Fe基催化剂的设计、改性及其催化CO 2 加氢制低碳烯烃性能研究
发布时间：2022-01-15 04:23
CO2加氢制低碳烯烃是实现CO2化学转化的有效途径之一,该过程由逆水煤气反应（Reverse water gas shift reaction,RWGS）和费托反应（Fischer-Tropsch synthesis,FTS）两步反应实现,因此需要设计一种双功能催化剂。因Fe基催化剂对RWGS与FTS反应均有高的活性,且其具有抗毒性优、价廉等特点,在FTS中被广泛关注。Fe基催化剂的结构、形貌、及活化过程均对化性能具有重要影响,而催化剂结构形貌受催化剂制备方法影响较大,本文针对Fe基催化剂的制备方法、结构、改性及活化过程进行研究,考察了其CO2加氢制烯烃催化性能。通过溶剂热法（S）、水热法（H）、共沉淀法（C）制备了不同配比Fe-Zn/K催化剂。不同制备方法对催化剂结构、物相、形貌、织构性质、催化剂CO2加氢催化性能影响明显。溶剂热法制备的催化剂具有大的比表面积,添加助剂Zn增强了催化剂稳定性。当Fe/Zn摩尔比为2/1时低碳烯烃达56.3%,O/P值为6.8。水热法制备催化剂同溶剂热制备的催化剂在织构性质上有明显差异,比表面积、孔结构等都不同,共沉淀法制备催化剂在相同配比下具有一定催...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?＜：〇２的ｃ－ｃ偶联化学利用途径ｗ??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃ－Ｃ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?Ｃ〇２?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ＾５＾??１．２．２．１?Ｃ０２力口?ＭＪＳ应制稀径??
宁夏大学硕士学位论文?第一章绪论??二氧化碳加氢制烯烃经成醇合成低碳烯烃路线如图１－８所示，即先经Ｃ０２加氢合成醇中间体，??再经中间产物醇通过醇脱水制烯烃路线合成低碳烯烃，主要催化剂为成醇活性位（如Ｃｕ等）催??化剂与酸性活性位点（如ＳＡＰＯ分子筛等）催化剂等复合的双功能催化剂。对于复合双功能催化??剂上ｃｏ２经加氢成醇后再经分子筛上脱水途径制低碳烯烃反应路线而言，由于ｃｏ２加氢成醇反应??在热力学上是低温有利的，而甲醇制烯烃要求较高反应温度，因此该过程两个活性位的温度达到??匹配至关重要。如何将这两步反应耦合起来拉动第二步脱水反应进行是这类催化剂研究的重点。??目前己有的研究表明主要存在两种中间体，李灿等［３７］研宂表明，二氧化碳加氢制备烯烃过程主要??以ＣＨｘＯ为中间体经ＳＰＡＯ分子筛脱水形成烯烃；孙予罕等［３８］认为，该过程主要是以甲醇为中间??体然后再经ＳＡＰＯ－３４分子筛脱水形成烯烃。??Ｃ〇２??＼Ｊ／?｛?＼?ｃ２ｈ４??Ｏｘｙｇｅｎａｔｅ?－＾Ｏｘｙｇｅｎａｔｅ?ｊ?ｃ?Ｈ??ｃ；Ｈ：??Ｌ翌竺性［脱水活性位；??图ＭＣ０２加氢经成醇路线合成低碳烯烃的示意图??Ｆｉｇ．?１－７?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?Ｃ０２?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｔｏ?ｌｉｇｈｔ?ｏｌｅｆｉｎｓ?ｖｉａ?ａ?ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｃａｔａｌｙｓｔ??１．?５?Ｃ０２加氢制低碳烯烃二次反应影响因素??在费托合成反应中，反应初始生成的烯烃由于在催化剂表面发生再次吸附加氢生成烷烃的反??应称为烯烃二次加氢反应
图１－９研究思路??Ｆｉｇ．?１－９?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ??ｃｏ２加氢制烯烃过程初级烯烃产物易于再吸附引发二次加氢、聚合、异构化等反应，导致烯??烃选择性下降、产物分布宽、副产物选择性较高。可通过催化剂制备方法、催化剂结构、活化气??氛来调变催化剂表面性质，进一步抑制烯烃二次反应可提高烯烃选择性进而实现产物分布调控。??而烯烃二次反应可通过调控催化剂材料组成，形貌，表面酸碱度及孔径等方法来抑。本文针对Ｆｅ??基催化剂的制备方法、结构、改性及活化过程进行研宄，考察了其（：０２加氢制烯烃催化性能。??１．７．２研究内容??结合文献已有研究基础上，本文研宄了不同制备方法（共沉淀法、溶剂热法、水热法）、催??化剂结构（层状结构）、活化条件（不同活化气氛：Ｈ２／Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ／Ｈ２），对ｃｏ２加氢制低碳烯??烃反应性能影响考察，反应条件为：Ｈ２／Ｃ０２＝３／ｌ，?ＧＨＳＶ＝?１０００ｈ＿１，?２ＭＰａ，?３２０?°Ｃ。以期调变??催化剂Ｃ０２加氢制烯烃选择性、Ｃ０２转化率。本文主要的考察内容主要有??１．考察制备方法（共沉淀法、溶剂热法、水热法）对Ｋ－Ｆｅ－Ｚｎ催化剂的形貌、物相、还原??行为、表面酸碱性、表面元素组成及状态，及考察其对００２加氢制低碳烯烃反应催化性能影响。??－－
【参考文献】：
期刊论文
[1]CO2加氢合成低碳烯烃反应热力学分析[J]. 张磊,陈林根,夏少军,王超,孙丰瑞. 工程热物理学报. 2017(06)
[2]二氧化碳加氢合成低碳烯烃的研究进展[J]. 梁兵连,段洪敏,侯宝林,苏雄,黄延强,王爱琴,王晓东,张涛. 化工进展. 2015(10)
[3]甲醇制丙烯催化剂的研究进展（Ⅱ）——ZSM系列分子筛[J]. 张瑶,陈文瑞,李享,孙丽丽,李虎强,范鑫鑫,承倩怡,高虎. 广州化工. 2015(14)
[4]甲醇制丙烯催化剂的研究进展（Ⅰ）——SAPO系列分子筛[J]. 高虎,承倩怡,李虎强,范鑫鑫,李享,孙丽丽,陈文瑞,张瑶. 广州化工. 2015(13)
[5]CO2绿色化合成低碳烯烃Fe基催化剂研究进展[J]. 向航,李静,曹建新,杨林. 现代化工. 2015(02)
[6]费托合成钴催化剂载体改性研究进展[J]. 李加波,林泉. 洁净煤技术. 2015(01)
[7]二氧化碳的活化及其催化加氢制二甲醚的研究进展[J]. 秦祖赠,刘瑞雯,纪红兵,蒋月秀. 化工进展. 2015(01)
[8]CH4/CO2催化重整制合成气的研究进展[J]. 官玲丽. 广州化工. 2014(20)
[9]CO2加氢合成甲醇催化剂的研究进展[J]. 郭晓明,毛东森,卢冠忠,王嵩. 化工进展. 2012(03)
[10]费托合成催化剂的研究进展[J]. 王野,康金灿,张庆红. 石油化工. 2009(12)
本文编号：3589893
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?＜：〇２的ｃ－ｃ偶联化学利用途径ｗ??Ｆｉｇ．?１－１?Ｃ－Ｃ?ｃｏｕｐｌｉｎｇ?ｒｅａｃｔｉｏｎｓ?ｆｏｒ?Ｃ〇２?ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ＾５＾??１．２．２．１?Ｃ０２力口?ＭＪＳ应制稀径??
宁夏大学硕士学位论文?第一章绪论??二氧化碳加氢制烯烃经成醇合成低碳烯烃路线如图１－８所示，即先经Ｃ０２加氢合成醇中间体，??再经中间产物醇通过醇脱水制烯烃路线合成低碳烯烃，主要催化剂为成醇活性位（如Ｃｕ等）催??化剂与酸性活性位点（如ＳＡＰＯ分子筛等）催化剂等复合的双功能催化剂。对于复合双功能催化??剂上ｃｏ２经加氢成醇后再经分子筛上脱水途径制低碳烯烃反应路线而言，由于ｃｏ２加氢成醇反应??在热力学上是低温有利的，而甲醇制烯烃要求较高反应温度，因此该过程两个活性位的温度达到??匹配至关重要。如何将这两步反应耦合起来拉动第二步脱水反应进行是这类催化剂研究的重点。??目前己有的研究表明主要存在两种中间体，李灿等［３７］研宂表明，二氧化碳加氢制备烯烃过程主要??以ＣＨｘＯ为中间体经ＳＰＡＯ分子筛脱水形成烯烃；孙予罕等［３８］认为，该过程主要是以甲醇为中间??体然后再经ＳＡＰＯ－３４分子筛脱水形成烯烃。??Ｃ〇２??＼Ｊ／?｛?＼?ｃ２ｈ４??Ｏｘｙｇｅｎａｔｅ?－＾Ｏｘｙｇｅｎａｔｅ?ｊ?ｃ?Ｈ??ｃ；Ｈ：??Ｌ翌竺性［脱水活性位；??图ＭＣ０２加氢经成醇路线合成低碳烯烃的示意图??Ｆｉｇ．?１－７?Ｄｉａｇｒａｍｍａｔｉｃ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?Ｃ０２?ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ?ｔｏ?ｌｉｇｈｔ?ｏｌｅｆｉｎｓ?ｖｉａ?ａ?ｂｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ?ｃａｔａｌｙｓｔ??１．?５?Ｃ０２加氢制低碳烯烃二次反应影响因素??在费托合成反应中，反应初始生成的烯烃由于在催化剂表面发生再次吸附加氢生成烷烃的反??应称为烯烃二次加氢反应
图１－９研究思路??Ｆｉｇ．?１－９?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｉｄｅａｓ??ｃｏ２加氢制烯烃过程初级烯烃产物易于再吸附引发二次加氢、聚合、异构化等反应，导致烯??烃选择性下降、产物分布宽、副产物选择性较高。可通过催化剂制备方法、催化剂结构、活化气??氛来调变催化剂表面性质，进一步抑制烯烃二次反应可提高烯烃选择性进而实现产物分布调控。??而烯烃二次反应可通过调控催化剂材料组成，形貌，表面酸碱度及孔径等方法来抑。本文针对Ｆｅ??基催化剂的制备方法、结构、改性及活化过程进行研宄，考察了其（：０２加氢制烯烃催化性能。??１．７．２研究内容??结合文献已有研究基础上，本文研宄了不同制备方法（共沉淀法、溶剂热法、水热法）、催??化剂结构（层状结构）、活化条件（不同活化气氛：Ｈ２／Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ／Ｈ２），对ｃｏ２加氢制低碳烯??烃反应性能影响考察，反应条件为：Ｈ２／Ｃ０２＝３／ｌ，?ＧＨＳＶ＝?１０００ｈ＿１，?２ＭＰａ，?３２０?°Ｃ。以期调变??催化剂Ｃ０２加氢制烯烃选择性、Ｃ０２转化率。本文主要的考察内容主要有??１．考察制备方法（共沉淀法、溶剂热法、水热法）对Ｋ－Ｆｅ－Ｚｎ催化剂的形貌、物相、还原??行为、表面酸碱性、表面元素组成及状态，及考察其对００２加氢制低碳烯烃反应催化性能影响。??－－
【参考文献】：
期刊论文
[1]CO2加氢合成低碳烯烃反应热力学分析[J]. 张磊,陈林根,夏少军,王超,孙丰瑞. 工程热物理学报. 2017(06)
[2]二氧化碳加氢合成低碳烯烃的研究进展[J]. 梁兵连,段洪敏,侯宝林,苏雄,黄延强,王爱琴,王晓东,张涛. 化工进展. 2015(10)
[3]甲醇制丙烯催化剂的研究进展（Ⅱ）——ZSM系列分子筛[J]. 张瑶,陈文瑞,李享,孙丽丽,李虎强,范鑫鑫,承倩怡,高虎. 广州化工. 2015(14)
[4]甲醇制丙烯催化剂的研究进展（Ⅰ）——SAPO系列分子筛[J]. 高虎,承倩怡,李虎强,范鑫鑫,李享,孙丽丽,陈文瑞,张瑶. 广州化工. 2015(13)
[5]CO2绿色化合成低碳烯烃Fe基催化剂研究进展[J]. 向航,李静,曹建新,杨林. 现代化工. 2015(02)
[6]费托合成钴催化剂载体改性研究进展[J]. 李加波,林泉. 洁净煤技术. 2015(01)
[7]二氧化碳的活化及其催化加氢制二甲醚的研究进展[J]. 秦祖赠,刘瑞雯,纪红兵,蒋月秀. 化工进展. 2015(01)
[8]CH4/CO2催化重整制合成气的研究进展[J]. 官玲丽. 广州化工. 2014(20)
[9]CO2加氢合成甲醇催化剂的研究进展[J]. 郭晓明,毛东森,卢冠忠,王嵩. 化工进展. 2012(03)
[10]费托合成催化剂的研究进展[J]. 王野,康金灿,张庆红. 石油化工. 2009(12)
本文编号：3589893
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