FeMnK@SAPO-34核殼結(jié)構(gòu)催化劑的制備及其費(fèi)-托反應(yīng)性能.pdf

1、低碳烴是現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料之一，工業(yè)上主要通過(guò)石腦油蒸汽裂解過(guò)程獲得。但隨著石油短缺問(wèn)題日益嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)以煤、天然氣及生物質(zhì)為原料的非石油生產(chǎn)低碳烴工藝路線已經(jīng)迫在眉睫。而以煤、天然氣及生物質(zhì)為原料，經(jīng)合成氣通過(guò)費(fèi)-托合成反應(yīng)直接生產(chǎn)低碳烴是目前最具應(yīng)用前景的工藝路線之一。但受費(fèi)-托合成產(chǎn)物分布規(guī)律限制，工業(yè)上費(fèi)-托合成流程主要生產(chǎn)汽油、柴油、潤(rùn)滑油等產(chǎn)品。
　　為了解決費(fèi)-托合成反應(yīng)對(duì)低碳烴選擇性低的問(wèn)題，研究者分別從

2、工藝流程及催化劑角度出發(fā)，提出了反應(yīng)段-裂解段串聯(lián)方法、費(fèi)-托合成催化劑與分子篩物理混裝方法及將費(fèi)-托合成活性組分浸漬到分子篩制成雙功能催化劑等方法。但上述方法存在以下問(wèn)題:一、流程長(zhǎng)、投資成本高;二、費(fèi)-托合成產(chǎn)物并不是完全進(jìn)入分子篩進(jìn)行裂解;三、費(fèi)-托合成活性組分與分子篩酸性位強(qiáng)結(jié)合，導(dǎo)致催化劑活性較低。而如果在費(fèi)-托合成催化劑（核）外包覆一層分子篩膜（殼），形成核殼結(jié)構(gòu)型催化劑。那么可以利用殼層分子篩(如SAPO-34)上的質(zhì)子酸

3、，將重質(zhì)烴進(jìn)一步裂解為低碳烴，從而達(dá)到提高合成氣直接轉(zhuǎn)化對(duì)低碳烴的產(chǎn)物選擇性。
　　為了實(shí)現(xiàn)上述要求的催化劑，本文提出構(gòu)建一種新型的核殼型催化劑。首先采用共沉淀-焙燒-浸漬-焙燒法制備傳統(tǒng)的Fe MnK催化劑，然后采用噴涂法在其表面涂覆混有SAPO-34分子篩粉末的硅溶膠，經(jīng)干燥焙燒后制成FeMnK@SAPO-34核殼催化劑。對(duì)所制備催化劑，采用表面積-孔隙度測(cè)試、X射線粉末衍射測(cè)試、掃描電子顯微鏡、H2-TPR等表征方法進(jìn)行分析

4、，并在高壓微型固定床反應(yīng)器中經(jīng)還原后進(jìn)行費(fèi)托合成反應(yīng)考評(píng)。結(jié)果表明，制備得到的核殼型催化劑的比表面積及孔容有明顯上升，核心FeMnK催化劑的活性不受外層分子篩的影響;新型FeMnK@SAPO-34核殼催化劑實(shí)現(xiàn)了費(fèi)-托合成反應(yīng)與烴類(lèi)分子篩裂解的反應(yīng)耦合，明顯改善了合成氣制備低碳烴的產(chǎn)物選擇性。其中二次涂覆核殼催化劑在氫碳比為3.5、反應(yīng)壓力為1.0MPa、反應(yīng)溫度為325℃和反應(yīng)空速為1500h-1的較優(yōu)條件下，其催化的CO轉(zhuǎn)化率為74