由合成气高选择性制乙烯、丙烯

论文摘要

低碳烯烃作为最基本的有机化工原料,在现代石油和化学工业中起着举足轻重的作用。但是由于石油储备的萎缩和石油价格的不断上涨,急需开辟一条非石油资源制备化工原料的工艺路线。研究和开发非石油资源合成低碳烯烃的路线,这对推动贫油地区的工业发展及均衡合理利用国家资源有着重大的意义。本研究在实验室前期Fe-Mn-K/AC费托合成催化剂研究的基础上,制备了Fe-Mn-K-Cu/AC费托合成催化剂,系统研究了催化剂制备工艺、化学组成、反应工艺对Fe-Mn-K-Cu/AC催化剂性能的影响,并对催化剂的晶体结构进行考察。并初步探索和研究了烯烃反歧化催化剂和多组分F-T合成和歧化反应双功能复合催化剂。对催化剂的制备工艺研究表明,采用椰壳活性炭为载体,以去离子水为溶剂,加入少量分散剂AEO-3和络合剂EDTA,采用真空浸渍法,50℃干燥,700℃煅烧6h制备催化剂。催化剂最终组成的最佳配比为Fe:Mn: K:Cu:AC=36:17:6:5:36（按质量百分比计算）。XRD测试结果表明,反应前催化剂的体相结构主要为α-Fe和（Fe,Mn）O,以及Fe2O3和CuO物相；反应后α-Fe和（Fe,Mn）O二者衍射峰减弱,同时出现了单质Cu以及FexCy碳化物新物种。对催化剂的反应工艺条件进行考察,得到催化剂的最佳使用工艺条件为：以H2作为还原气体对催化剂进行活化,空速为1800ha,先在260℃下还原2h,再在350℃下还原4h；然后切换为合成气（N2:CO:H2=1:1:2,摩尔比）进行反应,空速为600h-1,反应压力1.6Mpa,反应温度360℃。CO转化率可达94%-96%,气相产物中碳氢化合物的选择性约为65%,碳氢化合物中烯烃含量为62%～65%,烯烃收率可达39.5%。以三氧化二铝为载体,钼为活性组分,镁为助剂制备烯烃反歧化催化剂。催化剂配比为Mo:Mg:Al2O3:10:2:88（质量百分比）。催化剂先在800h-1N2气氛下升温至100℃,而后切换乙烯和氮气的混合气（乙烯：氮气=1：1）,空速510h-1,逐渐升温至反应温度360℃。再通入含有2-丁烯和正丁烯总量为20%（质量百分含量）的C4混合烃,液体空速为2.5h1,在360℃,1.0Mpa下连续反应。乙烯的转化率可达92%,生成丙烯含量为5%。本文并初步探索和研究了多组分F-T合成和歧化反应双功能复合催化剂。

论文目录

• 学位论文数据集
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• Contents
• 第一章 文献综述
• 1.1 前言
• 1.2 费托合成技术
• 1.2.1 费托合成发展历史
• 1.2.2 费托合成催化剂
• 1.2.3 费托合成反应机理
• 1.2.4 费托合成反应器
• 1.2.5 费托合成催化剂失活原因及种类
• 1.2.6 费托合成研究热点
• 1.3 烯烃歧化技术
• 1.3.1 烯烃歧化技术的研究背景
• 1.3.2 烯烃歧化技术
• 1.3.2.1 烯烃歧化催化剂
• 1.3.2.2 烯烃歧化反应机理
• 1.3.2.3 影响歧化性能的因素
• 1.4 选题的目的和意义
• 第二章 催化剂制备工艺优化
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 药品和试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.2.1 催化剂制备装置
• 2.2.2.2 催化剂评价装置
• 2.2.2.3 催化剂结构表征装置
• 2.2.3 费托合成催化剂制备方法
• 2.2.4 费托合成催化剂性能评价方法
• 2.2.5 费托合成反应产物分析
• 2.2.5.1 气相产物分析
• 2.2.5.2 液相产物分析
• 2.3 结果和讨论
• 2.3.1 不同载体对催化剂性能的影响
• 2.3.2 不同制备方法对催化剂性能的影响
• 2.3.3 不同煅烧温度对催化剂性能的影响
• 2.3.4 不同煅烧时间对催化剂性能的影响
• 2.4 小结
• 第三章 催化剂组分筛选
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 铁含量对催化剂性能的影响
• 3.3.2 锰含量对催化剂性能的影响
• 3.3.3 钾含量对催化剂性能的影响
• 3.3.4 铜含量对催化剂性能的影响
• 3.3.5 Fe-Mn-K-Cu/AC催化剂XRD测试
• 3.4 小结
• 第四章 催化剂反应工艺筛选
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 反应压力对催化性能的影响
• 4.3.2 反应温度对催化性能的影响
• 4.3.3 合成气空速对催化性能的影响
• 4.3.4 不同还原方式对催化性能的影响
• 4.4 小结
• 第五章 烯烃歧化催化剂
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 药品和试剂
• 5.2.2 仪器设备
• 5.2.2.1 催化剂制备装置
• 5.2.2.2 催化剂评价装置
• 5.2.3 催化剂制备方法
• 5.2.3.1 烯烃反歧化催化剂制备
• 5.2.3.2 多组分F-T合成和歧化反应双功能复合催化剂制备
• 5.2.4 催化剂性能评价
• 5.2.4.1 烯烃反歧化催化剂评价
• 5.2.4.2 多组分F-T合成和歧化反应双功能复合催化剂评价
• 5.2.5 产物分析
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 烯烃反歧化催化剂
• 5.3.1.1 不同预处理条件对催化性能的影响
• 5.3.1.2 不同活性组分对催化性能的影响
• 5.3.1.3 不同载体对催化性能的影响
• 5.3.1.4 不同钼含量及助剂对催化性能的影响
• 5.3.2 多组分F-T合成和歧化反应双功能复合催化剂
• 5.3.2.1 不同载体对催化性能的影响
• 5.3.2.2 不同活性组分对催化性能的影响
• 5.3.2.3 多组分F-T合成和歧化反应双功能复合催化剂与费托合成催化剂性能比较
• 5.4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介