熔铁催化剂费—托合成制低碳烯烃构效关系研究
发布时间：2021-07-18 21:00
低碳烯烃（包括乙烯、丙烯和丁烯）是重要的化工基础原料,主要是通过石油裂解来生产的。近年来由于石油资源日益短缺以及不断增长的需求,开发一条高效的非石油线路（即利用煤、天然气和生物质等含碳资源通过费-托合成直接制备低碳烯烃（FTO））已成为研究热点。该过程的关键技术是高选择性低碳烯烃催化剂的制备。大量的研究表明,熔铁催化剂具有较好的费-托合成制低碳烯烃活性。值得注意的是,在费-托合成反应条件下,铁基催化剂的活性相演变非常复杂,主要有铁、氧化铁和碳化铁（ε-Fe2C,χ-Fe5C2,θ-Fe3C及Fe7C3）等,而这些不同的活性物相以及同一活性物相上不同晶面的暴露情况都会对费-托合成的活性和选择性产生显著的影响。事实上,对于铁基催化剂FTS反应活性相的确定目前存在较大的争议。因此,确立FTO反应的活性相与其催化剂性能间的构效关系,是这一课题乃至多相催化领域中的一大挑战。本论文以熔铁催化剂为研究对象,探讨了助催化剂的种类、不同气氛碳化处理、表面纳米碳化铁原位修饰等...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
合成气制低碳烯烃的不同线路[1-2]
浙江工业大学博士学位论文 文献综述和研究内容3图1.2 链增长几率与产物分布[5]Fig. 1.2 Chain growth probability and product distribution1.2 费-托合成直接制低碳烯烃铁基催化剂研究进展铁基催化剂主要有沉淀铁催化剂、负载型铁催化剂和熔铁催化剂。其中沉淀铁催化剂[20-23]主要是用于低温费-托合成反应，生产柴油、石蜡等长链烃产物为主，也有研究用于低碳烯烃的合成[24,25]。对于负载型铁催化剂，最常用的载体有碳载体[26-28]，氧化物载体[29-30]以及分子筛载体[31-33]。其中，以活性炭作载体的催化剂效果最佳，但是活性炭强度一直是没有被解决技术难题，工业化有困难。也有报道用激光热解法结合固相反应直接制取以α-Fe、Fe3C为主体的超微粒子催化剂[34,35]，并已取得了很好催化效果，但此催化剂的成本昂贵，产业化困难。高温F-T过程(HTFT
浙江工业大学博士学位论文 文献综述和研究内容5图1.3 费-托合成表面碳化物机理[53]Fig. 1.3 Surface carbide mechanism for Fischer-Tropsch synthesis图1.4 烯烃在催化剂表面二次吸附反应机理[59]Fig. 1.4 Olefins readsorption mechanism on the catalyst surface因此，要有效提高低碳烯烃的选择性，就需要考虑在提高催化剂活性的同时，降低链增长 α 值，加快催化剂表面烯烃的脱附，减少烯烃的二次吸附反应以及甲烷化作用，这些因素受到催化剂本身以及反应工艺条件的共同影响。催化剂研究中最关键的是活性相的影响。1.2.2 铁基催化剂费-托合成制低碳烯烃活性相及构效关系费-托合成铁基催化剂活性物相有铁，氧化铁[6,7]和碳化铁（ε-Fe2C[8]，χ-Fe5C2[9-11]，θ-Fe3C[12-14]及 Fe7C3[10,13]）。其中，不同的纯碳化铁物相制备很困难。费-托合成反应条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米-微米铁修饰的维氏体氨合成催化剂（英文）[J]. 李蕾,韩文锋,李林辉,刘化章. 分子催化. 2017(03)
[2]合成气一步制取低碳烯烃铁基催化剂的研究进展[J]. 夏航,杨霞珍,霍超,刘化章. 现代化工. 2016(08)
[3]合成气催化转化直接制备低碳烯烃研究进展[J]. 于飞,李正甲,安芸蕾,高鹏,钟良枢,孙予罕. 燃料化学学报. 2016(07)
[4]碳纳米管封装铁纳米粒子催化剂上CO加氢制低碳烯烃（英文）[J]. 陈晓琪,邓德会,潘秀莲,包信和. 催化学报. 2015(09)
[5]制备方法对Fe/NCNTs催化剂结构及费托反应性能的影响[J]. 吕金钊,胡仁之,卓欧,许波连,杨立军,吴强,王喜章,范以宁,胡征. 化学学报. 2014(09)
[6]K2CO3溶液处理对费托合成熔铁催化剂性能的影响[J]. 孙桃梅,张娟,陈建刚,马彩莲,孔祥鹏,丁健,张奎,文闻. 天然气化工（C1化学与化工）. 2014(03)
[7]费托合成催化剂的研究进展[J]. 李娟,吴梁鹏,邱勇,定明月,王铁军,李新军,马隆龙. 化工进展. 2013(S1)
[8]共热解法制备磁性Fe@C纳米复合颗粒及其载药性能研究[J]. 倘余乐,宋海南,邾枝花. 合肥师范学院学报. 2013(03)
[9]预处理Fe基催化剂CO加氢合成低碳烯烃选择性影响研究[J]. 张建利,马利海,范素兵,赵天生,张侃. 燃料化学学报. 2012(09)
[10]单相碳化铁的制备及其表面吸附性质[J]. 王瑞雪,吴宝山,李永旺. 催化学报. 2012(05)
博士论文
[1]调控费托合成产物分布高效合成低碳烯烃的研究[D]. 刘意.北京化工大学 2015
硕士论文
[1]固定床反应器费—托合成熔铁催化剂的研究[D]. 徐云.浙江工业大学 2009
[2]费—托合成熔铁催化剂研究[D]. 杨霞珍.浙江工业大学 2007
本文编号：3290356
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
合成气制低碳烯烃的不同线路[1-2]
浙江工业大学博士学位论文 文献综述和研究内容3图1.2 链增长几率与产物分布[5]Fig. 1.2 Chain growth probability and product distribution1.2 费-托合成直接制低碳烯烃铁基催化剂研究进展铁基催化剂主要有沉淀铁催化剂、负载型铁催化剂和熔铁催化剂。其中沉淀铁催化剂[20-23]主要是用于低温费-托合成反应，生产柴油、石蜡等长链烃产物为主，也有研究用于低碳烯烃的合成[24,25]。对于负载型铁催化剂，最常用的载体有碳载体[26-28]，氧化物载体[29-30]以及分子筛载体[31-33]。其中，以活性炭作载体的催化剂效果最佳，但是活性炭强度一直是没有被解决技术难题，工业化有困难。也有报道用激光热解法结合固相反应直接制取以α-Fe、Fe3C为主体的超微粒子催化剂[34,35]，并已取得了很好催化效果，但此催化剂的成本昂贵，产业化困难。高温F-T过程(HTFT
浙江工业大学博士学位论文 文献综述和研究内容5图1.3 费-托合成表面碳化物机理[53]Fig. 1.3 Surface carbide mechanism for Fischer-Tropsch synthesis图1.4 烯烃在催化剂表面二次吸附反应机理[59]Fig. 1.4 Olefins readsorption mechanism on the catalyst surface因此，要有效提高低碳烯烃的选择性，就需要考虑在提高催化剂活性的同时，降低链增长 α 值，加快催化剂表面烯烃的脱附，减少烯烃的二次吸附反应以及甲烷化作用，这些因素受到催化剂本身以及反应工艺条件的共同影响。催化剂研究中最关键的是活性相的影响。1.2.2 铁基催化剂费-托合成制低碳烯烃活性相及构效关系费-托合成铁基催化剂活性物相有铁，氧化铁[6,7]和碳化铁（ε-Fe2C[8]，χ-Fe5C2[9-11]，θ-Fe3C[12-14]及 Fe7C3[10,13]）。其中，不同的纯碳化铁物相制备很困难。费-托合成反应条件下
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米-微米铁修饰的维氏体氨合成催化剂（英文）[J]. 李蕾,韩文锋,李林辉,刘化章. 分子催化. 2017(03)
[2]合成气一步制取低碳烯烃铁基催化剂的研究进展[J]. 夏航,杨霞珍,霍超,刘化章. 现代化工. 2016(08)
[3]合成气催化转化直接制备低碳烯烃研究进展[J]. 于飞,李正甲,安芸蕾,高鹏,钟良枢,孙予罕. 燃料化学学报. 2016(07)
[4]碳纳米管封装铁纳米粒子催化剂上CO加氢制低碳烯烃（英文）[J]. 陈晓琪,邓德会,潘秀莲,包信和. 催化学报. 2015(09)
[5]制备方法对Fe/NCNTs催化剂结构及费托反应性能的影响[J]. 吕金钊,胡仁之,卓欧,许波连,杨立军,吴强,王喜章,范以宁,胡征. 化学学报. 2014(09)
[6]K2CO3溶液处理对费托合成熔铁催化剂性能的影响[J]. 孙桃梅,张娟,陈建刚,马彩莲,孔祥鹏,丁健,张奎,文闻. 天然气化工（C1化学与化工）. 2014(03)
[7]费托合成催化剂的研究进展[J]. 李娟,吴梁鹏,邱勇,定明月,王铁军,李新军,马隆龙. 化工进展. 2013(S1)
[8]共热解法制备磁性Fe@C纳米复合颗粒及其载药性能研究[J]. 倘余乐,宋海南,邾枝花. 合肥师范学院学报. 2013(03)
[9]预处理Fe基催化剂CO加氢合成低碳烯烃选择性影响研究[J]. 张建利,马利海,范素兵,赵天生,张侃. 燃料化学学报. 2012(09)
[10]单相碳化铁的制备及其表面吸附性质[J]. 王瑞雪,吴宝山,李永旺. 催化学报. 2012(05)
博士论文
[1]调控费托合成产物分布高效合成低碳烯烃的研究[D]. 刘意.北京化工大学 2015
硕士论文
[1]固定床反应器费—托合成熔铁催化剂的研究[D]. 徐云.浙江工业大学 2009
[2]费—托合成熔铁催化剂研究[D]. 杨霞珍.浙江工业大学 2007
本文编号：3290356
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3290356.html
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