钴基费托合成催化剂氧化铝载体的制备文献综述
2021-10-13 20:15:22
毕业论文课题相关文献综述
文 献 综 述
1.1费托合成
随着我国经济社会的蓬勃发展,工业化程度进一步提升,各行业对液体燃料的需求也不断提升。据《BP 2030世界能源展望》报道,到2030年,中国的石油的消费将增长到1750万桶/天,超过美国成为世界上最大的石油消费国[1]。但是我国是一个典型的煤多油少的国家,因此,将煤、天然气、生物质转化为合成气(H2、CO)再通过催化作用,即费托合成,生成液体燃料,这将会极大程度上缓解我国油品紧缺的状态。
1.1.1费托合成简介
费托合成技术是指CO在合适反应条件和催化剂的作用下,与H2反应生成烃类产物的过程。1923年由就职于Kaiser Wilhelm研究院的德国化学家Franz Fischer和Hans Tropsch开发而成[2,3],故命名为Fischer-Tropsch synthesis,中文名为费-托合成。
1.1.2 费托合成产物
费托合成是一个典型的少反应物、多反应产物的反应,其原料只有CO和H2,却能够生成百种以上的反应产物[4]。包括:烃类、醇、醛、酮等化合物,以及水和CO2等。
传统的F-T合成的碳链增长服从聚合机理,反应产物分布极其宽(C1-C20不同烷烃,烯烃的混合物和少量的含氧化合物),除了甲烷和高分子量的石蜡烃具有极高的选择性外,其余的馏分的选择性都有极限。这种限制服从Schulz-Flory(SF)分布规律[5]。即:Wn=nαn-1(1-α)2。其中n为产物碳数,Wn是碳数为n组分的产物总质量,α是碳链增长几率。费托合成产物对单一馏分的选择性较差,因此,目前费托合成的研究热点就是开发能够减少甲烷生成、高选择性地合成目的烃类的催化剂。
1.1.3费托合成催化剂
研究表明,几乎元素周期表上所有的第Ⅷ族金属元素都有费托合成的催化活性,但是只有Fe、Co、Ni、Ru及Rh是费托合成主要使用的催化金属,反应活性顺序为:Ru﹥Fe﹥Ni﹥Co﹥Rh[6],金属Ru的活性最高,但是Ru的价格昂贵,不适合作为工业上大规模生产所使用的催化剂。Ni催化剂活性虽高,但是在高温下甲烷化反应较为严重,不适合作为合成长链烃的催化剂,而且在反应中会生成羰基镍,损耗活性金属。因此,费托合成中常用Fe和Co作为催化剂。虽然Fe基催化剂拥有无与伦比的价格优势且具有操作条件宽、产物可调性大的特点,但是,Fe基催化剂在高温反应时易积碳和中毒,生产长碳链产物能力差[7]等特点同样制约了其发展。而Co基催化剂具有水煤气反应活性低、不易积碳、催化加氢活性高、CO2的选择性低、对长链烃的选择性高、产物中含氧化合物较少等特点,是目前研究发现的合成长链烃较好的催化剂体系[8]。
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