《一步法高效煤制低碳烯烴鐵基催化劑及新反應器的研究》是依託北京化工大學，由張燚擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：一步法高效煤制低碳烯烴鐵基催化劑及新反應器的研究
- 依託單位：北京化工大學
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：張燚
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現有煤制低碳烯烴主要採取煤氣化→甲醇合成→甲醇制烯烴的路線，此路線中的甲醇合成效率低，甲醇制烯烴的溫度高催化劑壽命短，因此是高能耗高水耗及高投資的煤制烯烴路線。採用費托合成一步法高效合成低碳烯烴，烯烴的噸產品能耗及水耗將分別是現有煤制烯烴的二分之一和四分之一，可以省略甲醇合成步驟節約數十億元設備投資。本項目將首次利用超重力費托合成反應器結合高效合成低碳烯烴的鐵基催化劑，調控費托合成產物分布，實現費托合成定向生產低碳烯烴。前期實驗研究表明，在超重力環境下採用Co基催化劑，費托合成反應的CO單程轉化率為40-50%，產物分布明顯變窄到C10以下烴類，甲烷選擇性低於10%，C2-C4烯烴選擇性高於固定床費托合成5倍。因此，本項目將深入研究超重力環境下高效合成低碳烯烴的鐵基費托催化劑，研究超重力環境下費托合成的反應機理及調控機制，設計並最佳化超重力費托合成反應器，為一步法高效煤制烯烴工業化奠定基礎。
結題摘要
本項目利用超重力反應器的傳質速率較傳統反應器提高1～3個數量級的優勢，顯著提高費托產物傳質效率，控制費托合成產物分布抑制烯烴加氫等二次反應發生，實現調控費托合成產物分布。利用乙二醇表面修飾的技術對二氧化矽載體進行了改性，隨後用浸漬法在具有不同孔徑（5 nm，50 nm，80 nm）和比表面積的載體上固載具有基本相同分散度、還原度及表面電子狀態的鐵活性組分。通過以上催化劑的性能及物性的對比研究，排除催化劑孔徑及鐵納米顆粒間的相互影響，揭示催化劑孔徑或鐵粒徑的單一作用對費托合成反應中低碳烯烴產物的影響。另外，製備了各種組分與配比的沉澱鐵基催化材料，有效調控了鐵基納米催化材料的粒徑及形貌，成功製備了粒徑在10-30納米的高性能鐵基納米催化材料，並確定了高效生產低碳烯烴的費托合成催化劑的物理化學結構及元素組成。本項目設計最佳化了用於調變費托合成產物分布的新型結構超重力催化反應器。所設計的反應器可以解決反應放熱移出問題，從而精確控制條件，有效調控反應產物的分布。
