Effects of calcination and reduction temperature on the performance of Co-Pt-ZrO2/γ-A12O3 catalysts for Fischer-Tropsch synthesis

采用浸渍法制备了Co-Pt-ZrO2/γ-Al2O3催化剂,对其进行了BET、XRD和TPR等表征,并在浆态床反应器上考察了焙烧温度和还原温度对催化剂费托合成反应性能的影响.结果表明,焙烧温度过高,容易造成Co物种和载体间的相互作用增强,使部分氧化钻颗粒聚集或烧结,导致催化剂的F-T合成反应活性和C5+烃选择性降低.还原温度较低时,钴物种不能充分还原,CO加氢活性低,甲烷选择性高,重质烃选择性低;还原温度过高,则可能造成活性物种的烧结,反而降低了催化剂的活性和重质烃选择性.在原料气n(H2)/n( CO)=2.0、483 K、2.4 MPa和空速3.6 L/( gcat·h)的条件下,31.08％ Co～0.11％Pt ～ 7.16％ ZrO2/Al2O3催化剂在673 K焙烧.纯H2下653 K还原后,其费托性能最佳;CO转化率为27.0％,C5+的选择性为83.0％.     

浆态床F-T合成反应中反应参数对e/Cu/K/SiO2催化剂性能的影响

 用喷雾干燥法制备了微球状Fe/Cu/K/SiO2催化剂,并在不同的反应条件下对其在浆态床F-T合成反应中的催化性能进行了评价. 结果表明,反应温度和原料气H2/CO比的调变对催化剂运行稳定性的影响较大,反应初始阶段加入的液体石蜡介质对催化剂运行稳定性的影响不大. 原料气空速的增加可有效地提高反应的总烃时空产率,但同时CO转化率会明显降低,且重质烃选择性下降; 低H2/CO比的原料气有利于在保持合适的转化率的同时提高重质烃的选择性,并可明显提高总烃的时空产率; 提高系统压力可增大催化剂的催化活性,改善重质烃的选择性; 而提高反应温度尽管可明显提高催化剂活性,但同时也会促进WGS反应的发生,降低重质烃的选择性. 因此,浆态床F-T合成反应中操作参数的适当调变可使催化剂活性、产物烃分布和烃产率得到有效优化,最大限度地获得目的产物.     

Co-CeO2/SiO2催化剂上的费-托反应性能

 考察了反应条件对Co－CeO2／SiO2催化剂上费－托合成反应性能的影响，并对催化剂进行了1000h稳定性和再生性能实验．结果表明，添加铈助剂后，催化剂具有良好的稳定性和再生性能，整个过程中CO转化率为89．7％，C5＋烃类（主要组成为C10～C20直链烃）选择性为81．0％，链增长几率为0．90．催化剂的活性表面被反应产物蜡覆盖时，阻碍了反应物与活性中心的结合，是导致催化剂活性降低的主要原因．     

焙烧温度对含Mg助剂的铁基催化剂F-T合成反应性能的影响

采用连续共沉淀和喷雾干燥技术相结合的方法制备了Mg助剂的Fe/Cu/K/SiO2催化剂,采用N2物理吸附、XRD、MES 和H2-TPR等表征手段,考察了焙烧温度对催化剂比表面积、体相结构和还原性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的比表面积降低,平均孔径增大,体相中α-Fe2O3晶粒逐渐增大,催化剂变的越来越难还原,其结构更加稳定。在H2/CO （摩尔比）= 2.2、250 ℃、2.0 MPa和2 000 h－1于固定床反应器考察了焙烧温度对该催化剂F-T合成反应性能的影响,结果表明,随着焙烧温度的升高,催化剂的F-T合成反应活性降低,在运行过程中反应活性逐渐增加直至达到平稳,但达到平稳所需的诱导期越来越长;提高焙烧温度使烃产物分布向重质烃方向转移,有利于降低CH4的选择性,促进重质烃的生成。     

助剂CeO2对Co/Al2O3催化剂上F-T合成反应性能的影响

 在用于F－T合成的Co／Al2O3催化剂中加入少量助剂,能够提高CO转化率和C5＋烃选择性．主要考察了助剂CeO2添加量和催化剂焙烧温度等因素对F－T合成反应的影响,并通过程序升温还原、程序升温氧化及X射线衍射等手段对催化剂进行了表征．结果表明,在Co／Al2O3催化剂中加入少量CeO2（n（Ce）／n（Co）＝0．1～0．14）,能够有效提高催化剂的催化活性和C5＋烃选择性;焙烧温度则以相反的趋势控制F－T反应活性和链增长几率;助剂的加入降低了催化剂的起始还原温度,改善了催化剂的还原性能．但是,催化剂的积碳量有所增加,经10h反应后,催化剂上存在两种类型的积碳．     

Effect of reduction temperature on the properties and Fischer-Tropsch synthesis performance of Fe-Mo catalysts

研究了还原温度对Fe-Mo催化剂性质及费托(F-T)合成性能的影响.采用N2物理吸附、X射线衍射、穆斯堡尔谱和H2程序升温脱附技术对催化剂进行了表征.结果表明,随还原温度升高,金属铁晶粒粒径增大,金属铁上的H2吸附量先升后降;催化剂还原度提高,反应态催化剂碳化铁含量递增.催化剂F-T合成性能在280℃、1.5MPa、2000h-1、合成气H2/CO比为2.0条件下在固定床反应器中测试.反应结果表明,随还原温度提高,催化剂接近稳态时的活性和重质烃选择性(C5+)先升后降,而甲烷选择性则先降后升.350℃还原催化剂具有最佳F-T合成反应性能.     

Co/SiO2催化剂催化费托合成中CeO2助剂的作用

 在Co/SiO2催化剂中加入少量CeO2助剂, 能够提高其催化费托(FT)反应的活性和液态烃(Ｃ5+)的选择性,特别是可以生成优质的高附加值柴油及润滑油基础油(C12+), 但助剂CeO2对Co/SiO2催化剂的作用目前仍存在争议. 本文利用X射线衍射、程序升温还原、程序升温脱附、程序升温表面反应、 X射线光电子能谱、扫描电镜和同位素脉冲反应结合H-D同位素交换等方法对催化剂进行了表征,并采用微反评价考察了催化剂的催化性能. 表征结果表明,少量CeO2助剂的添加提高了活性组分Co在催化剂表面的分散度,降低了催化剂表面Co的晶粒度,使催化剂对CO和H2的吸附性能发生了改变. 同位素脉冲反应结合H-D交换实验表明, CeO2的添加减弱了Co的金属性,提高了其吸附解离氢的能力和CO吸附量,增大了催化剂表面活性碳物种的浓度和聚合趋势,使FT合成的碳链增长几率增大至0.90, 产物中液态烃选择性和重质烃含量明显增加,说明CeO2的加入有利于生成高附加值的柴油和润滑油基础油.     

焙烧及还原温度对 Co-Pt-ZrO2/γ-Al2O3催化剂费托合成反应性能的影响

采用浸渍法制备了Co-Pt-ZrO₂/γ-Al₂O₃催化剂,对其进行了BET、XRD和TPR等表征,并在浆态床反应器上考察了焙烧温度和还原温度对催化剂费托合成反应性能的影响。结果表明,焙烧温度过高,容易造成Co物种和载体间的相互作用增强,使部分氧化钴颗粒聚集或烧结,导致催化剂的F-T合成反应活性和C₅₊烃选择性降低。还原温度较低时,钴物种不能充分还原,CO加氢活性低,甲烷选择性高,重质烃选择性低;还原温度过高,则可能造成活性物种的烧结,反而降低了催化剂的活性和重质烃选择性。在原料气n(H₂)/n(CO)=2.0、483 K、2.4 MPa和空速3.6 L/(gcat·h)的条件下,31.08%Co～0.11%Pt～7.16%ZrO₂/Al₂O₃催化剂在673 K焙烧。纯H₂下653 K还原后,其费托性能最佳;CO转化率为27.0%,C₅₊的选择性为83.0%。     

Fe－Mn催化剂对F－T合成反应的催化性能Ⅰ．初期反应性能

 在固定床积分反应器中，对Fe－Mn催化剂上F－T合成反应的初期反应性能进行了一系列条件实验，考察了在不同温度、压力、原料气H2／CO比和空速下催化剂的催化性能．结果表明，该催化剂运行200h后，仍显示出较高的催化活性和稳定性，对低碳烯烃和C5＋烃具有较高的选择性，且C5＋烃的时空收率较高．在n（H2）／n（CO）＝1，GHSV＝6000h－1，p＝2．02MPa和θ＝300℃的条件下，CO转化率可达74．1％，总有效烃（C＝2～4＋C5＋）的选择性可达88．6％，甲烷选择性为6．7％，C5＋烃的时空收率为0．54g／（ml·h）．     

浸渍钠对铁基催化剂F-T合成浆态床反应性能的影响

以FeCuK/Si O2为母体催化剂,通过乙酸钠浸渍得到一组不同Na含量的费托合成铁基催化剂.采用原子发射光谱、低温N2吸附、程序升温还原和M ssbauer谱等技术对催化剂进行了表征.在H2/CO摩尔比为0.67,空速为2 000 h-1,压力为1.5 MPa和温度为250℃的条件下进行了浆态床F-T合成反应性能评价实验.结果表明,浸渍少量Na能提高催化剂的比表面积,促进铁物相的分散,而浸渍大量Na却大大降低了催化剂的比表面积,使催化剂中的铁物相聚集形成较大的颗粒;浸渍Na抑制了催化剂在H2中的第一步还原,但促进了催化剂在CO中的碳化;在原位合成气还原过程中,浸渍Na有利于催化剂的碳化.在500 h的运行实验中,浸渍Na的催化剂均表现出不同程度的失活现象.反应结果表明,浸渍Na对水煤气变换反应活性影响不大,对费托合成反应活性和烃产物选择性有较大的影响.在铁基催化剂上浸渍Na有利于C12 重质烃和低碳烯烃的生成.     

纳米HZSM-5催化剂催化烃类转化反应

制备了纳米(20~50 nm)HZSM-5催化剂, 用XRF, TEM和NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征. 以正辛烷及苯和正辛烷混合物的转化为模型反应, 研究了单烃和混合烃在纳米HZSM-5催化剂上的转化行为, 考察了反应条件对产物分布的影响. 结果表明, 纳米HZSM-5沸石催化剂具有很强的烃类转化能力, 烃类通过芳构化、 异构化和烷基化等反应转化为高辛烷值的异构烷烃和芳烃, 产物中异构烷烃(C4~C6)和芳烃的质量分数超过90%. 直链烷烃转化为芳烃以生成苯环为主, 混合烃转化为芳烃以苯和小分子烃的烷基化为主. 控制反应条件可抑制苯和C+9芳烃的生成. 产物分析结果表明, 烃类在纳米HZSM-5催化剂上的裂解、芳构化和异构化等遵循正碳离子机理.     

负载铂催化剂中沸石载体酸性对甲烷两步转化的影响

考察了具有相同金属分散度的Pt/NaY、Pt/HNaY、 Pt/HY、Pt/NaBeta和Pt/HBeta催化剂中沸石载体的酸性对在低温下（≤250 ℃）甲烷两步等温转化反应以及由甲烷解离吸附产生的表面碳物种分布的影响。由甲烷等温两步转化生成的C2+烃类产物的总量随着载体酸性的增加而明显增加;C2～C6产物的分布也发生了变化。由表面碳物种的程序升温加氢结果表明,在各种催化剂上碳物种的形式是相似的,其总量和具有活性的Cα物种的量均因载体酸性增加而增加,反应性也增大。这种因沸石载体酸性变化而引起的载体效应是由金属和载体的相互作用造成负载在酸性载体上铂粒子的贫电子性而引起,即由金属粒子电子性质的变化而引起的催化性质的变化。     

电场增强催化甲烷合成碳二烃催化剂影响研究

本研究提出了在常温、常压电场增强等离子体条件下甲烷直接转化合成碳二烃的洁净工艺 ,在不同的放电电压、放电功率、甲烷进料流量和不同的催化剂作用下 ,甲烷能够以不同的转化率和选择性转变为碳二烃。对影响甲烷转化率和碳二烃选择性的因素 :放电电压、放电功率、甲烷进料流量和催化剂进行了研究 ,对催化剂性能进行了比较 ,并探讨了反应机理。结果表明 ,适宜的工艺条件 :放电电压 2 0kV～ 4 0kV ;输入功率 :2 0W～ 4 0W ;合适的甲烷进料流量 :30mL/min～ 70mL/min。在该条件下 ,碳二烃的选择性可以达到 95 % ;催化剂对甲烷转化率的影响顺序为MnO2 /Al2 O3 >Ni/Al2 O3 >MoO3 /Al2 O3 >Ni/NaY >Pd/ZSM 5 >Ni/H4Mg2 Si3 O4>Ni/ZSM 5 >Co/ZSM 5 >无催化剂。     

生物质合成气一步法合成LPG的实验研究

由生物质气化合成液体燃料(甲醇、二甲醇和低碳烃类),是理想的碳中性绿色燃料,将其用作城市交通和民用燃料,已经引起全世界的广泛关注.[1,2]     

Dual-Bed Catalytic System for Direct Conversion of Methane to Liquid Hydrocarbons

A dual-bed catalytic system is proposed for the direct conversion of methane to liquid hydrocarbons. In this system, methane is converted in the first stage to oxidative coupling of methane (OCM) products by selective catalytic oxidation with oxygen over La-supported MgO catalyst. The second bed, comprising of the HZSM-5 zeolite catalyst, is used for the oligomerization of OCM light hydrocarbon products to liquid hydrocarbons. The effects of temperature (650-800℃), methane to oxygen ratio (4 10), and SiO2/Al2O3 ratio of the HZSM-5 zeolite catalyst on the process are studied. At higher reaction temperatures, there is considerable dealumination of HZSM-5, and thus its catalytic performance is reduced. The acidity of HZSM-5 in the second bed is responsible for the oligomerization reaction that leads to the formation of liquid hydrocarbons. The activities of the oligomerization sites were unequivocally affected by the SiO2/Al2O3 ratio. The relation between the acidity and the activity of HZSM-5 is studied by means of TPD-NH:j techniques. The rise in oxygen concentration is not beneficial for the C5 selectivity, where the combustion reaction of intermediate hydrocarbon products that leads to the formation of carbon oxide (CO CO2) products is more dominant than the oligomerization reaction. The dual-bed catalytie system is highly potential for directly converting methane to liquid fuels.     

固定床F-T合成Fe-Cu-K催化剂3000小时模试

进行了两段法Ｆ－Ｔ合成（ＭＦＴ）Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ催化剂３０００小时模试工艺改进后的适应性,催化剂性及共影响因素,结果表明,ＣＯ转化率达到了７５～８５％,烃选择性达７８～９４％,Ｃ６＾＋产率达８５～１００ｇ／ＮＭ＾３（ＣＯ＋Ｈ２）。     

Effective tri-metallic TiO2 supported catalyst for hydrocarbon production from carbon dioxide

The current socio-economic issues with concerns on environmental quality and global warming are attributed to high concentrations of atmospheric carbon dioxide due to extensive usage of fossil fuels. Thus, over the last two decades, comprehensive work has been reported on carbon capture and storage and catalytic conversion of carbon dioxide to hydrocarbons. Among these, the reactions with hydrocarbons to form value-added products have been in focus. In this work, an attempt was made to identify the feasibility of the reaction: carbon dioxide and steam to form hydrocarbons of fuel value. After reviewing the literature on the development of various catalysts and their mechanism, a multi-metallic catalyst supported by TiO₂ Nano-needles was explored. The reaction mechanism is expected to proceed with activated CO₂ complex and hydroxyl groups over the metal oxide catalyst. Current reported work on CO₂ and Hydrogen proceeds with activated CO₂ and protons over the catalyst. The characterization techniques mainly XPS, XRD, TGA, FESEM-EDAX, FTIR, and NMR were used to analyze the catalyst activity and to confirm the products formed. The reaction is found to yield methanol and oxygen only. However, the conversion is found to be 0.4% - 3.8% in the temperature range 350°C to 550°C. The reaction of CO₂ with hydroxyl groups from water vapor can be effective as an alternative to the reaction with protons from hydrogen.     

Catalytic reactions of C4 hydrocarbons on the fluid catalytic cracking catalyst

利用小型固定流化床实验装置,对C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化反应规律进行了实验研究,考察了不同反应温度及空速对C4烃类催化转化反应的产物分布和组成的影响。实验结果表明,催化裂化催化剂对C4烃类具有一定芳构化和裂化性能,在适宜的反应条件下,可增产芳烃和丙烯;在C4烃类催化转化过程中,丁烯是主要的反应物,而丁烷几乎不反应;低反应温度有利于增产芳烃,高反应温度有利于增产丙烯。较低的空速对增产芳烃和丙烯都有利。根据双分子反应机理和反应结果,建立了C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程的反应网络。对C4烃类催化转化历程分析表明,中间产物碳五和碳六烯烃较弱的二次裂化性能是C4烃类在催化裂化催化剂上催化转化过程中乙烯和丙烯产率较低的主要原因。     

ZnO—Ga2O3／HZSM—5分子筛催化剂对C3—4烷烃芳构化反应的催化作用

用浸渍法将Ga、Zn以氧化物的形式负载于HZSM－5上,研究了其对C3－4烷烃芳构化的催化活性。结果表明,分别加入2％Ga和2％Zn后,当温度为520℃、空速为0．76h^-1时,具有较高的催化活性和芳烃选择性;反应进行100h后,催化活性无明显降低,显示出对C3－4烷烃芳构化良好的稳定性。用TPD和正丁胺Hammett酸性滴定法,测定了催化剂的表面酸性,发现加入Ga、Zn等组分后,催化剂的总酸量变化不大,而酸强度却有所增加;加入Zn组分后,催化剂的孔径变小,对二甲苯选择性增加。     

Multiple-functional capsule catalysts: a tailor-made confined reaction environment for the direct synthesis of middle isoparaffins from syngas

A capsule catalyst for isoparaffin synthesis based on Fischer-Tropsch reaction was designed by coating a H-ZSM-5 membrane onto the surface of the pre-shaped Co/SiO(2) pellet. Morphological and chemical analysis showed that the capsule catalyst had a core-shell structure. A compact, integral shell of H-ZSM-5 crystallized firmly on the Co/SiO(2) substrate without crack. Syngas passed through the zeolite membrane to reach the Co/SiO(2) catalyst to be converted, and all hydrocarbons formed with straight chain structure must enter the zeolite channels to undergo hydrocracking as well as isomerization in this tailor-made confined reaction environment. A narrow, anti-Anderson-Schultz-Flory law product distribution was observed on these capsule catalysts. Contrary to a mechanical mixture of H-ZSM-5 and Co/SiO(2), C(10+) hydrocarbons were suppressed completely on this novel capsule catalyst, and the selectivity of middle isoparaffins was considerably improved. The carbon number distribution of the products depended on the thickness of the zeolite membrane, and it was possible to selectively synthesize specified distillates, such as gasoline-range, or heavier hydrocarbons from syngas directly, by simply adjusting the thickness of the zeolite membrane of the capsule catalyst. This kind of capsule catalysts can be extended to various consecutive reaction systems as the shell and core components are independent catalysts for different reactions. At the same time, shape selectivity and space-confined effects can be expected for the reactant, intermediates and product of the sequential reactions.