【摘 要】
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作为基础且重要的现代化学工业原料,低碳烯烃(C2=-C4=)在现代石油和化学工业中发挥的作用不容小觑。由煤基合成气通过费托合成制低碳烯烃流程短、无中间反应且能耗低,被认为是一条高效利用煤炭资源且耗能少、污染小的生产低碳烯烃的路线,简称FTO工艺。FTO技术路线核心问题是开发高效催化剂,如何能够在有效阻止碳链增长的前提下同时兼顾到催化剂的活性以及抑制甲烷的生成成为眼下急需解决的问题。Fe基催化剂因为
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作为基础且重要的现代化学工业原料,低碳烯烃(C2=-C4=)在现代石油和化学工业中发挥的作用不容小觑。由煤基合成气通过费托合成制低碳烯烃流程短、无中间反应且能耗低,被认为是一条高效利用煤炭资源且耗能少、污染小的生产低碳烯烃的路线,简称FTO工艺。FTO技术路线核心问题是开发高效催化剂,如何能够在有效阻止碳链增长的前提下同时兼顾到催化剂的活性以及抑制甲烷的生成成为眼下急需解决的问题。Fe基催化剂因为其价格低廉、强度高以及低碳烯烃选择性较高等优点而备受关注。Mn助剂的加入有利于提高金属分散度,降低甲烷的选择性,加强催化剂对CO的吸附解离能力且可以有效抑制烯烃的二次加氢。为了更好控制催化剂的形貌和粒径,在催化剂制备方法上本论文采用溶剂热法合成铁基催化剂,并对不同EG/Fe摩尔比、不同Fe/Mn摩尔比、不同反应温度下制备的催化剂在特定的反应条件下利用固定床评测装置对其进行FTO性能评价。通过一系列表征结果和实验数据表明:当EG/Fe=2、Fe/Mn=3:5、溶剂热反应温度150℃时制备的FeMn基催化剂具有最佳FTO性能,此时制得的催化剂CO的转化率可以达到62.4%,C2-4烯烃的选择性可以达到35.0%,C2-4的烯烷比可达到4.1,且甲烷的选择性可以降低至18.8%。为探究催化剂在不同还原条件和不同反应条件下对催化性能的影响,本论文对还原条件中氢气浓度、还原温度、还原压力、还原空速,以及反应条件中反应温度、反应压力、反应空速以及氢碳比进行考察,筛选出最优还原条件为纯H2常压还原、还原温度为400℃、还原空速为5000 h-1,最优反应条件为氢碳比为2、反应温度为350℃、反应压力为2.0 MPa、反应空速为3000 h-1。在反应的72 h时间内,CO转化率和甲烷、低碳烯烃以及C5+烃类产品选择性都保持很好的稳定性。
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