【摘要】：費托合成(FTS)是將從煤、生物質(zhì)、頁巖氣和天然氣中獲得的合成氣轉化為綠色燃料和高附加值化學品的過程,因其原料氣來源廣及產(chǎn)物綠色環(huán)保而備受關注。費托合成是一個強放熱反應,其催化劑常因熱點的形成導致失活。而碳化硅具有一般催化劑載體不具備的優(yōu)點:良好的導熱性、耐腐蝕、機械強度高等。因而,高比表面積的碳化硅作為費托合成催化劑的載體受到廣泛的關注。本課題首先以商業(yè)的SiC為載體,系統(tǒng)地探究了制備方法、SiO2助劑、La2O3助劑對Co/SiC催化費托合成反應性能的影響,并在此基礎上,制備了 一種具有蜂窩狀孔的Co/SiC催化劑。溶膠法制備的催化劑打破了“還原度和分散度”相互制約的規(guī)律,從而含有更多的活性位,表現(xiàn)出更低的CH4選擇性和更高的C5+選擇性,且穩(wěn)定性最好。SiO2助劑的加入使催化劑的比表面積增大,有利于催化劑的活性組分在載體表面的分散。并增強了鈷與載體之間的相互作用,減少催化劑的聚集,流失。15%Co/3.0%SiO2-SiC催化劑表現(xiàn)出了最好的催化穩(wěn)定性。在產(chǎn)物選擇性方面,SiO2加入略使甲烷選擇性增加,C5+選擇性有所降低,但依然保持較高的選擇性,并且有利于煤油的生成。加入的La2O3助劑與鈷物種之間存在著一定的相互作用,有利于鈷物種的分散,顯著提高了催化劑的初始活性。在產(chǎn)物選擇性方面,有助于汽油的生成。在催化劑穩(wěn)定性方面,15%Co/2%La2O3-SiC催化劑表現(xiàn)出了最好的催化穩(wěn)定性。與粉末狀的催化劑相比,具有蜂窩狀孔的15%Co/SiC催化劑表現(xiàn)出更低的CH4選擇性和更高的C5+選擇性。說明這種孔結構有利于氣液傳質(zhì),減少積碳。并通過添加助劑TiO2來增強鈷-載體的作用力,提高鈷物種的分散,減少其聚集或流失。15%Co/5.0%TiO2-SiC催化劑表現(xiàn)出了最好的催化穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ426;TQ529.2
【圖文】：

圖１－１邋ＦＴＳ產(chǎn)物ＡＳＦ分布模型［８］逡逑Ｆｉｇ．１－１邋ＡＳＦ邋ｍｏｄｅｌ邋ｆｏｒ邋ｔｈｅ邋ＦＴＳ邋ｐｒｏｄｕｃｔ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ＾逡逑ＡＳＦ模型［ｓ］的產(chǎn)物分布如圖１－１�；冢粒樱颇Ｐ�，產(chǎn)物的選擇性依賴于鏈增長因逡逑子ａ，且目標產(chǎn)物的最優(yōu)選擇性受到ＡＳＦ模型的限制，例如，Ｃ２－Ｃ４產(chǎn)物的最優(yōu)的選擇逡逑性為６０％時，ａ的值為０．４－０．５之間，相應的ＣＨ４選擇性較高，達到３０％，因此，開發(fā)逡逑可打破ＡＳＦ分布并調(diào)整產(chǎn)物選擇性的高效催化劑成為ＦＴ合成領域中最令人期望但具逡逑有挑戰(zhàn)性的目標之一。逡逑１．２費托合成鉆基催化劑的研究現(xiàn)狀逡逑１．２．１活性組分的影響逡逑費托合成催化劑的活性組分與催化劑的活性和產(chǎn)物的選擇性緊密相關，經(jīng)過大量逡逑的研宄表明，化學周期表中第ＶＩＩＩ族元素：Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ等對費托合成具有一定逡逑的催化能力［９］。其中，Ｒｕ在所有元素中表現(xiàn)出最好的催化活性和較高的重質(zhì)烴的選擇逡逑性，但其儲量較少，價格較高，所以對其工業(yè)化的應用較難，主要作為基礎研究，作逡逑為助劑加入少量的Ｒｕ，提高了催化劑的分散度和還原度，且表現(xiàn)出雙金屬的協(xié)同作逡逑用

然后在氮氣保護下碳化，最后與一定量的鎂粉混合在７００邋°Ｃ下進行鎂熱還原，制得比逡逑表面積為２３２邋ｍ２／ｇ的多孔碳化硅，制得的碳化硅具有類似于ＲＦ／Ｓｉ0２前驅體的網(wǎng)狀結逡逑構（如圖１－５）。Ｚｈａｃ＾［１２°］將蔗糖浸漬到ＳＢＡ－１５中，得到Ｃ／Ｓｉ０２復合材料，在６５０邋°Ｃ逡逑下鎂熱還原，得到比表面積為３００邋ｍ２／ｇ的介孔碳化硅，合成的碳化硅的結構類似于硅逡逑模板。Ｓａｅｅｄｉｆａｉ＾［１２１］在５５０－６００邋°Ｃ下對聚丙烯酰胺／ＭＣＭ－４８的復合材料進行鎂熱還逡逑原，制得比表面積和孔徑分別為３３０邋ｍ２／ｇ、２－１０邋ｎｍ的介孔碳化硅。逡逑丨邐ｗ邋ｗ邐ｖｒｔ逡逑ｔ－ｒ４－ｖｖ；￣．邋ｖｘ？－邐－逡逑栜邋＇簿逡逑：＿~枺義賢跡保抵票福遙疲櫻椋埃踩芙漢停櫻椋玫氖疽饌跡郟保保埂垮義希疲椋紓澹保靛澹櫻悖瑁澹恚幔簦椋沐澹洌椋幔紓潁幔礤澹錚駑澹穡潁澹穡幔潁幔簦椋錚鑠澹錚駑澹遙疲櫻椋茫楨澹螅錚戾澹幔睿溴澹櫻椋茫郟保保梗蒎義希保常保燈淥椒ㄥ義銑松鮮齙姆椒�，还有一些牙C癡咧苯硬捎霉璺酆徒榭滋嘉希詰陀詮璺鄣膩義先鄣鬮露認攏構璺凵善墓櫨虢榭滋擠從Φ玫驕哂懈弒缺礱婊徒榭捉峁溝膩義咸薊�。例燃偓１＾谍x郟保玻玻薟捎霉璺酆陀行蚪榭滋跡ǎ希停茫�，以ＭＣＭ－４８、褦n粒保�、ＫＩＴ－６辶x銜０逯票傅撓行蚪榭滋跡┳魑�，在１２００－１３００�

本文編號：2721168