论文部分内容阅读
费托合成(Fischer-Tropsch Synthesis, FTS)是指在催化作用下将合成气(CO和H2)转换成脂肪烃和含氧化合物的过程。由于费托合成能够将煤、天然气等资源作为原料,通过高效转化生成清洁燃料,且因石油资源的供不应求,使得FTS备受关注。FTS产物为混合物,主要为直链烷烃,产物分布宽,遵循Anderson-Schultz-Flory (ASF)分布,因此通过研究新型催化剂来提高低碳产物的选择性成为当前研究热点。本文通过制备五种不同形貌的C0304(颗粒、片状、球型、立方体、棒状)催化剂,通过XRD、TPR、SEM、TEM、XPS表征手段分析催化剂的物理化学性质,考察了不同形貌催化剂对费托合成反应结果的影响,考察对低碳(C2=-C4=)选择性影响。通过制备负载型催化剂,考察助剂、载体、浸渍方法等因素对催化剂性能的影响。采用水热法制备了五种不同形貌的催化剂,分析了催化剂的物相组成、晶格结构、晶面、晶粒大小、还原性等性质对FTS反应性能的影响。结果表明:五种催化剂中,颗粒形和片状C0304催化剂属于HCP晶型,晶粒直径小,还原度较高,催化活性较高,链增长能力较弱,易生成低碳烯烃;棒状C0304催化剂甲烷选择性较高,立方体与球形C0304催化剂C2=-C4=选择性高,但转化率太低。因此综合考虑,颗粒与片状催化剂的FTS催化性能最好。采用浸渍法制备了不同Mn含量的Mn/Co3O4催化剂。结果表明,添加助剂Mn影响了CO周围的电子密度,抑制催化剂加氢能力同时抑制链增长,使产物向着低碳方向进行,有利于低碳烯烃生成10%Mn/Co3O4催化剂的O/P为3.75,C2=~C4=选择性达到48.44%。考察了Q50载体对催化剂的活性与产物选择性影响。采用分布浸渍法制备一系列不同Mn含量的Mn/Co304/Q5o催化剂。结果表明,由于Q50的孔径较大,能减少产物在催化剂中的停留时间,防止产物因停留时间较长而引起的二次加氢,加上Mn助剂对催化剂的影响,使得低碳烯烃产物的选择性较高。且用一步浸渍法制备10Mn/C03O4/Q50催化剂与分布浸渍法进行对比,进一步证明Mn在催化剂表面的作用。