發(fā)布時間：2020-10-29 06:28

　　 費托(Fischer-Tropsch,F-T)合成技術可以將CO和H2轉化為長鏈烴和含氧化物,是煤炭、天然氣以及生物質(zhì)轉化制取清潔液體燃料的重要途徑。相對于鈷基催化劑,鐵基費托合成催化劑由于其價格低廉、活性高、目標產(chǎn)物選擇性高等優(yōu)點而被大規(guī)模工業(yè)化應用。漿態(tài)床反應器由于其反應熱易擴散、床層壓降小和催化劑易裝卸等優(yōu)點,被廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)。但是,漿態(tài)床反應器對催化劑耐磨損強度有很高要求,一方面漿態(tài)床反應器中催化劑磨損會導致催化劑的流失,是催化劑失活的重要原因之一;另一方面,催化劑的磨損會導致過濾器堵塞,影響催化劑與蠟產(chǎn)物的在線分離。因此,抗磨損鐵基費托合成催化劑的研究與開發(fā)就成了一個重要的課題。隨著反應的進行,催化劑的物相和性質(zhì)發(fā)生了一系列變化,催化劑的強度也隨之改變,我們稱之為化學磨損。催化劑的抗化學磨損強度很大程度決定了反應過程中催化劑的磨損程度。本論文研究了不同預處理條件對催化劑強度的影響。并采用多種表征手段揭示預處理條件對催化劑物相結構和織構性質(zhì)等的影響規(guī)律。在此基礎上,找出影響催化劑化學磨損的內(nèi)在原因,為催化劑組成和預處理優(yōu)化、反應工藝優(yōu)化提供基礎支持。論文主要工作及相關結論如下:在高強度鐵基費托合成模型催化劑的研究中,在低溫低空速下,隨著預處理時間的增加,催化劑碳化和積碳程度增加,催化劑宏觀尺寸收縮,比表面積、孔容和孔徑降低,強度增加;提高預處理溫度,催化劑碳化和積碳程度增加,顆粒尺寸收縮程度增加,強度增加。在低強度鐵基費托合成模型催化劑的研究中,同時提高了空速和預處理時間,催化劑碳化程度在增加到一定水平后將保持穩(wěn)定,其積碳程度一直在增加,催化劑顆粒尺寸先收縮后膨脹,催化劑強度先增加后降低。根據(jù)以上結果,找出了預處理過程中影響催化劑化學磨損的內(nèi)在原因。在預處理初期,碳化過程占主導,催化劑體積收縮,粒度降低,強度增加;在預處理后期,積碳過程占主導,催化劑體積膨脹,粒度增加,強度降低。
【學位單位】：中國科學院大學(中國科學院過程工程研究所)
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2017
【中圖分類】：TQ426.94;TQ529.2
【部分圖文】：

Ｋａｌａｋｋａｄ?（１９９５）的研宄表明，磨損導致漿態(tài)床粘度增加，堵塞過濾器，過濾難??度提高；催化劑的磨損分為兩個尺度…微米尺度（物理磨損）和納米尺度（化學磨損）；??催化劑在碳化過程中發(fā)生了明顯的相變，見圖１．１，?４００?°Ｃ碳化后，催化劑積碳非常嚴??重，相變，積碳是造成催化劑磨損的重要原因。??Ｚｈａｏ?（２００１ａ，ｂ）研宄Ｓｉ０２載體對鐵基催化劑抗磨損性能的影響，發(fā)現(xiàn)Ｓｉ０２的??添加方式，粘合劑或載體的含量對催化劑的抗磨損性能有很大的影響，見圖１．２因為??Ｓｉ０２的添加方式和含量會影響到催化劑的大孔孔容，顆粒密度和Ｓｉ０２的骨架結構，這??些因素相互作用共同影響催化劑的抗磨損性能。Ｓｉ０２含量較少的催化劑（＜９ｗｔ％）經(jīng)??過ＣＯ碳化后，會發(fā)生破裂，Ｓｉ０２含量較多的催化劑則沒有檢測到這種現(xiàn)象。??Ｃ：?（ｔｓｕｋｓ??Ｃ??ＩＴＩ：?｜??ｑ，；?ｆｉｆｔｈｓ?Ｏｆｆ??ｃｃ?�。�?ｃ?Ｓａｍｐｌｅ?ｅｘｐｏｓｅｄ?ｔｏ??ｗ?ｃｏａｔ４０〇�。�??ｍ??Ｔ?Ｓａｍｐｌｅ?ｅｘｐｏｓｅｄ?ｔｏ??ＣＯ?ａｔ?２ｍ??ａ?ａ??Ｉ?］?ａ?Ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ??ａ?１?；?＂?Ｉ?ｃａｔａｌｙｓｔ??ｔＳ?欲?２￥總３５?鉑鵪明?鉍鉍終?期??圖１．１不同溫度預處理后催化劑的ＸＲＤ譜圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１

算比表面積，基于Ｋｅｌｖｉｎ方程用Ｂａｒｒｅｔｔ－Ｊｏｙｎｅｒ－?Ｈａｌｅｎｄａ?（ＢＪＨ）方法計算孔徑分布曲線。??２．３．２掃描電子顯微鏡（ＳＥ吣??本文采用ＦＥＩ公司Ｑｕａｎｔａ?４００ＦＥＧ型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（如圖２．１）觀察催化劑??的表面形貌。??１３??

２．３．８催化劑強度??催化劑強度采用意大利Ｍａ．?Ｔｅｃ．公司的Ａｔｔｒｉｂ系列空氣噴射磨耗儀進行測試。測??試過程符合美國ＡＳＴＭＤ５７５７標準。磨耗儀的結構如示意圖２．２所示，磨耗儀由磨耗??管、沉降室和收集阱組成。選取８０－２００目催化劑樣品５０ｇ平鋪于表面皿上，將裝有??樣品的表面皿置于底部有飽和氯化鈣溶液的干燥器中潮解１６?ｈ，以減弱測試中產(chǎn)生的??靜電。將潮解后的樣品加入磨耗管內(nèi)，頂部插入重量為ｍｏ＇的收集阱，通入濕度為２０％??的空氣，空氣流量為１０?Ｌ／ｍｉｎ，催化劑在磨耗管中與管壁碰撞及互相碰撞，產(chǎn)生的碎??片被吹入沉降室，更小的催化劑粉塵在沉降室中上升，最終被收集阱收集。１小時后??取下收集阱稱重，記為ｒｍ，插入收集阱繼續(xù)磨耗４?ｈ，稱取收集阱的重量記為１１１５，最??后磨耗管中取出催化劑重量記為ｍｒ。最終的
【參考文獻】

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1 李娟;吳梁鵬;邱勇;定明月;王鐵軍;李新軍;馬隆龍;;費托合成催化劑的研究進展[J];化工進展;2013年S1期

2 張福琴;從戰(zhàn)略高度研究煤液化項目的工業(yè)化[J];國際石油經(jīng)濟;2005年07期

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本文編號：2860522