液体介质对固定床钴基催化剂费-托合成性能的影响

为解决固定床费-托合成中因传热限制而产生热点导致反应恶化的问题,将费-托合成产生的轻质油与原料气共同引入反应器,在中型装置上以工业RFT-2钴基固定床费-托合成催化剂为研究对象,考察轻质合成油空速、组成对费-托合成性能、催化剂床层温度分布、产品分布的影响。结果表明：轻质合成油的注入有利于降低CO2的选择性,降低液体产品的烯烃含量;随注油空速的增加,甲烷选择性升高,C5+选择性略有降低,催化剂床层温度分布显著改善,热点消失。将轻质合成油分成不同的馏分段注入反应器,随着注入馏分的变重,甲烷和C5+的选择性均降低,催化剂床层温度分布的均匀性提高。因此,轻质合成油的注入不仅可以改善催化剂床层温度分布、提高费-托合成性能,而且可以通过调整注入的轻质合成油组成来获得不同的产品组成。     

两段串联浆态床费-托合成新工艺

采用中试装置对具有自主知识产权的两段串联费-托合成工艺以及传统的单段浆态床费-托合成工艺进行了模拟试验。对装置试验结果进行了数据处理和两种工艺的性能比较。在相同合成气处理量或相同装置产油量条件下,与单段浆态床费-托合成工艺比较,两段串联浆态床费-托合成工艺所需的催化剂量少20%以上,反应器单位体积有效利用率高;降低气体循环总量约60%,降低了能耗和操作费用;装置集成度高,可以减少部分设备,减少初期投资成本。     

还原时合成气H2/CO摩尔比对铁基催化剂浆态床费-托合成反应性能的影响

在浆态床反应器中,详细考察尾气循环状态下还原时合成气H2/CO摩尔比对SFT418工业铁基F-T合成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。结果表明：还原后催化剂的比表面积大幅度下降,平均孔径明显增大,孔体积下降。还原时合成气H2/CO摩尔比影响催化剂的还原程度、F-T合成反应活性和失活速率,在较低的H2/CO摩尔比下还原得到的催化剂中铁碳化物含量较高,F-T合成初始反应活性较高,失活速率较大;在较高H2/CO摩尔比下还原得到的催化剂中铁碳化物含量较低,F-T合成初始反应活性较低,但其失活速率比在较低的H2/CO摩尔比下还原得到的催化剂低。催化剂还原时适宜的合成气H2/CO摩尔比为20。     

苯基改性硅胶对钴基费-托催化剂制备及反应性能的影响

以苯基三乙氧基硅烷(PTES)与正硅酸乙酯(TEOS)制备的有机-无机杂化硅胶为载体,湿法浸渍制备了系列钴基催化剂.表征结果表明,催化剂表面的Co3O4的颗粒大小和杂化载体上苯基含量存在一定的联系,焙烧催化剂时苯基的位阻作用阻碍了金属氧化物颗粒的聚集,导致苯基含量越多,所制得的催化剂表面Co3O4颗粒越小.费-托反应评价结果表明,改性催化剂活性和对重质烃选择性随Co3O4颗粒尺寸的减小和有机基团的增多而下降.     

沉淀剂对浆态床合成甲醇铜基催化剂性能的影响

采用并流共沉淀法,分别以Na2CO3、CO(NH2)2、Na HCO3、C2H7NO和Na OH为沉淀剂,制备了5种Cu O/Zn O/Al2O3浆态床合成甲醇催化剂,考察沉淀剂对催化剂前驱体物相组成及催化性能的影响。研究表明,含CO32-沉淀剂所制备的催化剂前驱体中的(Cu,Zn)2CO3(OH)2和(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6为活性组分,且前者较易形成,两者焙烧后形成Cu O-Zn O固溶体,铜锌间协同作用强,催化剂活性高。而含OH-沉淀剂制备的催化剂Cu O和Zn O间分散性差,催化剂活性差。催化剂性能评价结果表明,以Na2CO3为沉淀剂制备催化剂前驱体中(Cu,Zn)2CO3(OH)2和(Cu,Zn)5(CO3)2(OH)6物相含量最高,其催化性能最好:CO转化率和甲醇时空收率分别为40.45%和256.8g·kg-1·h-1,失活率为0.77%/d。     

硅源对浆态床合成二甲醚Cu-Zn-Si-Al催化剂性能的影响

采用分步沉淀法,分别以TEOS(正硅酸乙酯)和硅溶胶为硅源制备了Cu-Zn-Si-Al双功能浆状催化剂。用XRD、H_2-TPR、XPS、NH_3-TPD-MS、元素分析等方法对催化剂进行了表征。结果表明,不同硅源对于催化剂性能有较大影响。以TEOS为原料制备的催化剂具有相对较高的催化活性,但稳定性较差。以硅溶胶为原料制备的催化剂活性稍差,但稳定性较好。分析认为催化剂活性组分的分散性及其中弱酸量的多少是影响其活性的主要因素,而活性组分中Cu~0/Cu~+比对于催化剂的稳定性起主要影响。另外,此催化剂并未出现文献中报道的明显的Cu流失现象。     

钴系费-托合成催化剂的助剂及其作用

对Co系费 托合成催化剂助剂的影响效果和作用机理按照助剂在元素周期表中的位置排列进行了归纳和分析。分析表明,助剂的种类涵盖了从ⅠA族到Ⅷ族的众多族元素及其化合物,包括贵金属、稀土金属、金属氧化物、碱金属和碱土金属。这些助剂通过影响Co催化剂的还原温度、还原度、Co晶粒分散度、Co与载体之间的相互作用、Co对CO的吸附解离能力等途径而改变Co催化剂的费 托合成反应性能。     

浆态床铁基费托催化剂损影响因素分析

衡量费托装置的运行能耗的重要指标之一是催化剂的消耗量,通过催化剂的制备研究、优化工艺运行参数,降低催化剂的损耗,最终实现装置的降本增效。本文就浆态床铁基催化剂在工业运行过程中的损耗影响因素进行分析,并提出相应解决方案。     

工艺条件对费-托合成蜡加氢裂化催化剂性能的影响

采用等体积浸渍法,制备了以USY-Al_2O_3为载体、Ni-W为金属组分的加氢裂化催化剂,并用X-射线衍射、吡啶吸附红外漫反射光谱、低温N_2吸附-脱附等对催化剂进行表征。利用单因素变量法,分别考察了温度、空速、氢油比以及压力等工艺条件对费-托合成蜡加氢裂化反应性能的影响。结果表明,工艺条件对催化剂反应性能的影响强度由大到小的顺序为温度空速氢油比压力,在温度340℃、质量空速1.5h~(-1)、氢油体积比1 000、压力4 MPa的条件下,转化效果最佳,重质蜡转化率高达98.11%,轻质燃料油选择性为92.77%,裂解气选择性仅为7.23%。     

硅烷化对SBA-15负载钴催化剂的费-托合成反应性能的影响

以六甲基二硅胺烷(HMDS)为偶联剂,利用气相硅烷化方法对介孔分子筛SBA-15进行疏水处理,然后用等体积浸渍法制备负载型钴基催化剂。采用FT-IR、N2吸附-脱附、XRD、HRTEM、TPR等手段对催化剂进行了表征,考察了偶联剂用量对Co/SBA-15催化剂物理结构的影响,并采用固定床反应器对其费托合成反应性能进行了研究。结果表明,偶联剂用量会影响催化剂的分散度和还原度。费托反应评价发现,催化活性随偶联剂用量变化出现最值。当加入2.4 mmol.g-1HMDS时,催化剂表现出较高的反应活性,这主要归因于钴金属较好的分散性和较高的还原度。     

费托合成钴基催化剂载体研究进展

综述了费托合成钴基催化剂载体的最新研究进展,详细分析了金属氧化物(如SiO_2、Al_2O_3、TiO_2和ZrO_2等)、分子筛、新型碳材料(如活性炭、碳纳米纤维、碳纳米管、碳化硅、石墨烯等)载体对钴基催化剂的还原度、分散度、催化活性和选择性等的影响。在此基础上,提出了钴基催化剂载体存在的问题和未来发展方向。     

Fe-Mn催化剂浆态床合成低碳烯烃的反应性能

在浆态床反应器中,对Fe-Mn催化剂上CO加氢合成低碳烯烃的反应性能进行了研究,考察了不同温度、空速和压力下Fe-Mn催化剂的催化性能,并借助XRD和N2物理吸附等手段对催化剂进行了表征。实验结果表明,Fe-Mn催化剂在运行300h后达到稳定运行状态。反应参数的适当调变,可有效提高Fe-Mn催化剂的活性和低碳烯烃收率,并使产物分布得到优化。在n(H2)∶n(CO)=2、320℃、2.0 MPa、合成气空速1 000 h-1的条件下,CO转化率83.10%,CH4选择性11.88%,C5+烃选择性39.06%,C2～4烃中烯烃与烷烃的质量比3.59,低碳烯烃收率38.50 g/m3(基于H2与CO的总体积)。     

钛助剂对Co/AC费-托合成催化剂性能的影响

采用F-T反应和X射线等方法研究了Ti助剂对Co/AC催化剂催化性能及分散度的影响,并关联催化性能与Co的分散度之间的关系.结果表明,助剂Ti的加入可大幅度提高催化活性,CO转化率从70%提高到近99%.低含量Ti的加入可降低Co的活性颗粒大小,提高Co的分散度,同时可降低甲烷选择性,提高C5+选择性.而高含量Ti的加入,使Co颗粒变大,分散度降低,与此相对应,甲烷选择性增加,C5+选择性减少.     

助催化剂对费-托合成熔铁催化剂影响的研究

通过正交实验,在固定床反应器中研究了助剂对熔铁催化剂费托合成(FTS)反应性能的影响,并利用BET,SEM,XRD,TPH-MS等表征手段分析了助剂对催化剂的织构、还原行为、碳化行为及物相变化的影响。结果表明:Al2O3对费托反应用的熔铁催化剂的性能的影响最为显著,随着Al2O3含量的增加,FTS反应活性提高,C2+产率增加。正交实验最优组合为Al3/K3/B1/Ca2.5/Fe100催化剂,在n(H2)/n(CO)=1.6,温度523K,压力2.0MPa,空速3000h-1反应条件下,合成气转化率为74.5%,CH4选择性为5.9%,C2+的收率为145.0g/m3。同时,发现在FTS反应后催化剂表面上的主要碳物种是碳化铁γ1和γ2,且随着Al2O3的加入,α态原子碳(最活泼的碳化物形式)和碳化铁γ1、γ2的含量增加,而β、δ1和δ2含量减少,Al2O3能促进最活泼的α碳物种的形成。     

工艺条件对RFT-2催化剂固定床费-托合成性能的影响

在固定床费-托合成装置上研究了反应温度、压力、n(H2)/n(CO)、空速、汽包压力和表观气速对工业生产的RFT-2催化剂反应性能和催化剂床层温度分布的影响。结果表明反应温度对RFT-2性能影响显著,随温度提高活性迅速增加,催化剂床层的热点区域变宽和峰值增加,而且在不同温度范围对敏感程度不同。提高压力可以增加反应活性,改善选择性,催化剂床层温度分布变差。n(H2)/n(CO)主要影响费托合成催化剂的活性和产物选择性,对催化床层温度分布影响较小。空速增加会造成CO和H2的转化率的下降,选择性和催化剂床层温度分布变化不明显。通过调节汽包压力来控制催化剂床层温度非常有效和灵敏,对反应性能和温度分布影响显著。表观气速提高可以改善催化剂床层径向的传热,使反应管的传热得到强化,温度分布更加均匀。     

介孔二氧化锆负载钴催化剂的费-托合成反应性能

系统研究了不同孔径介孔二氧化锆负载钴催化剂的费-托合成反应性能.实验结果表明,当介孔氧化锆载体孔径在2.5～7 nm时,负载钴催化剂费托合成反应的CO转化率、C+5选择性和C+18选择性迅速增加,而C1选择性显著降低;在孔径大于7 nm时,CO转化率趋近并达到最高,而C1选择性接近并降到最低;当孔径大于12 nm时,C+5选择性和C+18选择性均达到最高;在相同CO转化率下,随介孔锆载体孔径的增大,C1选择性降低,而C+5选择性增加.     

催化剂中AlOOH比例对浆态床一步法合成二甲醚的影响

采用溶胶凝胶法制备AlOOH,将其与甲醇合成催化剂(C302)组成双功能催化剂用于浆态床一步法合成二甲醚反应,探索两者合成二甲醚的最佳质量配比。通过XRD、氮物理吸附、NH_3-TPD-MS和H_2-TPR等方法对催化剂的结构进行了表征。研究发现溶胶凝胶法制备的AlOOH具有优良的甲醇脱水性能,C302催化剂中添加AlOOH后,Cu物种和ZnO的结晶度降低,分散度增大;反应后Cu~0和ZnO平均晶粒粒径增大,催化剂孔结构保持稳定;随着添加AlOOH量的增加,催化剂的弱酸强度有所增强且弱酸量增多。当C302和AlOOH的质量比为1:1时,CO转化率最高达到27.96%,二甲醚选择性最高达到61.85%。     

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.     

用于CTL的新费-托合成催化剂

<正>美国TDA研究公司研究人员提出了一种基于过渡金属的新的费-托合成催化剂,可用于煤制气再转化成油的CTL过程。据称新催化剂可将石脑油范围的选择性提高至68%,而以前的费-托合成催化剂在用于浆态鼓泡床反应器中时仅为16%。当在类似于传统费-托合成反应器(250~350℃、300~500 psi(表)(1 psi≈6 895 Pa))条件下操作时,新催化剂的高石脑油选择性可降低CTL装置的生产成本达4美元bbl(1 bbl≈159 L)。     

费-托合成制烯烃铁基催化剂的锆(铬)酸锌载体效应

制备了Fe/K、铬酸锌型载体担载Fe/K、锆酸锌型载体担载Fe/K以及参比催化剂沉淀铁等4种催化剂。使用XRD、ICP-OES、氮气物理吸附、场发射电子显微镜、二氧化碳化学吸附程序升温脱附等手段对催化剂进行物化表征。在固定床加压反应器上测试了催化剂的合成气费-托反应性能。结果表明：与参比催化剂沉淀铁相比,锆酸锌型载体担载Fe/K的催化剂可将C= 2—C= 4烃类选择性提高55%;催化剂表面的中等强度碱性位具有促进 C-C偶合、抑制加氢的作用,强碱性位则具有抑制C-C偶合、促进加氢的作用。费-托合成制低碳烯烃铁基催化剂的设计需要注重这2种不同强度表面碱性位的制衡问题。