合成氣制備低碳烷烴Cu-Zn-Al-Hβ、SAPO-5催化劑的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，世界各國對石油資源的需求越來越多，能源危機越來越嚴重。由煤制油成為近幾十年來研究的熱點之一，尤其對我國的能源戰(zhàn)略具有十分重要的意義。
　　本文研究由合成氣一步法合成低碳烷烴（汽油組分），用甲醇催化劑和分子篩制備雙功能催化劑，考察了雙功能催化劑中兩個部分:甲醇催化劑和分子篩對雙功能催化劑催化性能的影響，利用XRD、H2-TPR、NH3-TPD等表征技術與催化劑的反應性能相關聯(lián)，得到如下結果:
　　首先，考察

2、了制備甲醇催化劑過程中，并流共沉淀的溫度、pH、陳化時間對催化劑性能的影響，沉淀溫度主要影響Ksp常數(shù)，進而影響元素之間的相互作用;沉淀pH會影響催化劑前驅(qū)體的構型以及金屬元素的分散度;陳化時間則主要影響催化劑前驅(qū)體的晶型以及顆粒大小。通過對不同制備條件的甲醇催化劑的活性評價以及XRD和H2-TPR等表征手段，得到最佳的甲醇催化劑的制備條件為:并流共沉淀的沉淀溫度為60℃，沉淀pH為6.0，陳化時間為5h;在260℃、4.0MPa、空速

3、為9600h-1的反應條件下，產(chǎn)物中甲醇的收率達到341.33mg·mL-1·h-1。
　　其次，研究了Hβ分子篩與CuO/ZnO/Al2O3甲醇催化劑研磨制備雙功能催化劑，Hβ分子篩的引入能明顯提高甲醇催化劑的活性，但由于Hβ分子篩的中強酸位較少，產(chǎn)物中大量的二甲醚未能完全轉化，在甲醇與分子篩混合質(zhì)量比為1∶12時，產(chǎn)物中無二甲醚存在，在290℃、4.0 MPa、空速為9600h-1的反應條件下，總烷烴收率為85.25 mg·m

4、L-1·h-1，C4+的選擇性為48.8％;在Hβ分子篩上浸漬負載一定質(zhì)量的Co能提高催化劑的總體活性和選擇性，Co的負載量為0.462wt％時，雙功能催化劑的活性最好，此時總烷烴的收率為105.57mg·mL-1·h-1，C4+的選擇性為52.56％。
　　最后，用水熱合成方法制備的一系列不同硅鋁比的SAPO-5分子篩，SAPO-5具有獨特的孔結構和較多的中強酸位使得其在合成氣制備低碳烷烴方面表現(xiàn)良好。其與甲醇催化劑制備雙功能催

5、化劑，能提高CuO的分散度和還原能力，其中催化性能最好的是Si/Al=0.4的SAPO-5分子篩。甲醇催化劑與SAPO-5分子篩的質(zhì)量混合比大于1∶4時，產(chǎn)物中有二甲醚未能完全轉化，混合質(zhì)量比為1∶4時，產(chǎn)物中二甲醚全部轉化為烷烴?？疾炝朔磻獥l件對SAPO-5分子篩制備的雙功能催化劑活性和產(chǎn)物分布的影響，得到的催化劑最佳的評價條件為:反應溫度T=290℃、反應時間t=1h、空速GHSV=9600h-1，在最佳的評價條件下總烷烴的收率為4

6、82.22 mg·mL-1·h-1，C4+的選擇性為66.30％，異構烷烴的選擇性為74.71％。SAPO-5分子篩負載不同質(zhì)量分數(shù)的Co制備成雙功能催化劑，采用等體積浸漬法負載Co時能提高雙功能催化劑的總體活性，但產(chǎn)物中有大量的二甲醚未轉化成目標產(chǎn)物，這是因為浸漬過程中水的存在改變了SAPO-5的酸性分布，使中強酸位減少，導致二甲醚的轉化率下降;采用機械研磨法加入助劑Co時，雙功能催化劑的活性并無明顯提高，這是因為，研磨法無法使Co均