《基於鐵基催化劑的合成氣轉化製備烯烴和芳烴》是依託北京大學，由馬丁擔任負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：基於鐵基催化劑的合成氣轉化製備烯烴和芳烴
- 項目負責人：馬丁
- 依託單位：北京大學
- 項目類別：重大研究計畫
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
烯烴和芳烴是最重要的基礎化學品之一，價格較高。我國多煤少油，由煤或者天然氣經過合成氣製備烯烴和芳烴是保證我國能源安全和重要化學品生產的重要路線。 我們在掌握了Fe基催化劑上的合成氣轉化基本規律的基礎上，通過對Fe5C2催化劑的改性和調控，以ZnO、ZrO2作為結構助劑，改變催化劑尺寸和活性，以鹼金屬作為電子助劑實現對催化劑結構的進一步調變並抑制加氫能力，從而實現對Fe基費托合成催化劑的活性和選擇性的調變，獲得高催化活性、高烯烴(不光是低碳烯烴)選擇性的Fe基催化劑。同時，通過調控催化劑的結構來實現對於C-C鍵增長和斷裂的精確控制，以及中間體反應行為的引導。將合成氣製備烯烴和f分子篩上的烯烴芳構化兩步反應有效耦合，高選擇性的獲得高附加值的芳烴化合物，實現合成氣經過烯烴中間體一步高選擇性生成高附加值產品-芳烴的催化過程。力爭實現單程反應芳烴收率大於30%。
結題摘要
在世界石油資源趨於枯竭的背景下，由石油為主要支撐的能源和化工行業面臨前所未有的挑戰，本課題所涉及項目為解決能源危機現狀提供了有效的思路。烯烴和芳烴作為重要的基礎化學品，價格昂貴。我國多煤少油的能源現狀，使得由煤或者天然氣經過合成氣製備烯烴和芳烴的路徑，成為保證我國能源安全和重要化學品生產的重要路線。我們在掌握了Fe基催化劑上的合成氣轉化基本規律的基礎上，通過對Fe5C2催化劑的改性和調控，以ZnO、MnO2作為結構助劑，對催化劑尺寸和反應活性進行了調控，以鹼金屬Na作為電子助劑實現了對催化劑表面電子結構的調變，以此來促進烯烴產物的脫附，同時抑制其被繼續加氫，從而實現了對Fe基費托合成催化劑的活性和選擇性的調變，獲得了高催化活性、高烯烴(不光是低碳烯烴)選擇性的Fe基催化劑。將其套用於光催化合成氣轉化過程中，首次在常壓光催化條件下實現了合成氣高效轉化製備烯烴的過程，產物烯烷比高達11。同時，通過調控催化劑的結構以及中間體反應行為的引導，實現了對於C-C鍵增長和斷裂的精確控制，將合成氣製備烯烴和分子篩上的烯烴芳構化兩步反應有效耦合，高選擇性的獲得了高附加值的芳烴化合物，實現合成氣經過烯烴中間體一步高選擇性生成高附加值產品-芳烴的催化過程，目前，芳烴的選擇性最高可達50.6%。受此耦合反應的啟發，開發了在無外加氫氣的條件下，以水作為氫源，通過耦合WGS和FTS反應，將CO和水在低溫（200oC）下實現了高活性高選擇性轉化到高附加值油品的過程，其中，C5+油相選擇性高達68%。該過程在鋼廠大量CO廢氣（轉爐氣中CO含量占70%）排放的背景下，為其有效轉化和利用提供了可能。
