合成气一步法制烯烃铁基催化剂改性及制备工艺研究

发布时间：2017-09-28 02:35

  本文关键词：合成气一步法制烯烃铁基催化剂改性及制备工艺研究

  更多相关文章： Fe催化剂 分步沉淀 Co加氢 低碳烯烃 片层结构

【摘要】：以合成气(CO+H2)为原料经改性费-托合成反应(Fischer-Tropsch Synthesis, FTS)直接生产低碳烯烃,是一条极具潜力的非石油路线低碳烯烃生产工艺。但产物易受Anderson-Schulz-Flory(A-S-F)分布规律、动力学和热力学的影响,以及催化剂重复性和稳定性差、副产物(CH4、CO2、C5+等)选择性高、烯烃二次反应等因素的制约,总烯烃收率低,难以实现工业化。因此,降低副产物生成、提高总烯烃选择性以及催化剂的稳定性是该过程急需解决的关键问题。基于Fe基催化剂具有高活性、高烯烃选择性和低CH4选择性的优点,论文结合Fe基催化剂的改性,在传统水热法和沉淀法催化剂制备基础上,通过控制助剂沉淀顺序,提出两步水热(沉淀)法,即首先通过水热(沉淀)获得Fe前驱体,经分散后进行助剂(Zr、Mn)改性即第二步动态沉淀,获得两步沉淀Fe-Zr、Fe-Mn催化剂前驱体；另外,采用溶剂热法制备出片层结构的Fe-Zr前驱体；最后均采用浸渍法进行K改性。结合SEM、HRTEM、EDS、XRD、XPS、N2吸附-脱附、H2-TPR等表征手段,系统研究了分步沉淀、溶剂热等方法对催化剂形貌、结构、还原行为以及表面组成等物化性能的影响,并与传统制备方法所得催化剂进行了CO加氢性能对比研究,阐释了催化剂的构效关系。研究表明,两步水热法制备的Fe-Zr催化剂相对于一步法,Fe, Zr间相互作用减弱,Fe2O3的还原度增加;同时分步沉淀导致Zr表面富集,促进了活性组分的分散,在CO加氢反应中降低了二次加氢反应的发生,提高了烯烃选择性并抑制重烃的生成,当Fe/Zr=2/1时,C2=-C4=含量由一步法的38.99 wt%提高至两步法的43.84 wt%,产物分布得到明显改善。对于Fe-Mn体系,沉淀法、水热法的差异性,以及沉淀顺序的不同,导致Fe、Mn间不同的相互作用和还原行为。沉淀法Fe-Mn催化剂相比水热法比催化剂表面积增加,粒径减小；两步沉淀法催化剂表面富Mn、K。在CO加氢反应中,两步沉淀催化剂具有较高的烯烃选择性(O/P值),而一步水热法制备的催化剂C2=-C4=在总烃中的重量含量较高。溶剂热法制备的片层S-Fe/Zr-K催化剂,ZrO2颗粒呈团聚状态,与水热法制备的H-Fe/Zr-K催化剂相比,铁锆间相互作用较弱,易被还原。在CO加氢反应中,两种催化剂均表现出较高的反应活性,CO转化率大于95%,但S-Fe/Zr-K催化剂烯烃选择性较低。
【关键词】：Fe催化剂 分步沉淀 Co加氢 低碳烯烃 片层结构
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ426;TE665.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 研究背景8-9
• 第一章 文献综述9-19
• 1.1 费-托合成9-11
• 1.2 合成气通过费托直接制取低碳烯烃催化剂研究11-15
• 1.4 产物分布影响因素15-17
• 1.5 研究思路及内容17-18
• 1.6 预期目标18-19
• 第二章 实验部分19-24
• 2.1 实验试剂及原料气19
• 2.2 催化剂制备19-21
• 2.3 催化剂表征21
• 2.4 活性评价装置21-24
• 第三章 两步水热法Fe-Zr-K催化剂反应行为24-35
• 3.1 两步水热法Fe-Zr-K催化剂的制备24
• 3.2 物化性质24-32
• 3.3 反应性能32-34
• 3.4 小结34-35
• 第四章 两步水热法、沉淀法Fe-Mn-K催化剂反应行为35-45
• 4.1 两步水热法Fe/Mn-K催化剂的制备35
• 4.2 两步沉淀法Fe/Mn-K催化剂的制备35
• 4.3 物化性质35-42
• 4.4 反应行为42-44
• 4.5 小结44-45
• 第五章 溶剂热制备片层Fe-Zr-K催化剂及其反应行为45-49
• 5.1 催化剂制备45
• 5.2 物化性质45-48
• 5.3 反应行为48
• 5.4 小结48-49
• 第六章 结论49-50
• 6.1 论文结论49
• 6.2 论文创新点49-50
• 参考文献50-57
• 致谢57-58
• 附录58-59
• 个人简介59

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 苏威;;水热法加工灰重石[J];无机盐工业;1984年08期

2 詹文豹;;水热法生产氧化锆系超微粒[J];稀土信息;1992年08期

3 施尔畏,仲维卓,华素坤,路治平,赵天德,栾怀顺;水热法紫色水晶的生长[J];硅酸盐学报;1993年04期

4 施尔畏，，夏长泰，王步国，仲维卓;水热法的应用与发展[J];无机材料学报;1996年02期

5 沈才卿;;山东蓝宝石颜色成因解说及改色方法探讨——兼谈高温高层厌水热法改色试验[J];中国宝玉石;1993年02期

6 温立哲,邓淑华,黄慧民,周立清;水热法制备氧化锆微粉的进展[J];无机盐工业;2003年02期

7 王海龙;徐中慧;吴丹丹;谭钦文;谢羽佳;李春林;;粉煤灰两步水热法制备人工沸石[J];化工环保;2013年03期

8 章元济;用水热法自明矾石制造硫酸钾[J];化学世界;1956年08期

9 苏威;;水热法处理铬矿生产铬盐[J];无机盐工业;1984年01期

10 马剑华;毛铭华;;水热法制备超细氧化锆粉末的研究[J];化工冶金;1993年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张士成;陈炳辰;韩跃新;;水热法制备陶瓷粉[A];第六届全国粉体工程学术大会暨2000年全国粉体设备-技术-产品交流会会议文集[C];2000年

2 雷霆;罗凤兰;薄新维;夏世华;;水热法制备纳米热敏材料研究[A];四川省电子学会传感技术第九届学术年会论文集[C];2005年

3 ;水热法制备系列纳米级铈锆基稀土复合氧化物固溶体粉体[A];广东省材料研究学会部分单位会员成果汇编[C];2005年

4 邓宏;姜斌;曾娟;李阳;王恩信;;水热法在陶瓷粉体制备中的应用研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

5 郑雅杰;符丽纯;;添加剂对水热法制备超细氧化铁的影响[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（6）[C];2007年

6 汪海峰;张莉;王志成;;低温水热法制备多铁性材料铁酸铋[A];全面建成小康社会与中国航空发展——2013首届中国航空科学技术大会论文集[C];2013年

7 赵青;杨阳;孙永欣;王绍钢;刘力;常爱民;;低温微波水热法制备氧化钇稳定氧化锆[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年

8 黄敏文;苑星海;李勇;;水热法镱、铥共掺纳米上转换材料的制备[A];第11届全国发光学学术会议论文摘要集[C];2007年

9 王恩过;丘小玲;;微波水热法制备的YVO_4:Eu~(3+)材料的发光性能研究[A];“第十四届全国微波能应用学术会议”暨“2009年微波创造美的生活高峰论坛”论文集[C];2009年

10 叶晓云;周钰明;陈景;孙艳青;王志强;;不同形貌ZnO的水热法制备与表征[A];2007年全国博士生学术论坛（材料科学与工程学科）论文集[C];2007年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 左永刚;水热法降低医疗废物焚烧飞灰毒性实现新应用[N];中国高新技术产业导报;2010年

2 廖欣 蒋卉;桂林矿地院聘请院士为高级顾问[N];中国有色金属报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 盛英卓;水热法制备水溶性碳点及其荧光性能与应用研究[D];兰州大学;2015年

2 冯晓婷;用于LED的单一基质碳量子点荧光粉的合成与发光性能[D];太原理工大学;2016年

3 张凤荣;层状双氢氧化物基吸附剂制备及性能研究[D];山东大学;2015年

4 潘清涛;纳米材料的水热法制备与表征[D];兰州大学;2009年

5 刘义;水热法制备铋铁系化合物及其光催化性能研究[D];合肥工业大学;2013年

6 王明军;氧化锌/二氧化钛纳米材料的水热法制备、表征及在光电器件中的应用[D];武汉大学;2011年

7 顾江江;新型高性能氮掺杂碳点的设计、制备与应用研究[D];南京大学;2015年

8 董祥;纯钛水热法制备低维纳米结构TiO_2及其光电化学性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

9 刘宝;氧化锌纳米晶的水热法制备及其掺杂改性研究[D];山东大学;2011年

10 金东日;γ-氧化铝和尖晶石型偏铝酸锌纳米结构的离子液体辅助水热法可控合成研究[D];南开大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王培奎;微波水热法制备BiFeO_3粉体及其陶瓷多铁性研究[D];陕西科技大学;2015年

2 李冬菊;水热法磷酸铁锂正极材料的应用性能研究[D];河北工业大学;2015年

3 高彤;铁酸铋的合成及其可见光催化性能的研究[D];中国计量学院;2015年

4 余泓颖;微波水热法制备纳米ZnO及其光催化性能和对小球藻毒性的研究[D];江西科技师范大学;2015年

5 傅重源;二硫化钼纳米结构制备和表征研究[D];中国计量学院;2015年

6 曹慧霞;TiO_2浆料的制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用研究[D];东北大学;2014年

7 冯贵凡;钛基体表面水热法调控制备纳米羟基磷灰石复合涂层的研究[D];广东工业大学;2016年

8 丁会云;水热法制备ZnO纳米棒工艺的优化[D];兰州理工大学;2016年

9 王玉柱;氧化锌纳米棒的制备及其阻变特性研究[D];福州大学;2014年

10 吾布力卡斯木·喀迪尔;铁氧体粉体及薄膜的制备及物性研究[D];新疆大学;2015年

本文编号：933365