二氧化碳加氫合成C5+烴反應(yīng)中鐵基催化劑的性能研究.pdf

1、CO2催化加氫合成高附加值的烴類化合物，不僅可以緩解化石燃料燃燒引起的大氣CO2濃度攀升問題，又提供了一種合成潔凈能源的新途徑，具有很大的研究前景。本論文系統(tǒng)研究了CO2加氫制烴鐵基催化劑的反應(yīng)性能，分析了催化劑活性和C5+烴選擇性的影響因素，得到的主要結(jié)果如下:
　　1.γ-Al2O3負(fù)載鐵基催化劑，鐵負(fù)載量影響了CO2加氫制烴的活性中心數(shù)量;鉀助劑的加入有利于CO2和CO吸附，抑制H2吸附，產(chǎn)物烯烷比升高;鐵、鉀最佳負(fù)載量分別

2、為15wt％和10wt％。金屬前驅(qū)體結(jié)構(gòu)影響了金屬的存在形式及活性中心分布。降低焙燒溫度可以緩解高溫焙燒引起的顆粒團(tuán)聚，增加反應(yīng)過程中活性中心數(shù)量，400℃焙燒的催化劑活性最高。
　　2.CO2加氫制烴的工藝條件對CO2轉(zhuǎn)化率和C5+烴選擇性影響很大。適當(dāng)升高還原溫度有利于鐵物種的還原，催化劑活性提高。升高反應(yīng)物(H2/CO2)摩爾比或反應(yīng)壓力、降低空速均有利于提高催化劑活性和C5+烴的選擇性。升高反應(yīng)溫度可以提高CO2轉(zhuǎn)化率，但

3、不利于C5+烴的生成。還原溫度450℃，反應(yīng)壓力3 MPa，反應(yīng)溫度400℃，n(H2)/n(CO2)=3.0，空速1800 mL/(gcat·h)時(shí)CO2轉(zhuǎn)化率為51.4％，C5+選擇性達(dá)到34％。
　　3.對Fe-K/γ-Al2O3催化劑進(jìn)行SiO2包覆改性不僅改善了催化劑的疏水性，還改變了金屬-載體相互作用，催化劑的還原溫度降低，CO的化學(xué)吸附能力增強(qiáng)。通過抑制副產(chǎn)物水的競爭吸附，反應(yīng)物的吸附、活化能力增加。催化劑活性與Si

4、O2包覆量有關(guān)，最佳包覆量為9％，CO2轉(zhuǎn)化率由49.2％升至63％，C2+烴選擇性由63％升至74％。
　　4.載體的組成、孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)影響了催化劑活性和C5+烴選擇性。Al2O3載體的孔結(jié)構(gòu)和表面酸堿性影響了負(fù)載金屬的分散度，堿性強(qiáng)的小孔氧化鋁為載體制備的催化劑，鐵分散度最高，C5+烴選擇性達(dá)到31.1％。以分子篩為載體制備CO2加氫制烴催化劑，催化劑的活性與分子篩載體的硅鋁比和骨架破壞程度有關(guān);SiO2的生成使CO2轉(zhuǎn)化

5、率降低，CO選擇性升高;Al2O3的生成有利于CO2的吸附活化，CO2轉(zhuǎn)化率和C5+烴類選擇性升高;硅鋁比最低的Y分子篩為載體，催化劑活性最高。
　　5.FexOy的形狀、顆粒大小和晶相組成對催化劑活性和產(chǎn)物分布影響很大。減小α-Fe2O3顆粒尺寸有利于鐵物種的還原，催化劑活性升高;錠子狀α-Fe2O3活性最高，立方塊狀活性最低。以Fe3O4為鐵源，催化劑的還原程度提高，C5+烴選擇性高于α-Fe2O3為鐵源的催化劑，顆粒尺寸小、