高热稳定性柱撑蒙脱土负载的钴系催化剂的合成及费托反应性能评价

论文摘要

F-T合成是将天然气、煤层气转化为液体燃料的重要途径，对保障我国能源安全具有重大的战略意义。提高C5+烃的选择性，抑制甲烷等副产物的生成，是费托合成的主要研究目标，因此研制开发低甲烷和高C5+选择性的F-T合成催化剂就成为目前合成油工艺研究的热点。本文的主要研究工作如下：（1）合成了系列柱撑蒙脱土，通过XRD、BET、TGA-DTA、ICP和IR的表征，确定了制备高热稳定性柱撑蒙脱土的最佳条件。（2）以γ-Al+2O3和柱撑蒙脱土为载体，制备了系列钴系催化剂，通过TPR、XRD、NH3-TPD和比表面积孔结构测试确定了分步浸渍法制备催化剂的最佳次数为三次及钴、铈和钴、钌的最佳浸渍次序。（3）对六种催化剂进行了F-T反应性能评价，从助剂效应、载体效应和助剂铈的化学环境三个角度进行了分析。钌和铈均能改善催化剂的F-T性能且钌优于铈；载体γ—Al2O3优于Al-PILM优于CeAl-PILM；负载于载体表面和孔道的铈比固定于Ce／Al交联柱中的铈更有利于提高催化剂的F-T反应性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 费托反应研究背景
• 1.1.1 中国能源状况与安全分析
• 1.1.2 煤炭液化制合成油
• 1.2 FISCHER-TROPSCH合成
• 1.2.1 反应化学计量式
• 1.2.2 钴基F-T合成催化剂
• 1.2.2.1 载体效应
• 1.2.2.2 助剂效应
• 1.2.2.2.1 贵金属助剂
• 1.2.2.2.2 金属氧化物助剂
• 1.3 研究内容和研究意义
• 1.4 参考文献
• 第二章 高热稳定性柱撑蒙脱土的合成及表征
• 2.1 原料及试剂
• 2.2 仪器及测试条件
• 2.3 实验操作
• 2.3.1 膨润土的钠化改型
• 2.3.2.羟基铝柱化液的制备
• 2.3.3 Ce/Al柱化液的制备
• 2.3.4 柱撑蒙脱土的制备
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 X射线衍射分析
• 2.4.2 BET比表面积分析
• 2.4.3 差热—热重分析
• 2.4.4 ICP化学分析
• 2.4.5 红外分析
• 2.5 本章小结
• 2.6 参考文献
• 第三章 柱撑蒙脱土负载的钴系催化剂的制备
• 3.1 原料
• 3.2 仪器及测试条件
• 3.3 实验操作
• 3.3.1 以铝柱撑蒙脱土或铝铈柱撑蒙脱土作载体的钴系催化剂的制备
• 3.3.1.1 离子交换法制备催化剂
• 3.3.1.2 浸渍法制备催化剂
• 3.3.1.2.1 等体积浸渍法（初湿浸渍法）制备催化剂
• 3.3.1.2.2 分步浸渍法制备催化剂
• 2O₃作载体的钴系催化剂的制备'>3.3.2 以γ—Al₂O₃作载体的钴系催化剂的制备
• 3.4 载体的酸性
• 3.5 催化剂制备方法的选择
• 3.5.1 离子交换法和浸渍法
• 3.5.2 最佳浸渍次数的选择
• 3.5.3 活性组分浸渍顺序的选择
• 3.5.3.1 钴、铈浸渍顺序的选择
• 3.5.3.2 钴、钌浸渍顺序的选择
• 3.6 本章小结
• 3.7 参考文献
• 第四章 F-T合成反应性能评价
• 4.1 催化剂制备
• 4.2 F-T合成反应条件
• 4.3 催化剂的表征
• 4.3.1 催化剂的XRD分析
• 表4.1 催化剂的平均粒径大小与分散度
• 4.3.2 载体和催化剂的织构性质分析
• 2O₃及γ-Al₂O₃负载的催化剂的织构性质分析'>4.3.2.1 γ-Al₂O₃及γ-Al₂O₃负载的催化剂的织构性质分析
• 4.3.2.2 铝柱撑蒙脱土及其负载的催化剂的织构性质分析
• 4.3.2.3 铈铝柱撑蒙脱土及其负载的催化剂的织构性质分析
• 4.3.3 催化剂的TPR分析
• 4.4 费托合成反应性能评价
• 4.4.1 助剂效应
• 4.4.2 载体效应
• 4.4.3 助剂铈的化学环境的影响
• 4.5 本章小结
• 4.6 参考文献
• 第五章 全文总结
• 致谢
• 学术会议论文发表情况
• 附图