費-托合成9-11
• 1.2 合成氣通過費托直接制取低碳烯烴催化劑研究11-15
• 1.4 產物分布影響因素15-17
• 1.5 研究思路及內容17-18
• 1.6 預期目標18-19
• 第二章 實驗部分19-24
• 2.1 實驗試劑及原料氣19
• 2.2 催化劑制備19-21
• 2.3 催化劑表征21
• 2.4 活性評價裝置21-24
• 第三章 兩步水熱法Fe-Zr-K催化劑反應行為24-35
• 3.1 兩步水熱法Fe-Zr-K催化劑的制備24
• 3.2 物化性質24-32
• 3.3 反應性能32-34
• 3.4 小結34-35
• 第四章 兩步水熱法、沉淀法Fe-Mn-K催化劑反應行為35-45
• 4.1 兩步水熱法Fe/Mn-K催化劑的制備35
• 4.2 兩步沉淀法Fe/Mn-K催化劑的制備35
• 4.3 物化性質35-42
• 4.4 反應行為42-44
• 4.5 小結44-45
• 第五章 溶劑熱制備片層Fe-Zr-K催化劑及其反應行為45-49
• 5.1 催化劑制備45
• 5.2 物化性質45-48
• 5.3 反應行為48
• 5.4 小結48-49
• 第六章 結論49-50
• 6.1 論文結論49
• 6.2 論文創(chuàng)新點49-50
• 參考文獻50-57
• 致謝57-58
• 附錄58-59
• 個人簡介59

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