铁基费托合成催化剂的化学磨损研究.doc

铁基费托合成催化剂的化学磨损研究费托(Fischer-Tropsch,F-T)合成技术可以将CO和H2转化为长链烃和含氧化物,是煤炭、天然气以及生物质转化制取清洁液体燃料的重要途径。相对于钴基催化剂,铁基费托合成催化剂由于其价格低廉、活性高、目标产物选择性高等优点而被大规模工业化应用。浆态床反应器由于其反应热易扩散、床层压降小和催化剂易装卸等优点,被广泛应用于工业生产。但是,浆态床反应器对催化剂耐磨损强度有很高要求,一方面浆态床反应器中催化剂磨损会导致催化剂的流失,是催化剂失活的重要原因之一;另一方面,催化剂的磨损会导致过滤器堵塞,影响催化剂与蜡产物的在线分离。因此,抗磨损铁基费托合成催化剂的研究与开发就成了一个重要的课题。随着反应的进行,催化剂的物相和性质发生了一系列变化,催化剂的强度也随之改变,我们称之为化学磨损。催化剂的抗化学磨损强度很大程度决定了反应过程中催化剂的磨损程度。本论文研究了不同预处理条件对催化剂强度的影响。并采用多种表征手段揭示预处理条件对催化剂物相结构和织构性质等的影响规律。在此基础上,找出影响催化剂化学磨损的内在原因,为催化剂组成和预处理优化、反应工艺优化提供基础支持。论文主要工作及相关结论如下:在高强度铁基费托合成模型催化剂的研究中,在低温低空速下,随着预处理时间的增加,催化剂碳化和积碳程度增加,催化剂宏观尺寸收缩,比表面积、孔容和孔径降低,强度增加;提高预处理温度,催化剂碳化和积碳程度增加,颗粒尺寸收缩程度增加,强度增加。在低强度铁基费托合成模型催化剂的研究中,同时提高了空速和预处理时间,催化剂碳化程度在增加到一定水平后将保持稳定,其积碳程度一直在增加,催化剂颗粒尺寸先收缩后膨胀,催化剂强度先增加后降低。根据以上结果,找出了预处理过程中影响催化剂化学磨损的内在原因。在预处理初期,碳化过程占主导,催化剂体积收缩,粒度降低,强度增加;在预处理后期,积碳过程占主导,催化剂体积膨胀,粒度增加,强度降低。