低温法F-T合成进展及技术对比

对国内外固定床和浆态床F-T合成技术及分别代表固定床和浆态床先进技术的SMDS和SSPD技术进展进行了阐述。从传质传热、产品分布、装置操作、杂质影响、反应器生产能力、装置投资及操作费用等方面对两种技术进行了对比及分析。对不同情况下技术路线的选择进行了分析,并对固定床和浆态床技术开发提出了建议。     

F-T合成沉淀铁催化剂的研究

采用共沉淀的方法制备了Fe-Cu-K-Si催化剂,并用低温氮气吸附、脱附,X射线衍射方法对催化剂进行了表征。考察了温度和空速对该催化剂上F-T合成过程的影响,进行了1000h以上的稳定性实验。结果表明,在反应温度250~300℃,压力2.6MPa,进料比V(H2)/V(CO)=2/3,空速400~1360 h-1操作条件下,催化剂显示了较高的F-T合成反应活性以及良好的稳定性。     

还原参数对F-T合成Fe-Mn催化剂物相结构的影响

在浆态床反应器中研究了还原气氛和还原压力对微球状FT合成FeMn催化剂织构性质和物相结构变化的影响,结果表明以H2还原后的催化剂比表面积最大,而以合成气或CO还原时,因积炭堵塞孔道,导致催化剂比表面积大幅降低;随还原气氛中CO分压的增大,物相中铁碳化物含量增加,有利于催化剂的还原与碳化;当采用不同还原压力的合成气还原时,催化剂比表面积随还原压力的升高而下降,此外,较高的还原压力使反应器中H2O/H2比增大,导致催化剂中的部分铁碳化物再氧化,因此催化剂中的铁碳化物含量随着还原压力的升高先增加后减少。     

Fe-Co-K/SiO_2催化剂催化F-T合成本征动力学的研究

采用浸渍法制备了Fe-Co-K/SiO2催化剂。在等温积分反应器中,在温度518~541K、压力1.00~2.60MPa、进料中n(H2)∶n(CO)=1.12~3.23、气态空速3 000~4 800h-1的条件下,研究了在Fe-Co-K/SiO2催化剂上的F-T合成本征动力学。F-T合成中CO2的生成量很少,水煤气变换反应可不予考虑,生成烃为主要反应。以CO转化率的计算值和实验值的残差平方和为目标函数,采用Levenberg-Maquardt法对动力学参数进行优化,得到了F-T合成本征动力学模型参数,反应的活化能为78.9kJ/mol。在Fe-Co-K/SiO2催化剂上的F-T合成本征动力学模型的计算值与实验值的平均偏差为8.27%,模型的计算值与实验值符合较好。     

合成气制低碳醇改性F-T合成催化剂研究进展

煤经合成气制备低碳醇,原子利用率高,CO_2排放量少,是实现能源清洁高效利用的重要途径。其中改性的F-T合成催化剂在制备工艺和使用条件上有一定优势。综述了近年来CuCo、CuFe和CuNi催化剂在合成气制低碳醇反应的研究进展,重点介绍制备方法、助剂和载体对催化剂结构和催化性能的影响,认为构建具有双功能活性位点均匀分布的双金属催化剂是高效合成低碳醇的关键。     

SC309催化剂甲醇合成反应本征动力学研究

在等温积分反应器中测定了SC309型催化剂甲醇合成反应本征动力学数据。实验采用粒度为0.154mm～0.198mm的细颗粒催化剂,反应温度为180℃～260℃,反应压力为4MPa～8MPa,体积空速为4000h-1～10000h-1。选取L-H型方程建立了以各组分逸度表示的CO、CO2加氢合成甲醇反应本征动力学模型,使用通用全局马夸特算法进行参数估值,获得动力学模型参数。残差分析和统计检验表明,动力学模型是适宜的。实验结果表明,CO、CO2转化率在实验条件范围内随温度的升高先增加后降低,在240℃左右存在最大值,随压力的升高而增加,随空速的升高而降低。     

F-T合成反应催化剂在CO_2转化中的研究进展

总结了用于将二氧化碳催化加氢转化为甲烷和其他烃类的F-T合成催化剂的研究进展,包括催化反应机理,活性成分,载体和助剂。     

不同炭载体负载钴催化剂对F-T合成性能的影响

采用XRD等手段考察了不同炭载体负载钴催化剂对F-T合成催化性能的影响.实验结果表明,高比表面的炭载体可增加催化剂的分散度,抑制活性组份的聚集,提高催化活性,同时还发现载体具有丰富发达的中孔有利于重质烃的生成.     

Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂的F-T合成性能

以NH_4NO_3水溶液预处理的γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍法制备了Co/γ-Al_2O_3催化剂,考察了添加少量贵金属Ru对Co/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成性能的影响。实验结果表明,添加Ru可作为氢溢流源促进Co物种的还原,另外,Ru与Co相互作用形成易还原的Co-Ru物种,导致催化剂表面Co物种的还原温度降低,Co物种容易还原,反应过程中可利用的表面金属Co原子数增加;Ru可增加Co/γ-Al_2O_3催化剂表面桥式CO吸附的强度,使CO便于离解;添加少量Ru能明显提高Co/γ-Al_2O_3催化剂的活性和重质烃C_5~+的选择性。在原料气n(H_2):n(CO)=2.0、反应温度493K、压力1.5 MPa、气态空速500 h~(-1)下,15.0%Co-0.4% Ru/γ-Al_2O_3催化剂上CO的转化率和C_5~+的选择性分别为85.39%和84.28%。     

ZrO2改性Co/AC催化剂F-T合成的研究

考察了不同含量ZrO2助剂对Co/AC催化剂F-T合成活性组分在活性炭表面上的分散状态,并与反应结果进行了关联.结果表明ZrO2助剂的加入可提高活性组分的分散度.分散度越高,其催化活性越高,同时还发现ZrO2助剂有利于重质烃的生成,并且可以抑制水中含氧化合物的生成.     

活性炭负载钴基催化剂费托合成本征动力学

在温度220℃～250℃、压力2.0MPa～4.0MPa、空速2000h-1～3500h-1、n(H2)/n(CO)=1.0～2.5的条件下,在固定床等温积分反应器中研究了活性炭负载钴基催化剂(Co/AC)的本征动力学。结合碳化物机理以及CO插入机理,通过假设不同的基元反应以及速率控制步骤推导得到了不同的本征动力学方程。根据实验测定数据,采用Levenberg-Maquardt算法回归得到模型参数,并通过统计检验以及相对误差分析得到了适宜的Co/AC催化剂费托合成的本征动力学方程。     

Modeling of Fischer-Tropsch synthesis product over an industrial fe-mn catalyst in a spinning basket reactor

Terms of process conditions such as H₂/CO ratio, space velocity, pressure, and temperature and their effects on the Fischer-Tropsch product model were studied using a statistical approach. The effect of the operating parameters and the interaction between them and, the product models, were investigated. The models that can predict the reaction's product were determined. Through these models, the optimal conditions can be adjusted so that the most optimal product can be obtained. The maximum optimal product for oil, wax and water are 16.473(g), 33.572(g) and 40.285(g), respectively. Also, the most effective interactions for products are H₂/CO ratio and space velocity.     

铁钼催化剂上甲醇氧化制甲醛宏观动力学的研究

采用磁力驱动内循环无梯度反应器测试由西南化工研究院研制的一种国产甲醇氧化制甲醛催化剂的宏观动力学数据 ,并建立了宏观反应动力学模型。该动力学模型分为含水模型和非含水模型 ,其中含水模型比非含水模型具有更好的适应性。圆整后的含水模型可用下式表示 :甲醇反应速率 :r′11=2 70× 10 5exp(- 4 88× 10 4 /RT) y0 9M y1 3 O y-0 15W一氧化碳生成速率 :r′2 2 =3 40× 10 4 exp(- 5 6 7× 10 4 /RT) y1 2F y1 2O y-0 5W     

固定床反应器合成二甲醚的模拟分析

通过对合成气一步法制二甲醚反应特点的研究 ,对固定床反应器用一维模型进行了数学模拟计算 ,得出了反应器轴向上的反应参数分布 ,并模拟分析了各类反应条件对催化床热点温度、CO的转化率 ,二甲醚时空产率和选择性的影响 ,从而为开发该类反应器提供了设计依据     

Cu-Zn-Al-Zr浆状催化剂二甲醚合成宏观动力学

在压力3MPa～7MPa,温度220℃～260℃,空速0.4 L.g-1.h-1～1.2 L.g-1.h-1,气体摩尔分率yH20.75～0.65,yCO 0.14～0.20,yCO2 0.04～0.08,搅拌转速1000 r.min-1的反应条件下,于500mL高压搅拌釜中进行了合成气在Cu-Zn-Al-Zr浆状催化剂上一步法合成二甲醚工艺过程的宏观动力学研究。基于CO加氢合成甲醇、CO2加氢合成甲醇及甲醇脱水为二甲醚三个独立反应,建立了Langmuir-Hinshelwood型宏观动力学模型。采用通用遗传算法和Levenberg-Marquardt优化算法相结合的方法对实验数据进行拟合、参数寻优,获得模型参数估值,经统计检验和残差分析证实了模型的可靠性。     

提高费-托合成熔铁催化剂低碳烯烃选择性的研究

研究了固定床反应器中合成气制低碳烯烃熔铁催化剂的反应性能,考察了不同母体相组成和助催化剂对熔铁催化剂活性、低碳烯烃选择性的影响,通过TG-DTG、CO2-TPD等表征手段分析了母体相组成对熔铁催化剂的还原行为、表面酸碱性的影响。结果表明,当催化剂母体中n(Fe2+)/n(Fe3+)为1左右时,熔铁催化剂的表面碱性最强,有利于提高低碳烯烃选择性;考察助催化剂发现,稀土氧化物M2O3的加入能显著提高低碳烯烃选择性,在n(Hn):n(CO)=1.6、2.0 MPa、310℃、GHSV=11400h-1的条件下,CO的转化率达73.8%,低碳烃烯烷摩尔比n(C2=~C4=)/n(C2°~C4°)达5.12,即在气态烃中低碳烯烃选择性达83.7%。正交实验分析结果表明,在所考察的5种助催化剂中,V2O5和MoO3的加入会降低低碳烯烃选择性;其它助催化剂没有显著影响。     

煤制合成油工业单管试验

在工业单管上对改进的Ｆ－Ｔ合成一段催化剂（Ｆｅ／Ｃｕ／Ｋ型）进行预处理，考察了反应温度、原料气Ｖ（Ｈ２）／Ｖ（ＣＯ）的影响，试验数据表明，催化剂的性能发挥与工艺条件密切相关，所开发的一段催化剂具有良好的水汽变换性能。另外，由改进的Ｆ－Ｔ合成产物分布规律还说明两段分子筛催化剂改性的重要性。     

F－T合成铁催化剂羰基硫中毒行为的研究

在获得Ｆ－Ｔ合成本征动力学模型的基础上，对Ｆ－Ｔ合成Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ业催化剂ＣＯＳ中毒本征失活动力学进行了研究。所考察条件为：合成气中ＣＯＳ浓度分别为５１、１２９和２４５ｐｐｍ，空速为１８００～２０００ｈˉ１，温度为５０４～５５６Ｋ，压力为２．３ｌＭＰａ，催化剂粒度为０．１５４～０．１８０ｍｍ。中毒过程催化活性模型值与实验值符合较好，且催化剂在合成气中低硫浓度时其失活速率快。并用ＸＲＤ和ＴＥＭ考察了催化剂表面硫的形貌。     

F－T合成铁催化剂羰基硫中毒行为的研究

在获得Ｆ－Ｔ合成本征动力学模型的基础上，对Ｆ－Ｔ合成Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ业催化剂ＣＯＳ中毒本征失活动力学进行了研究。所考察条件为：合成气中ＣＯＳ浓度分别为５１、１２９和２４５ｐｐｍ，空速为１８００～２０００ｈˉ１，温度为５０４～５５６Ｋ，压力为２．３ｌＭＰａ，催化剂粒度为０．１５４～０．１８０ｍｍ。中毒过程催化活性模型值与实验值符合较好，且催化剂在合成气中低硫浓度时其失活速率快。并用ＸＲＤ和ＴＥＭ考察了催化剂表面硫的形貌。