铁基费-托合成催化剂研究进展

铁基费-托合成催化剂具有价格低、CH4选择性低和水气变换活性高等优点,在高温费-托合成工艺中具有较好的应用前景.主要从铁基费-托催化剂的活性晶相及其调变因素角度出发,综述近年来铁基催化剂的研究进展.在此基础上,进一步介绍合成铁基催化剂的主要方法.     

铁基费托合成催化剂研究进展

综述了近十年来铁基催化剂在费托合成反应中的研究进展,探讨了铁基催化剂活性组分的确定及影响铁基催化剂活性组分的因素,对比了3种催化剂制备方法（熔融法、沉淀法、负载法）和5种催化剂载体（氧化物、分子筛、碳材料、双孔材料和核壳材料）对费托合成反应性能的影响,从反应活性、选择性和反应稳定性3个方面阐述了助催化剂在费托合成反应中的作用。分析认为：碳化铁是铁基费托合成催化剂的活性组分;在铁基催化剂的制备过程中,选择适宜的制备方法、载体、助催化剂,可以达到提高费托合成反应活性、目的产物选择性和反应稳定性的效果。提出合成特定结构碳化铁、进一步研究铁基催化剂反应机理仍是未来研究的重点。     

还原空速对Fe/Cu/K/SiO2催化剂浆态床F-T合成性能的影响

在浆态床反应器中详细考察了合成气还原空速对微球状工业铁基催化剂还原和反应后的物相以及F-T合成反应性能的影响. 研究结果表明：空速能够影响铁基催化剂还原反应进程，催化剂在较高的空速下易被还原，还原后催化剂的比表面积降低，平均孔径增大. 在较低空速下还原时，还原形成的高的CO₂分压对铁物相有一定的氧化作用，使得还原态催化剂中的Fe³⁺(spm)含量增大. 还原空速对F-T合成烃产物分布影响不明显，但对催化剂的反应活性和运行稳定性影响较大，较低和较高空速还原后的催化剂失活速率均较高，适宜的还原空速为1.0～2.0 L•（g cat）^-1•h^-1.     

F- T合成液体燃料催化剂

介绍了F-T合成反应特征、合成烃碳数分布规律;讨论了催化剂载体、主金属、助剂和制备方法等因素对催化剂活性和选择性等方面的影响;介绍了Sasol公司铁催化剂、Shell公司钴催化剂生产液体燃料的产物分布。     

费托合成催化剂研究进展

介绍了费脱合成的研究现状,分析了费脱合成催化剂的组成,对催化剂存在产物不集中问题,指出了ST(Fe)型催化剂的优点。     

沉淀铁挤条F-T合成催化剂WGS反应考察

采用固定床积分反应器, 在工业条件下 （５００ ｈ－ １, １ ＭＰａ～２．６ ＭＰａ）, 对挤条Ｆｅ－Ｃｕ－Ｋ工业催化剂进行了水煤气变换反应性和ＦＴ反应产物分布链增长几率的考察． 在稳态下, 保持一定的轴向温度分布, 求得宏观动力学方程, 与实验数据符合较好．     

铁基费托合成催化剂再利用及其臭氧催化性能

通过高温热解脱除费托合成渣蜡中的石蜡和杂质,浸渍浓度0.05 mol/L的铜离子溶液,用管式炉高温煅烧,制备臭氧催化剂,通过SEM、EDS、XRD、BET等表征其表面结构、组分以及比表面积和孔径,将其用于催化臭氧降解50 mg/L草酸溶液,其中臭氧投加量为30 mg/L,气流速0.5 L/min,催化剂投加量为0.2 g/L。结果表明,制得的材料为金属铁氧体,对草酸的1 h去除率接近80%,证明材料具有良好的臭氧催化效果,而且材料可通过磁分离回收。     

合成气直接制低碳烯烃铁基催化剂研究进展

综述了近年来合成气直接制低碳烯烃铁基催化剂的研究进展,重点介绍了铁基催化剂的制备方法、载体和助剂等对催化剂活性和选择性的影响,并对未来铁基催化剂的发展方向进行了展望。     

RFT-2固定床费托合成催化剂中试应用研究

对RFT-2固定床费托合成催化剂进行中试应用研究,对其反应性能和运转稳定性能进行考察。结果表明,在合成气空速750～800h-1、原料气转化率93%左右的工况下,C3＋烃类选择性达90%以上,C5＋液体烃选择性达86%以上,催化剂具有较好的反应性能;在超过1 000 h的稳定性运转考察过程中,催化剂活性、选择性未见明显...     

催化剂对费托合成的影响

本文介绍了近年来国内外费托合成研究现状,综述了近年来铁基催化剂和钴基催化剂的研究进展。     

费托合成铁基催化剂浆态床反应性能的研究

为了获得工艺参数对铁基催化剂费托合成产品分布的影响规律,在浆态床反应器中考察了反应温度、反应压力、氢碳比、空速对铁基催化剂费托合成反应性能的影响。结果表明,温度升高时,催化剂活性、CO_2和CH_4选择性均升高,产物向轻组分分布;压力增大时,催化剂活性和CO_2选择性升高,CH_4选择性下降,产物向重组分分布;随氢碳比的增加,催化剂活性和CH_4选择性升高,CO_2选择性下降,C_(5+)呈下降趋势;随空速增加,催化剂的活性和CO_2选择性下降,CH_4选择性上升,C_(5+)向轻质烃分布。选择合适的工艺条件,可有效改善铁基催化剂的费托合成反应性能,控制碳链长度和产物的分布,提高费托合成反应的经济性。     

FT合成反应器概述

介绍ＦＴ合成反应器的研究进展，详细论述了工业化的高气速固定床、循环流化床和固定流化床反应器的基本原理和开发过程，分析了操作多数对高气速固定床Ｆｒ合成反应结果的影响。并对固定床、流化床和浆态床反应器的结构、生产能力、原料及产物组成和操作条件等进行了比较。     

An active iron catalyst containing sulfur for Fischer-Tropsch synthesis

A precipitated iron catalyst containing sulfur for Fischer-Tropsch (F-T) synthesis was prepared by means of a novel method using a ferrous sulfate as precursor. Both fixed bed reactor (FBR) and continues stirred tank slurry reactor (STSR) were used to test long-term F-T reaction behaviors over the catalyst. A stability test (1600 h) in FBR showed that the catalyst was active even after 1500 h of time-on-stream with CO conversion of 78% and with C₅⁺ hydrocarbon selectivity of 72 wt% at 250 °C, 2.0 MPa, 2.0 NL/g-cat/h, and H₂/CO=2.0. The test (550 h) in STSR indicated that the catalyst exhibited relatively high activity with CO conversion of 70-76% and C₅⁺ selectivity of 83-86 wt% in hydrocarbon products under the conditions of 260 °C, 2.0 MPa, 2.0 NL/g-cat/h, and H₂/CO=0.67. The deactivation rate of the catalyst was low, accompanied by surprisingly low methane selectivity of 2.0-2.9 wt%. It is shown that a small amount of sulfur (existing as SO₄²⁻) may promote the catalyst by increasing activity and improving the heavier hydrocarbon selectivity. It is also comparable with other typical iron catalysts for F-T synthesis.     

还原工艺对费托合成铁基催化剂反应性能的影响

为获得还原参数对铁基费托合成反应性能的影响规律,利用铁基催化剂,在固定床反应器中考察还原氢碳比、温度、空速和压力对催化剂物理性能以及费托合成反应性能的影响。结果表明,在不同的还原工艺下,还原后的铁基催化剂比表面积下降,平均孔径增大;还原氢碳比和还原压力的升高抑制了催化剂的活性,CH_4和CO_2的选择性及C_2~C_4含量升高,C_(5+)含量下降,烃分布向轻质烃分布;还原温度和还原空速的增加有利于提高催化剂活性,还原温度的提高促使烃分布向轻质烃分布,还原空速的提高对产品分布影响不大。     

费托合成制低碳烯烃铁基催化剂研究进展

综述了费托合成制低碳烯烃铁基催化剂方面所取得的研究进展,重点介绍了催化剂活性相、助剂和载体等方面的关键因素,探讨了催化剂制备条件对合成气制烯烃的影响,最后对费托合成直接法制烯烃的研究提出了一些展望。     

费托合成反应器应用研究进展及展望

费托合成反应是强放热的气液固三相反应,为有效移热及提高目标产物产率,应加强费托合成反应器的研发,系统介绍了工业上几种费托合成反应器的特点、应用规模等,论述了近几年已经或有望进行工业化应用的几种费托合成反应器,如固定床反应器、流化床反应器、浆态床反应器等,并比较了各类反应器的优劣,最后对费托合成反应器的选型和发展提出了建议和展望。固定床反应器技术成熟,产品容易分离,催化剂损失少,但是移热效果较差;浆态床反应器,反应物混合均匀,移热效果好,但产品固液分离较为困难;流化床反应器可以在高温下运行,生产高价值的轻烃产物,但催化剂消耗较大。研究认为,如果目标产品是以分子质量较大的柴油和石蜡为主,建议选择浆态床反应器;如果目标产品是生产烯烃等化学品,建议选择固定流化床反应器。     

Experience with a new type of reactor for Fischer-Tropsch synthesis

Circulating fluidised bed (CFB) reactors have traditionally been used for the high temperature Fischer-Tropsch synthesis-Synthol process. A development program undertaken by Sasol with the assistance of The Badger Company recently led to the successful commissioning of a commercial scale conventional, fixed fluidised bed (FFB) reactor as an alternative to the CFB reactor.Work was done in a small pilot plant which was followed by work in a 1 m diameter semi-works pilot plant operated in parallel with one of the commercial CFB reactors. Based on the positive results obtained, it was decided to build a commercial scale FFB reactor with a capacity similar to existing commercial reactors at Sasol One. This reactor was successfully commissioned and has been in operation since May 1989.The reactor is easy to operate and can withstand major plant instabilities. A techno-economic analysis and comparison between the Synthol-CFB and Synthol-FFB reactors indicates significant advantages for the Synthol-FFB reactor, both with respect to capital and operating costs. The results of this analysis and comparison are presented and the significance of the findings discussed in terms of future plants for the conversion of synthesis gas to liquid fuels.     

不同氧化锰载体对费托钴基催化剂合成低碳烯烃的影响

制备不同的Co/MnO_x (Co/MnO、Co/MnO₂、Co/Mn₂O₃、Co/Mn₃O₄) 催化剂,并利用XRD、SEM、TEM、BET、TPR、DRIFTS、XPS表征手段分析催化剂的理化性质,比较不同氧化锰载体对催化性能的影响,考察催化剂对低碳烯烃(C₂⁼～C₄⁼)的选择性影响。结果表明催化剂Co/MnO和Co/Mn₃O₄更容易还原,并且CO的吸附量较大,有利于实现较高的CO转化率;Co/Mn₂O₃和Co/Mn₃O₄中CO桥式吸附更高,有利于生成更多的-CH₂-物种。综合考虑催化剂的活性和C₂⁼～C₄⁼选择性,Co/Mn₃O₄的费托合成(FTS)性能最好,其中C₂⁼～C₄⁼选择性为50.91%,烯烷比(O/P)为3.40。     

费托合成催化剂失活动力学模型的研究进展

费托合成催化剂由于自身的化学性质在反应中不可避免会发生失活，为了保证生产的连续稳定，需要建立费托合成催化剂失活的动力学模型来预测催化剂的活性变化，并及时对失活的催化剂进行置换和再生。本文论述了费托合成失活动力学模型的研究进展，讨论了通用型失活动力学模型，根据机理建立的失活动力学模型的特点。通用型失活动力学模型与催化剂种类和失活原因没有直接关联，包括线性模型、简单幂律模型、通用幂律模型、韦伯分布模型、S型分布模型。根据机理建立的失活动力学模型则与催化剂种类和失活发生的机理相关，包括硫中毒失活模型、烧结失活模型、表面氧化失活模型等。通用型失活动力学模型准确性好、容易建立，但比较粗略，适用于费托合成的生产管理、过程模拟。根据机理建立的失活动力学模型建立过程复杂，只适用于特定催化剂，但能够从中研究催化剂的失活机理。费托合成失活动力学模型未来的发展趋势是融合两类模型，从失活机理的角度理解通用型失活动力学模型里参数的含义。