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当今石油化学工业已成为推动各国经济发展的支柱产业之一。以乙烯、丙烯为主体的低碳烯烃则是石油化学工业最为重要的基础原料,是石化行业的核心产品。乙烯是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。而合成气是后石油时代最现实可行的获得可替代油料和大宗化学品的原料之一。目前,用于合成气催化转化的催化剂主要是铁系、镍系、钴系等,而铁系催化剂具有廉价易得、储量丰富、催化剂活性好、时空收率和烯烃的产量都比较高等优点,因此被广泛用于费托合成中。γ-Al2O3是普遍使用的载体,表面Al3+和O2-有很强的剩余成键能力,且具有比表面积大、机械强度高、高熔点(略高于2000℃)以及良好的孔道结构,这些是作为催化剂载体所需要的特性。 本论文采用γ-Al2O3做载体,用过量体积浸渍法制备Fe/γ-Al2O3催化剂,并加入Mn、K助剂进行改性,考察不同助剂及助剂的不同含量对CO转化率和低碳烯烃选择性的影响;考察了催化剂焙烧条件及还原条件对催化剂催化性能的影响;考察了催化剂活性评价条件(温度、空速、H2/CO等)对CO转化率和低碳烯烃选择性的影响。 研究表明,焙烧温度高时,CO转化率较高,但低碳烯烃选择性很低,综合两方面考虑,最佳焙烧温度是300℃,此时CO转化率为87.3%;通过对焙烧时间的考察可知,在有效反应温度范围内,最佳的焙烧时间是4h;通过对还原温度的考察可知,最佳还原温度是400℃,当反应温度是400℃时,CO转化率达60.0%,低碳烯烃选择性为27.8%;通过对催化剂活性评价条件对催化剂催化性能的影响可知,随着反应温度的升高,CO转化率先升高后降低,而低碳烯烃选择性却逐渐降低,反应温度控制在390℃~410℃较合适;出于低碳烯烃选择性的考虑,认为H2/CO为1时最佳;总体上,原料气空速对低碳烯烃选择性影响不明显。在铁系催化剂中加入助剂能够明显改善催化剂活性,K助剂主要有三方面作用,改善催化剂载体的酸性;起到“电子促进剂”的作用,能够防止烯烃深度氢化,提高低碳烯烃的选择性;起到“阻铁还原剂”的作用。Mn助剂可以促进铁的还原,也可以增加低碳烯烃的选择性。