浆态F-T合成反应的Raney Fe催化剂制备动力学(英文)

在一搅拌反应器中,通过对在RaneyFe－Al合金抽滤过程中一定温度和浓度下Al生成量的分析,研究了其抽滤动力学,得到了各种参数对抽滤速率和比例的影响规律。这些参数包括抽滤温度、碱液浓度、RaneyFe－Al合金粒度和搅拌速度等。结果表明,抽滤过程第一阶段的动力学数据满足表达式：1－（1－x）1/3=kt,而后一阶段则可以用log（x/（1－x））=α·log（t／β）来表示,其中x是抽滤过程中的Al生成量,t是抽滤时间,参数α和β是常量。这里的反应动力学数据和活化能以初始反应速率为基础。结果还表明,在抽滤过程中生成的一部分Al存留在最后固体的内孔表面上。     

在Raney Fe催化剂上F-T合成产物的分布和选择性

在浆态相Ｆ－Ｔ合成的连续搅拌釜反应器中,研究了ＲａｎｅｙＦｅ系列催化剂和其它工业铁基催化剂的性能。结果发现,ＲａｎｅｙＦｅ的前驱体对其性能影响很大。由Ａ１／Ｆｅ比为３的合金得到的ＲａｎｅｙＦｅ表现出了良好的活性稳定性,常规条件下ＣＯ的转化接近完全,其较大的中孔分布可能对初级产物的扩散限制较小,因而生成的２－烯烃和异构烃就少。也比较分析了催化剂固载量和粒度对ＲａｎｅｙＦｅ上的烷烃选择性的影响。此外,从产物分布的规律来看,在ＲａｎｃｙＦｅ催化剂上以生成高碳数烷烃和低碳数烯烃为主。     

Raney Cu—Nd 催化剂表面性质的表征

采用ＢＥＴ和ＴＥＭ表征手段对不同组成的ＣｕＡｌＮｄ合金及其碱抽提产物ＲａｎｅｙＣｕＮｄ催化剂的表面织构和孔结构进行了表征。结果表明，ＲａｎｅｙＣｕ催化剂为单孔型催化剂，ＲａｎｅｙＣｕＮｄ为双孔型催化剂，小孔为狭缝状孔道，大孔为两端开放的直通型孔道。ＣｕＡｌ２物相脱Ａｌ形成大孔，Ｃｕ４ＮｄＡｌ８物相脱Ａｌ形成小孔。随着抽Ａｌ程度的加深，比表面积和孔容增大，孔径ｒｐ却呈减小的趋势。甲酸甲酯氢解反应结果表明，抽提部分Ａｌ的催化剂，其甲酸甲酯转化率均低于ＲａｎｅｙＣｕ；完全抽提Ａｌ的催化剂，低Ｎｄ含量样品的活性均大于ＲａｎｅｙＣｕ，适量加入Ｎｄ对提高活性是有利的。对ＲａｎｅｙＣｕＮｄ催化性能的影响因素主要是Ｎｄ元素的添加量和铜活性位的数目。     

COS对FT合成催化性能的影响

在５２４Ｋ、２．３１ＭＰａ和１８４５ｈ＾－１条件下，考察了合成气（Ｈ２／ＣＯ＝２．１）中ＣＯＳ浓度分别为５１．４、１２８．８、１６２．７和２４５．６ｐｐｍ对Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ工业催化剂ＦＴ合成催化性能的影响。实验表明，催化剂预先中毒比在线中毒速度快。大颗粒催化剂的抗硫能力比小颗粒催化剂强。催化剂ＦＴ合成失活速率与ＣＯＳ浓度有关，即高浓度条件下，催化剂的失活速率快。当温度为５２４Ｋ时，催化剂的失活速率最     

F－T法合成烃进展

介绍了Ｆ－Ｔ合成的发展史以及当今世界Ｆ－Ｔ合成的发展趋势。对Ｆ－Ｔ合成反应动力学和可能机理、传统的Ｆ－Ｔ合成催化剂以及现代超细粒于型（ＵＦＰ）Ｆ－Ｔ合成铁催化剂、产物分布等进行了综述。参考文献２８篇。     

调变钴系超细粒子催化剂合成重质烃

制备了ＳｉＯ２气凝胶超细粉、ＺｒＯ－ＳｉＯ２超细复合氧化物载体以及Ｃｏ／ＺｒＯ２－ＳｉＯ超细粒子催化剂，考察了还原温度对Ｃｏ／ＺｒＯ２－ＳｉＯ催化剂Ｆ－Ｔ反应性能的影响。结果表明，４００下，Ｈ２还原的Ｃｏ／ＺｒＯ２－ＳｉＯ２催化剂有最佳Ｆ－Ｔ反应活性和Ｃ５选择性。     

铁基超细粒子催化剂的F—T反应性能研究：Ⅱ制备参数的影响

详细考察了制备参数对Ｆ－Ｔ反应性能的影响。适量的Ｍｎ可以显著提高Ｆｅ基超细粒子催化剂的低碳烯烃选择性和抑制ＣＨ４的生成，同时活性没有明显降低，但Ｍｎ含量太反而会起到不良影响。与谱能分解法相比，控制降解法制得的Ｆｅ－Ｍｎ超细粒子催化剂具有更高的Ｆ－Ｔ反应活性和低碳烯烃选择性。由不同前驱体制得的Ｆｅ－Ｍｎ催化剂中，以草酸复合物制得的催化剂反应性能最佳。第二金属组分的影响是显著的Ｍｇ导致产物移向轻质组分     

调变钴系超细粒子催化剂合成重质烃—─还原温度对反应性能的影响

制备了ＳｉＯ２气凝胶超细粉、ＺｒＯ２－ＳｉＯ２超细复合氧化物载体以及Ｃｏ／ＺｒＯ２－ＳｉＯ２超细粒子催化剂．考察了还原温度对Ｃｏ／ＺｒＯ２－ＳｉＯ２催化剂Ｆ－Ｔ反应性能的影响．结果表明，４００下、Ｈ２还原的Ｃｏ／ＺｒＯ２－ＳｉＯ２催化剂有最佳Ｆ－Ｔ反应活性和Ｃ５＋选择性．     

Fe／ZrO2气凝胶超细粒子催化剂的制备,表征及F—T反应性能的研究

用超临界流体干燥法制备出大孔高比表面高发散态Ｆｅ／ＺｒＯ２气凝胶超细粒子催化剂，研究了在其制备过程中织构性质、颗粒大小、体相和表面结构的变化，并与普通浸渍法制备的Ｆｅ／ＺｒＯ２催化剂作了对比。对几种Ｆｅ／ＺｒＯ２催化剂的Ｆ－Ｔ反应性能考察表明，Ｆｅ／ＺｅＯ２气凝胶超细催化剂显示出高的反应活性；随载体ＺｒＯ２颗粒尺寸减小，活性组分铁的分散度变大，其颗粒尺寸变小，催化剂比表面积增大，反应活性增大，甲烷     

沉淀法制备Fe－Ti系合成醇催化剂

在压力６ＭＰａ，空速５０００ｈ－１下，采用微反－色谱－微处理机联合装置，对沉淀法制备的Ｆｅ－Ｔｉ系合成低碳醇催化剂的活性和选择性进行了测定．在配料组成相同的情况下，并流法和反加法制成的催化剂活性较高，３５０℃时催化剂上的最高醇收率为０．５５７ｇ／（ｍｌ·ｈ），Ｃ２醇（碳数大于或等于２的醇）的最高含量为３８．３％．实验结果表明，并流法制得的氧化态催化剂具有非晶态结构和较大的表面积．提高焙烧温度，反加法所制氧化态催化剂的衍射峰强度减弱，表明铁、钛组分间有某种相互作用．正加法所制催化剂的氧化态主要物相为α－Ｆｅ２Ｏ３，叠加扫描后发现有少量Ｆｅ２Ｔｉ３Ｏ９晶相．程序升温还原的结果表明，催化剂的还原经历了脱去外表水和铁组分还原等过程，但低温下催化剂不能充分还原．采用峰形鉴别法和逐步逼进法得到了主还原阶段的动力学参数．不同催化剂活性和选择性的差异，归因于不同制备方法使得沉淀的铁组分和浸渍的钛组分的均匀度和分散度不同，以及Ｆｅ－Ｔｉ组分的相互作用不同．     

RaneyFe在浆态相F-T合成中的性能(英文)

由Fe－Al合金经抽滤Al而制得的RaneyFe催化剂对F-T合成表现出较高的活性和低碳烃选择性。三相F－T合成实验是在连续搅拌釜中进行的,结果表明,RaneyFe在应用于F－T合成时具有一些显著性能：和熔铁催化剂相当的抗磨损性能和磁性,与传统应用的催化剂相比有较短的诱导期、高的催化活性和产物选择性,以及易于产物蜡分离的性能等。     

F—T合成Fe—Mn超细粒子催化剂的表面结构

本工作利用XPS研究了用于F-T合成的加K助剂的Fe-Mn超细粒子催化剂的表面结构,考察了制备方法和预处理条件对催化剂表面结构的影响。在合成气处理条件下,伴随着Mn向表面迁移并产生富集。催化剂表面显著富K;适当的Mmt和富集有利于提高低碳烯烃选择性,同时活性不会明显降低。催化剂还原可以用“内还原模型”来描述,依还原程度不同。表面形成不同的Fe~3+、Fe~(?)、Fe_3O_4、x-Fe(?)C(?)、Mn~(3+)、Mn~(3+)的混合物,Mn的加入促进了表面铁物种的还原与碳化,合成气氛下,催化剂表面形成了三种不同的表面碳物种:烃类碳、石墨型碳(284.6eV)以及碳化物碳(283.2eV)。     

不同处理方法对氮化硼负载铁基催化剂费托合成性能的影响

采用等体积浸渍法制备了三种氮化硼(BN)负载的铁基催化剂,将其用于费托合成反应中;结合XRD、TEM、FT-IR和H2-TPR等表征手段,研究了催化剂的物相结构、形貌特征、还原性能以及F-T合成反应性能。结果表明,Cu助剂加入不会破坏载体BN的物相结构,而硼砂的加入会提高载体BN的结晶度; Cu助剂和硼砂加入对催化剂形貌的影响不明显,但都会使所制备的负载型铁基催化剂还原温度降低。在n(H2_)/n(CO)=2.0、340℃、2 MPa和GHSV=1500 h~(-1)的条件下,三种催化剂Fe/BN、Fe/BNM和Fe-Cu/BN上的CO的转化率分别为12.3%、36.2%和31.6%,产物中甲烷选择性为57.9%、26.8%和44.7%。Fe-Cu/BN和Fe/BNM两种催化剂活性均比Fe/BN催化剂有所提高,表明BN负载的铁基催化剂可以通过加入助剂以及改善载体与活性组分之间的相互作用来提升其对F-T合成反应的催化活性。相关结果可为探索制备高活性的氮化硼基FT合成催化剂提供思路。     

Characterization of rapidly and naturally quenched skeletal iron catalysts for FT synthesis

The slurry phase is a promising system for Fischer-Tropsch (FT) synthesis. Since the liquid medium efficiently removes the heat of reaction so that the steady-state reaction is easily achieved. High catalytic activity is maintained due to removal of waxy products from the catalyst surface by the action of solvent. In addition, CO-rich syngas from coal gasification can be directly used in FT synthesis which may increase the thermal efficiency of the indirect coal liquefaction. One of the important problems to be solved for slurry phase FT is the catalyst attrition and separation from wax residue. Fused iron and Raney iron were found to have high attrition resistance and easy to separate from wax in slurry phase FT synthesis, but their activity is relatively low. Amorphous alloys made by rapid quenching techniques have drawn increasing interest due to their superior mechanical,chemical and magnetic properties compared to the thermodynamically stable crystalline alloys of the same compositions. It is reported that rapidly quenched skeletal Ni catalyst showed higher catalytic activity than Raney Ni in selective hydrogenation of unsaturated organic functional groups.In this paper, Fe50Al50 (by weight) alloys with different quenching rates, rapid quenching (RQ) and natural quenching (NQ) were prepared for FT synthesis. The phase composition of alloys was characterized by XRD. The physical properties, thermal-stability and adsorption properties of skeletal Fe that was prepared by leaching aluminum of the corresponding alloy with aqueous solution of NaOH were also studied by BET, in situ XRD and H2- and CO-TPD. It is found from XRD patterns of the alloys that RQ Fe50Al50 is composed of orthorhombic phase, and NQ Fe50Al50 alloy is mainly composed of monoclinic phase. Meanwhile, diffraction peaks of the RQ alloy are seriously broadened. After leaching aluminum by aqueous solution of NaOH at the same conditions,skeletal Fe from the RQ alloy give the higher specific surface area and larger pore volume. The in -situ XRD shows that skeletal Fe from RQ alloy is composed of elemental iron and magnetite (FeFe2O4) with poor crystalline. The skeletal Fe from NQ alloy is mainly composed of elemental Fe and minor magnetite. The higher content of the magnetite phase in RQ skeletal Fe may arise from the higher activity of the RQ alloy. When the skeletal Fe was heated under Ar flow, the content of magnetite phase increased with temperature and became the main composition at 400℃ for the skeletal Fe from the RQ alloy. For the skeletal iron from the NQ alloy, phase change under heating is less obvious compared with that for the RQ skeletal iron. The H2-TPD profiles of the catalysts showed that two H2 desorption peaks appeared in both NQ and RQ skeletal iron, but the temperatures at maximum desorption rate of RQ skeletal iron were higher than those of the NQ skeletal iron. The CO-TPD experiment showed that NQ skeletal iron had the stronger affinity to CO than RQ skeletal iron. The different properties were explained on the basis of structure.     

高度分散的Fe2O3/SiO2的合成及对F-T反应的催化性能

以初湿浸渍法为基础,柠檬酸为分散剂,制备出Fe2O3在SiO2载体上高度分散的F-T催化剂,通过N2吸脱附技术、X射线衍射、扫描透射电镜和程序升温还原对催化剂的结构,形貌及组成进行表征,结果表明,在柠檬酸分散作用下,浸渍过程中Fe离子与SiO2载体之间的静电吸附作用使Fe离子稳定、均匀地分散于SiO2表面,在烘干、焙烧过程中未发生团聚现象,形成高度分散、均匀的纳米颗粒,粒径平均尺寸为1.1nm。以F-T合成反应作为模型反应对催化活性进行表征,该法合成的催化剂表现出较优异的稳定性,反应500h后CO转化率保持在35.1%。     

焙烧温度对Fe-Mn催化剂结构和F-T合成性能影响

研究了焙烧温度对Fischer-Tropsch(F-T)合成Fe-Mn催化剂的织构性质、还原行为以及在还原和反应过程中结构变化的影响；在H2/CO=2.0、260 ℃、2.5 MPa和1 000 h－1条件下在固定床反应器上考察了焙烧温度对Fe-Mn催化剂F-T合成反应活性、烃产物选择性和运行稳定性的影响。XRD和TPR结果表明，随着焙烧温度的升高，催化剂中α-Fe2O3晶粒增大，催化剂比表面积降低，促进Mn3+渗入α-Fe2O3晶格中，形成了铁锰固溶体物相，使得催化剂难于还原，当焙烧温度升高到700 ℃时，催化剂中的α-Mn2O3相完全消失。催化剂F-T合成反应评价表明，在不降低催化剂活性的同时，焙烧温度的升高可显著地提高催化剂的反应运行稳定性，并促使烃产物分布向高碳数方向偏移；600 ℃焙烧的Fe-Mn催化剂运行200 h，总体活性高，失活速率较低，对低碳烯烃和中间馏分油段产物选择性好。     

F-T合成催化剂羰基硫中毒热力学分析

利用热力学基础数据和相关软件对F-T合成催化剂COS中毒的热力学进行了计算。在热力学上,Ru、Fe、Co的COS中毒在F-T合成反应可以发生的条件下均是自发过程。F-T合成反应体系中10^-9级的COS即可使Ru基催化剂中的金属Ru生成RuS₂而中毒。Fe和Co毒化后生成的硫化物种类较多,对反应的热力学计算结果表明,对于不同的反应,其平衡常数的差异很大,对应中毒反应发生时,所需COS的浓度也不同。由于Fe基F-T合成催化剂活性相的复杂性,利用对催化剂相关性质的修饰开发具有一定抗硫性的铁基F-T合成催化剂是可行的;对于Co催化剂,利用F-T合成的反应特点和催化剂改性开发具有一定抗硫性催化剂也是可能的。     

钴基催化剂在Fischer-Tropsch合成烃中的研究进展

F2T 合成中催化剂的选择是关键。本文对近十几年来钴基催化剂在F2T 合成烃中的催化性能进行了评述, 重点讨论了负载型钴基催化剂制备过程中载体、钴源、助剂和制备方法等因素对催化剂活性、选择性控制等方面的影响。