论文部分内容阅读
随着人类社会的不断发展,化石燃料的使用急剧增长,大气中二氧化碳的含量日益增加,这不仅加剧了温室效应,也是对C资源的极大浪费。将CO2转化成高附加值的原料,无论对于改善生态环境,还是解决化石资源日益枯竭的难题都有着重要的意义。目前,以CO2为碳源,通过加氢反应合成碳氢化合物,已经成为CO2综合利用领域的研究热点。本文以不同方法制备了系列Fe基催化剂,通过对反应活性的考察,深入探讨了制备条件、助剂等对C02转化率和C2+烃类选择性的影响。使用等体积浸渍法合成了CO2加氢合成烃类的Fe基催化剂,固定床反应器中考察其反应性能。结果表明,在反应压力为3Mpa、空速为3600h-1、反应温度为400℃、H2/CO2摩尔比为3的条件下,15wt.%Fe10wt.%K-HY或15wt.%Fe10wt.%K-γ-A1203可使CO2转化率达50.0%,C2+选择性达57.0%。对HY进行K交换,(C2-C4=)／(C2-C40)由1.5增加至2.4；对HY进行酸碱处理,C02转化率提高了12%。助剂对反应活性的影响也很明显：0.5wt.%Ag或0.5wt.%Cd改善了催化剂的还原特性和低碳烯烃在产物中的分布；La、Mn、Ru、Cr具有较强的加氢能力,抑制生成烯烃和链增长的反应。使用尿素沉淀凝胶、机械混合和浸渍相结合的方法合成了系列纳米Fe基催化剂,并考察了Fe、K及助剂对催化剂反应性能的影响：适量的K可调变碳和氢物种的竞争吸附能力；而Fe可增加反应活性中心,提高CO2转化率。结果表明,15wt.%Fe10wt.%K/γ-Al203使C02转化率达51.3%,C2+烃类的选择性为62.6%,(C2-C4=)/(C2-C40)为3.6。助剂1.1wt%.Cu改善了催化剂活性组分的分散度和还原特性,CO2的转化率提高了7.6%；助剂Si会覆盖活性中心,抑制反应活性；助剂Cd使得C2+选择性增加,助剂Mn使得烯烷比降低,促进CH4的生成。载体和制备条件影响尿素沉淀凝胶法所得催化剂的物性和反应性能。γ-Al2O3为载体,反应活性最佳,Y型分子筛加剧了甲烷化的发生,Ce02促进CO和低碳烷烃的生成。沉淀老化时间增加,低碳烯烃选择性增加；沉淀反应温度降低,氧化铁颗粒尺寸减小,(C2-C4=)/(C2-C40)增加：90℃时,氧化铁颗粒为38nm,产物中(C2-C4=)/(C2-C40)增至5.3。反应温度和进料气中H2/CO2摩尔比也会影响反应活性。C02转化率随着反应温度和H2/CO2的升高而上升：反应温度为300℃时,烃类C2+选择性最高,达75.7%；H2/CO2摩尔比为3-4时,产物中C2+选择性较高。