费托合成油品加氢裂化异构化反应的热力学

利用Benson基团贡献法和ABWY法计算了费托合成油品的标准摩尔生成焓、标准熵及摩尔定压热容等基础数据,在298—750 K,对费托合成油品加氢裂化异构化反应体系的反应焓、吉布斯自由能以及平衡常数等热力学数据进行了计算;对体系中各反应的热力学可能性与生成顺序进行了判断以及各反应的热力平衡与限度进行了分析。结果表明:费托合成油品加氢裂化异构化反应是放热反应,低温时大部分反应在热力学上均能够自发的进行,且平衡常数均较大,能够进行到较高的程度;从热力学上看,升高温度不利于加氢裂化异构化反应的进行,适宜反应温度的选择应兼顾各种反应的进行;烯烃比烷烃更容易发生加氢裂化异构化反应;所获得的热力学数据可为费托合成油品加氢裂化异构化工艺研究、反应器开发以及新型催化剂研制等提供理论依据。     

CO铁基高温变换催化剂羰基硫中毒热力学

采用热力学计算方法分析了高温铁基变换催化剂在密闭电石炉气条件下与羰基硫(COS)可能发生的反应及其产物,比较不同反应的吉布斯自由能和化学平衡常数。结果表明,在催化活性温度300~600℃,COS,Fe3O4与O2反应生成Fe2(SO4)3和CO2的反应的吉布斯自由能小于0且绝对值最大,热力学平衡常数最大,是竞争能力最强的主导反应。所有可能发生的反应的主要产物为FeSO4,Fe7S8和FeS,会使催化剂永久地丧失部分或全部活性,造成永久性中毒。     

煤基合成气甲烷化用镍基催化剂失活热力学和抗失活预测

利用热力学数据对煤基合成气甲烷化用镍基催化剂硫中毒以及积炭热力学进行了详细的计算。计算发现,活性金属Ni、Mo在甲烷化反应条件下与H₂S、COS发生反应是自发进行的过程。10^-10数量级分压的H₂S含量、10^-14数量级分压的COS含量即可使镍金属活性组分生成硫化镍而使催化剂失活;当Mo作为助剂添加到Ni基催化剂时,硫含量不能超过10^-6数量级。不同温度区间发生的积炭反应类型不同,当温度为633.15～898.15K时,积炭反应主要以CO歧化反应、CO还原反应为主;898.15～983.15K时以CH₄裂解反应为主。另外,在0.1MPa下,添加摩尔分数为11.11%及以上含量水蒸气可以避免积炭。     

氧化物助剂对费托合成钴基催化剂的促进作用

氧化物助剂促进的钴基催化剂具有费托合成反应活性和长链烃选择性高等特点,是高选择性地获得馏分油的关键,具有良好的应用和研究价值。本文针对氧化物助剂对钴基催化剂的促进作用,综述了氧化物助剂对钴基催化剂的结构、稳定性以及费托合成反应性能的影响,详细分析了氧化物助剂对钴基催化剂的还原性能和分散度的影响, 同时介绍了影响氧化物助剂促进作用的因素,重点讨论了氧化物助剂的促进作用机理。并对如何更好地发挥氧化物助剂在钴基催化剂中的促进作用进行了展望：应加强氧化物助剂对钴基催化剂促进作用机理的基础研究,并且重视影响氧化物助剂促进作用的因素。     

基于机器学习的钴基费托催化剂性能探究

本研究使用机器学习方法对钴基费托合成催化剂相关文献数据进行分析,研究催化剂结构及反应条件对费托反应活性的影响。收集了近年钴基费托合成催化剂相关文献,对催化剂组成及其物理性质、制备条件、评价条件进行统计。基于机器学习方法,采用不同回归模型对数据进行分析。结果表明随机森林算法对数据的拟合程度最高,R²值达到0.984。特征重要性分析表明,催化剂中Co₃O₄颗粒直径对反应选择性影响最高。部分依赖图表明较小的Co₃O₄粒径有利于C₂～C₄的选择性,反之则有利于C₅₊产物的选择性。本研究为进一步理解钴基费托合成催化剂的结构与性能关系提供了理论依据。     

费托合成钴基催化剂稀土助剂改性研究进展

综述了近几年费托合成钴基催化剂稀土助剂改性方面的研究进展。针对稀土氧化物助剂对钴基催化剂的促进作用,重点分析了稀土氧化物对钴基催化剂的还原度、分散度和费托反应性能的影响,最后对钴基催化剂今后的发展趋势进行了展望。     

费托合成钴基催化剂稀土助剂改性研究进展

综述了近几年费托合成钴基催化剂稀土助剂改性方面的研究进展。针对稀土氧化物助剂对钴基催化剂的促进作用,重点分析了稀土氧化物对钴基催化剂的还原度、分散度和费托反应性能的影响,最后对钴基催化剂今后的发展趋势进行了展望。     

费托合成反应体系的热力学计算与分析

利用Benson基团贡献法和ABWY法估算了费托合成产物的标准生成焓、标准熵和摩尔定压热容,对费托合成反应体系的热力学性质进行了详尽的计算,得到不同反应温度下的反应焓、吉布斯自由能以及反应平衡常数等热力学性质。分析了不同反应步骤的热力平衡与限度,对反应生成烷烃、烯烃、含氧有机化合物的热力学可能性与生成顺序进行了判断,考察了温度和H2与CO摩尔比对合成气平衡转化率的影响。结果表明:费托合成反应是放热反应,低温时大部分反应在热力学上都能够自发地进行,并运行到很高的程度;高温时(大于635 K)生成烷烃、烯烃、醇及酸的大部分反应在热力学上不能自发进行;随着温度的升高,平衡转化率降低,随着H2与CO摩尔比的增大,平衡转化率升高;且所获的热力学数据对费托合成工艺研究及相关催化剂研发等具有重要的参考价值。     

Co基费托合成催化剂载体的研究进展

综述了近年来钴(Co)基催化剂载体在费托合成反应中的研究进展.重点评述了柱撑蒙脱土、新型介孔分子筛等载体对钴基催化剂活性和选择性等方面的影响,概述了Co/Al_2O_3催化剂在费托合成反应中的催化机理,对今后Co基费托合成催化剂的研究提出了一点建议.     

钛助剂引入方式对钴基费托合成催化剂性能的影响

在费托合成反应中,Ti通常起到助剂的作用,Ti的加入能够有效的改变催化剂的物理化学性质,进而改变催化剂费托合成反应的活性及选择性。本文研究了Ti的引入方式对钴基费托合成催化剂催化性能的影响。制备了Ti修饰载体Al2O3的钴基费托合成催化剂Co3/Ti-Al2O3和Ti修饰活性组分前驱体的钴基费托合成催化剂Co3-Ti/Al2O3,分别对其进行了FT-IR、BET、TG、XRD、TPR、TPD、TEM等表征,并研究了其费托催化性能。结果表明,以两种不同方式引入助剂钛后得到的两个催化剂Co3/Ti-Al2O3和Co3-Ti/Al2O3的选择性和活性情况基本一致。     

Fischer-Tropsch合成钴基催化剂研究进展

综述了近年来钴基催化剂在费托合成反应中的研究进展.重点评述了钴源、负载量、载体、助剂、制备方法、焙烧和还原条件等因素在负载型钴基催化剂制备过程中对催化剂活性、选择性控制等方面的影响,概述了钴基催化剂在费托合成反应中的催化机理,并对今后催化剂的研究提出了一点建议.     

费托合成催化剂表面碳-氧键活化的研究

本研究针对费托合成反应中催化剂的活性相,即金属碳化物的生成进行了表面碳-氧键活化的研究。在催化剂的预处理阶段,采用CO对铁基催化剂和钴基催化剂进行渗碳处理,形成碳化铁和碳化钴。XRD图和TEM图的分析结果证实了产物的形成。进一步的实验结果表明,钴基催化剂的目标产物选择性高于铁基催化剂。通过密度泛函理论模拟计算,发现铁基催化剂表面碳-氧键的活化能力低于钴基催化剂,差异为1.26eV。因此,钴基催化剂在费托合成反应中具有更高的活性和选择性。     

钴基费托合成催化剂载体表面改性及失活机理研究进展

综述了费托合成钴基催化剂载体材料表面改性及催化剂失活机理的研究进展。指出对载体表面进行预处理可以调节载体和钴物种之间的相互作用,进而影响费托合成催化剂的还原度、分散度和催化性能。同时利用氧掺杂和氮掺杂的方法改变碳材料表面的化学性质,可以提高锚定钴物种的能力。钴基催化剂的失活是费托合成反应的主要问题之一,针对失活机理的研究可以提高钴基催化剂的稳定性。由于钴基催化剂合成的成本较高,因此通过对载体的表面改性和催化剂失活机理的研究来改善钴基催化剂的活性、稳定性以及产物的选择性是值得深入研究的课题。     

CeO2基水煤气变换催化剂COS中毒热力学研究

为探究COS对Ce O₂基水煤气变换催化剂的中毒机制，用HSC Chemistry 6.0热力学数据库对Ce O₂变换催化剂的COS中毒热力学进行了模拟计算，从热力学角度分析了在100～450℃水气变换温度下，COS分别与CO、H₂O和O₂共存时，Ce O₂催化剂可能发生的反应及产物。结果表明，温度分别高于150℃和300℃时，H₂O-COS-Ce O₂和CO-COS-Ce O₂体系中的Ce O₂硫中毒可被明显抑制；O₂对Ce O₂硫中毒的影响最大，整个催化温度范围内，O₂-COS-Ce O₂体系中所有反应均可自发进行，含S固态产物为Ce₂(SO₄)₃、Ce S₂和S。     

F-T合成催化剂H2S中毒热力学和抗硫可行性预测

利用热力学基础数据对F-T合成催化剂硫化氢中毒的热力学进行了计算。在热力学上,Ru、Fe、Co的毒化在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^-8级浓度的H₂S即可使Ru基催化剂中的金属Ru生成RuS₂而中毒。Fe和Co相似文献   

费托合成蛋壳型催化剂活性组分厚度的模拟计算

采用Comsol-Multiphysics软件对蛋壳型Co基催化剂费托合成反应体系进行了CFD模拟计算。通过建立合理的费托合成催化剂颗粒三维模型进行计算,重点研究了催化剂活性组分厚度对费托合成反应产物分布、温度分布以及转化率的影响。结果表明:费托合成反应内扩散阻力较大,CO在催化剂表面和内部存在明显的浓度差。且由于H_2的扩散速率远大于CO的扩散速率,导致催化剂颗粒内部氢碳比很高,不利于油类和蜡类物质的生成;随着催化剂活性组分厚度的增加,CO转化率逐渐提高,甲烷和低碳烃的选择性逐渐增大,而C_(10)H_(22)和C_(22)H_(46)的选择性逐渐减小;催化剂颗粒内部的温度峰值逐渐向催化剂内部移动,不利于反应热的转移。对于尺寸为?2.5 mm的蛋壳型球形催化剂,较佳的催化剂活性组分厚度为0.125 mm。     

费托合成工艺发展现状

概述了当前应用于费托合成工业的铁基和钴基催化剂的特点,比较了铁基和钴基催化剂的成本,综述了费托合成工艺在工业应用和实验室规模方面的进展,评述了铁基和钴基催化剂在工业应用中存在的问题以及研究人员正寻求解决的办法,探讨了催化剂强度、载体种类、反应器结构以及超临界流体和油循环工艺对费托合成反应过程控制的影响,对费托合成的前景提出了一些展望和建议。     

合成气一步法制汽油馏分烃费托合成催化剂研究进展

围绕对费托合成产物分布的有效调控,综述了近年来有关合成气一步法制汽油馏分烃(C5^C11烷烃)费托合成催化剂的研究进展。重点分析了铁、钴、钌基分子筛催化剂对C5C11烷烃)费托合成催化剂的研究进展。重点分析了铁、钴、钌基分子筛催化剂对C5^C11烃选择性的影响,并对费托合成一步法制汽油馏分烃催化剂的未来发展方向进行了展望。     

费托合成钴催化剂的失活与再生研究进展

为降低费托合成钴催化剂成本,提高费托合成钴催化剂的稳定性和寿命,分析了费托合成钴催化剂的失活与再生机理,论述了费托合成钴催化剂的再生方法。结果表明,中毒、烧结长大、积碳、氧化及固相反应是造成费托合成钴催化剂失活的主要原因。通过净化原料气、调节钴与载体相互作用、调整催化剂配方及工艺条件、控制钴颗粒尺寸及体系中水和H2的分压比等措施可以提高催化剂稳定性和寿命。通过脱蜡、氧化、还原可实现催化剂再生,氧化是再生的关键步骤,要注意氧化过程中升温速率、热量移除等问题;多次的氧化和还原过程可增加再生催化剂中金属钴与还原助剂的均匀性,提高再生催化剂的活性。     

浆态床费托合成技术研究进展

综述了近年来浆态床费托合成反应的研究进展。重点评述了浆态床F-T工艺特点,分析了铁基催化剂和钴基催化剂以及工艺条件对浆态床F-T合成反应的影响,介绍了浆态床上费托合成的一些数学模型,概述了浆态床中催化剂与液相产物分离的一些方法。