鐵基費托合成催化劑進展

鐵基費托合成催化劑研究進展

費托合成(F-T合成)是實現(xiàn)煤間接液化技術的重要環(huán)節(jié)之一，費托合成是指合成氣經(jīng)催化反應轉化為碳氫化合物的過程，主要發(fā)生生成烷烴和烯烴的反應，同時還伴隨有含氧化合物的生成和水煤氣變換(WGS)反應。鐵基催化劑因價格低廉、催化活性和水煤氣變換反應(WGS)活性高以及助劑效果明顯，而在費托合成催化劑中占有重要的地位。鐵基催

化劑載體反應器助劑分類1鐵基催化劑分類按制備方法，鐵基催化劑又可分為熔鐵和沉淀鐵催化劑。熔鐵催化劑比表面積較低，孔容較小，適用于高溫F-T合成，產(chǎn)物多以低碳烴為主。沉淀鐵催化劑具有高比表面積、大孔容和高活性。適用于低溫F-T合成。產(chǎn)物分布廣，C5+選擇性高，用途更為廣泛。因此，沉淀鐵催化劑歷來是國內外F-T合成催化劑研究領域的熱點課題之一。2鐵基催化劑反應器目前使用的容器有列管式固定床反應器，流化床反應器和漿態(tài)床反應器。其中流化床反應器又分為循環(huán)流化床反應器和固定流化床反應器。2.1列管式固定床反應器操作簡單，而且不存在催化劑與液態(tài)產(chǎn)品的分離問題。但由于反應放熱量大,管中存在溫度梯度,為控制床層溫度管徑較小,容易積炭造成催化劑破裂和堵塞,需要頻繁更換催化劑。2.2流化床反應器循環(huán)流化床反應器循環(huán)流化床反應器

產(chǎn)能高,運轉時間長,熱效率高,催化劑可再生。投資高,操作復雜,進一步放大困難,分離器容易被催化劑堵塞。冷卻盤管的空間增大,轉化率更高,產(chǎn)能也大大提高。固定式流化床代替循環(huán)流化床,投資可降低15%。2.3漿態(tài)床反應器三相在液相中進行，溫度壓力易控制，傳熱傳質效果好，轉化率高。催化劑在液相中不會因擠壓而破裂，載荷均勻，液體的阻力大，傳遞速度小，活性小。與固定床反應器相比,比同等產(chǎn)能裝置投資可減少40%。3助劑單純的Fe基催化劑的活性、穩(wěn)定性及選擇性均不理想,不符合工業(yè)生產(chǎn)的要求。因此,在Fe基催化劑的制備過程中,一般需要添加各種助劑來合理調變催化劑的各項性能指標。研究較多的助劑為堿金屬、堿土金屬、Cu和其他過渡金屬。3助劑堿金屬過渡金屬堿土金屬助劑K助劑涉可促扔進C0轉化巷和WG閃S反應霉，抑筍制CH4生成灑，提腸高高鎖碳烴郵和烯壘烴選釘擇性塑。1)套Cu可促墨進Fe催化超劑的晚還原廢，縮稈短誘勒導期2)Mn對Co有較嬌大的孫親和承力，梳且可鼠促進些活性稀相的橫分散盲，提掌高烯祥烴選靈擇性Mg可改理善催嫌化劑炕的穩(wěn)備定性掃和活說性，辱提高C5+烴的比空時席收率表，同內時對WG高S反應峽也有館抑制躲作用4載體載體羅的主竿要作有用：1）提壇高鐵哲的分切散度葛、增吵加活算性組獨分的暫比表模面積,并在慈還原嚼后產(chǎn)族生穩(wěn)列定的封活性塘金屬證離子逼，防砍止燒具結；2）載觸體可釀以改別善F-六T催化鐮劑的塔機械固強度拉；3）改詞善催婆化劑撈的熱繭穩(wěn)定障性,提供吸更多屑的活償性中麻心,節(jié)省留活性學組分跌用量,降低細成本徐；4）增目加催揀化劑久抗毒茶能力隨；5）催蟲化劑口載體仗在反擠應過妙程中椒可起輝導熱樣的作楊用，待減小判固定樹床反黃應器凝中的感溫度伐梯度渾。4.冊1載體腫分類氧化物載體介孔材料載體碳納米管材料載體4.辦2氧化弱物載孕體SiO2載體藍對金茄屬呈酬惰性分，主輔要起盾分散妹、隔琴離金復屬顆圣粒的貼作用憲。另搶外，梳以Si倉O2為載科體的尼費托驗合成嚼催化處劑具見有良專好的父穩(wěn)定優(yōu)性和款再生犬功能.Al2O3載體,其熔左點高,熱穩(wěn)巨定性突好,具有性表面套酸中紗心和糞表面扔堿中紛心且敞價格僅便宜,通常轟以Al2O3為載撲體制六成的跳費托姑合成每催化慕劑都鹿是非僻均勻剝型的,催化聯(lián)劑的眾活性弄組分利分布參在載汁體的拋外表潔面。4.脈3介孔籌材料淡載體學者手通過和研究漫不同百的微彩孔、吩介孔舍分子剝篩負轎載Fe催化箱劑上紀的費守托合督成反催應，翅他們自發(fā)現(xiàn)此以具器有超澡籠結步構的禍八面妖沸石鬼分子究篩為但載體幼時顯游示出絮獨特貓的C5+烴選譽擇性逗。采抵用Li榨Y為載錄體時神可獲秩得最猾高的C5+烴選居擇性芽和鏈岔增長目幾率煩。4.務4碳納氏米管說載體研究還結果慌表明翁，CN羊T載體餡有利哨于降除低CH4選擇襯性和答提高量烯烴舞選擇細性。Fe銳-i擾n-釣CN率T催化蓄劑性幸能優(yōu)鏡越的身主要宮原因燭可能表不是棕因其禍活性市相尺爪寸較早小，傷而在窩于管逗內Fe物種蹈可還旨原性斗的改遼善和FexCy比例雷的提售高，拘且管結腔的比限域捆效應等可能倉有利腸于碳蒜鏈增味長。5展望在單而一的耳鐵基錄催化眉劑的乳基礎鵲上添敘加能擱改善柴鐵化榨學性犬質的眼電子劉型助灑劑和評改善營鐵物炭理性悠質的悟結構裝型助俯劑能宮改善滑鐵基武催化言劑性呼質。繼而載喇體和兔反應緞器的域發(fā)展起也使溪使用顯鐵基新催化租劑的柿費托董合成縮慧的產(chǎn)寇物