合成气转化制清洁汽油、柴油馏分的高选择性催化剂研制及工艺开发

摘要

本研究工作以合成气转化制碳氢化合物液体燃料为目标，针对如何控制费托合成反应产物选择性，以及如何突破传统工艺，系统研究了分子筛和复合氧化物负载Co催化剂上合成气分别制汽油和煤油、柴油的催化反应。
　　首先开展了合成气制清洁汽油催化剂基础配方开发，研制了分子筛负载Co的双功能催化剂，获得碳数高度集中的汽油馏分，且CO单程转化率高，同时开展基础工艺条件开发，CO转化率～88％，CH4+CO2选择性～9％，C5+选择性～83％，所得汽油组分选择性55％以上，占所有油品C5+的比例高于70％，突破了传统的ASF分布限制。该工艺具有高CO转化率，可实现一步转化，且无需进行裂解石蜡烃C21+，生产成本将大幅度降低。
　　本研究进一步对催化剂进行稳定性测试，经历300 h后CO转化率开始出现下降，但产物选择性基本保持不变。采用消除积碳的再生方法可以较好恢复性能。同时对催化剂粉体进行成型放大，采用先对载体进行成型、再负载活性组分的方法可保持催化剂放大后性能基本不变。
　　本研究对所收集的轻组分油品进行分析，主要以C4-C11汽油馏分为主，总体上油品含环烃、芳烃很少，含有一定的烯烃，异构烷烃比例较高，可见轻组分油品清洁、品质好;进一步进行精制分离，获得的C4-C11汽油馏分纯度高于98.5％。
　　本工作开展了合成气高选择性制煤油、柴油催化剂基础配方开发，以复合氧化物负载Co催化剂上CO转化率达到85％，C9-C20选择性接近60％，且具有80％以上的正构烷烃比例，油品品质较好。对催化剂稳定性进行考察，在400 h后CO转化率开始出现下降，经过消除积碳物种进行再生后，催化性能完全恢复到新鲜催化剂水平，产物选择性仍较好保持。
　　本工作对催化剂进行成型放大，确定了采用先制备催化剂原粉再成型的方法，采用铝溶胶为铝源、硅溶胶为硅源的配方获得的催化剂性能得到较好保持，C9-C20选择性集中在60％，且正构烷烃比例高于85％。
　　综上，开发的合成气转化制油品催化剂具有双功能的特点，可分别获得碳数集中的油品产物，且催化剂易制备，反应工艺上可实现一步法，降低了生产成本。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 费托合成的研究状况

1．2．1 费托合成简介

1．2．2 费托合成经济效益初步分析

1．2．3 费托合成产业化情况

1．2．4 国内外工业催化剂的开发情况

1．2．5 催化剂研究进展

1．3 研究工作的目的和研究思路

1．4 研究报告的组成和概要

第二章 合成气高选择性制清洁汽油研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料、试剂及设备

2．2．2 催化剂制备方法

2．2．3 催化剂表征

2．2．4 催化剂性能评价步骤

2．2．5 分析方法

2．3 合成气制清洁汽油研究结果

2．3．1 催化剂基础配方开发

2．3．2 基础工艺条件开发

2．3．3 催化剂稳定性评价及再生工艺研究

2．3．4 催化剂颗粒成型放大研究

2．3．5 油品分析

2．4 合成气制清洁汽油研究工作小结

第三章 合成气高效转化制煤油、柴油馏分研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料、试剂及设备

3．2．2 催化剂制备方法

3．2．3 催化剂性能评价、分析方法及表征

3．3 合成气高效转化制煤油、柴油馏分催化剂开发

3．3．1 载体考察

3．3．2 活性组分含量考察

3．3．3 助剂考察

3．3．4 催化剂稳定性及再生工艺考察

3．3．5 催化剂基础配方开发小结

3．3．6 催化剂挤条成型工艺研究

3．4 合成气高效转化制煤油、柴油馏分研究小结

第四章 结论

4．1 合成气高选择性制汽油馏分研究小结

4．2 合成气转化制煤油、柴油馏分项目小结

参考文献

博士／博士后期间发表论文、专利、受资助情况

致谢