滕波涛
,
常杰
,
王刚
,
张成华
,
刘颖
,
郑洪岩
,
杨骏
,
张荣乐
,
白亮
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
通过平衡闪蒸模拟催化剂孔道液体组成、烯烃物理吸附和虚拟烯烃分压等方法,考察了化学反应以外的非本征因素对F-T合成动力学模型的校正.平衡闪蒸模拟催化剂孔道中烯烃组成的校正计算结果表明,在烯烃浓度出现峰值前,溶解度效应对烯烃再吸附及参与二次反应起主导作用,而在烯烃浓度出现峰值后,烯烃的扩散和物理吸附等效应可能起主导作用.分析烯烃添加的反应器模拟结果发现,考虑烯烃物理吸附作用的动力学模型校正方法不能够正确反映烯烃添加实验的定性规律,而虚拟烯烃分压校正方法能够正确反映烃分布规律并可定量预测烯烃添加对产物分布规律的影响,这对需要尾气循环的F-T合成工业操作具有重要意义.
关键词:
费-托合成
,
动力学
,
溶解度
,
物理吸附
,
虚拟烯烃分压
,
铁
,
锰
,
工业催化剂
刘福霞
,
郝庆兰
,
王洪
,
杨勇
,
白亮
,
朱玉雷
,
田磊
,
张志新
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
采用连续共沉淀与喷雾干燥成型技术相结合的方法制备了不同K助剂含量的系列微球形Fe/Cu/K/SiO2催化剂(K/Fe质量比为0.010～0.058),采用低H2/CO比的合成气于典型的工业反应条件下(523～533 K, 1.5 Mpa, H2/CO=0.67)进行了长期的浆态相F-T合成(FTS)反应性能评价. 结果表明: K助剂的添加可增大催化剂活性,提高C5+、总的烯烃、有机含氧化合物及CO2的选择性,并促进水煤气变换反应,但过高的K含量易使催化剂反应稳定性变差. 适中的K含量为K/Fe＝0.030,该K含量催化剂的660 h浆态床FTS反应性能评价结果显示,该催化剂具有较高的催化活性和C5+选择性,产物分布较合理,长期运行稳定性好,反应后卸载下的催化剂形貌观测表明该催化剂还具有较好的抗磨损性能. 除K助剂的化学效应起主导作用外,催化剂的织构性质尤其是孔结构可能对催化剂的催化性能也有一定的影响,并引起K/Fe＝0.045时铁基催化剂对FTS产物选择性和水煤气变换反应活性的部分调变.
关键词:
费-托合成
,
铁基催化剂
,
钾
,
助剂
,
浆态床反应
,
喷雾干燥技术
滕波涛
,
常杰
,
刘颖
,
张成华
,
杨骏
,
郑洪岩
,
张荣乐
,
白亮
,
相宏伟
,
李永旺
催化学报
利用转篮式无梯度反应器,在工业Fe-Mn催化剂上,在较宽的工业操作相关的反应条件下进行了F-T合成反应动力学研究.首次提出了利用转篮式无梯度反应器反应气氛和反应温度均一的优势,将烃生成反应动力学的估算从传统的对烃生成和水煤气变换这两类发生在不同活性中心的反应同时进行估算的方法中分离出来,简化了烃生成动力学模型的计算.在基于亚甲基插入的亚烷基机理动力学模型基础上,考虑到乙烯与催化剂表面强的相互作用,将乙烯和乙烷的生成动力学参数单独览计算.动力学模型计算的链增长、烷烃和烯烃生成的活化能均与文献报道值具有较好的一致性.由F-T合成动力学模型计算的合成气消耗速率、甲烷生成速率和C5+的生成速率较好地与实验值吻合.通过动力学模型并结合实验结果分析发现,未考虑除化学反应之外的非本征因素的烯烃再吸附动力学模型不能够正确预测烃产物分布偏离ASF规律及烯烷比随碳数增加而下降的现象.
关键词:
费-托合成
,
动力学
,
烯烃再吸附
,
铁
,
锰
,
工业催化剂
常杰
,
滕波涛
,
白亮
,
张荣乐
,
陈建刚
,
徐元源
,
相宏伟
,
李永旺
,
孙予罕
催化学报
采用单位键指标-二次指数势(UBI-QEP)方法对模型催化剂Co(0001)晶面进行了费-托(F-T)合成反应的反应能学分析,发现以不含氧的CxHy,s 作为中间体的表面碳化物机理在能量上较为合理,而CH2,s 作为链增长单体的链增长方式是能量上最有利的F-T合成反应途径. 在Co/ZrO2/SiO2催化剂上的非稳态实验研究中发现,在F-T合成的操作温度范围内,H2O的生成是主要的表面O的移去方式; CO解离和表面碳物种Cs加氢可能是F-T合成中的重要速控步骤; 链增长过程是F-T合成反应中较快的基元反应步骤; 甲烷的生成具有多种不同活性的表面前驱体,导致生成的甲烷严重偏离经典的ASF分布规律. 结合F-T合成表面反应的研究结果,初步确定了F-T合成动力学研究中需要考虑的机理模型的范围是以CO解离和表面碳物种Cs加氢为速控步骤,以CH2,s 插入为链增长途径的表面碳化物机理. 该结果缩小了待选动力学模型的范围.
关键词:
钴基催化剂
,
费-托合成
,
反应动力学
,
反应途径
,
反应能学分析
,
非稳态实验
常杰
,
滕波涛
,
白亮
,
陈建刚
,
张荣乐
,
徐元源
,
相宏伟
,
李永旺
,
孙予罕
催化学报
在典型的Co系催化剂工业操作条件范围(T=473～503 K,p=1.5～4.0 MPa, H2/CO体积比=1.0～3.0)内,采用等温积分固定床反应器对Co/ZrO2/SiO2催化剂进行了F-T合成反应动力学研究. 依据详细可靠的基元反应机理,按照Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson动力学推导方法,获得了Co系催化剂上基于详细反应机理的动力学模型. 通过动力学实验数据的回归分析,发现基于COs直接解离并以烷基为链增长中间体的表面碳物种机理的动力学模型可以较好地描述Co/ZrO2/SiO2催化剂上的F-T合成反应结果,该模型可自洽地描述F-T合成过程中的合成气消耗和烃产物分布状况,且获得的反应活化能等关键动力学参数与文献报道的理论结果基本一致.
关键词:
钴基催化剂
,
费-托合成
,
反应动力学
,
动力学模型
刘颖
,
王钰
,
郝栩
,
李莹
,
白亮
,
相宏伟
,
徐元源
,
钟炳
,
李永旺
催化学报
用固定床反应器研究了Fe-Mn催化剂上原料气中添加CO2对费托合成反应的影响.结果表明,在533 K与反应总压为1.50 MPa时,大量CO2的添加使得生成CO2的选择性迅速降低,烃的生成速率降低,烃的收率也有所降低,产物向轻组分方向偏移,有机含氧化合物的生成速率降低;在593 K与合成气(H2+CO)分压为1.50 MPa时,随着CO2分压的增加, CO消耗速率变化不大,而烃的生成速率缓慢升高,烃的收率有所升高, CO2的生成速率缓慢降低, H2O的生成速率明显加快.由于CO2的添加,促使水煤气变换反应向逆反应方向进行,降低了催化剂表面氢物种浓度,抑制了加氢反应,低碳烃的烯/烷比有所增大,同时提高了重质烃的选择性,且随着CO2分压的增加,有机含氧化合物的生成速率呈上升的趋势.
关键词:
铁
,
锰
,
费托合成
,
合成气
,
二氧化碳
,
水煤气变换
杨骏
,
刘颖
,
李苑
,
张渊明
,
白亮
,
相宏伟
,
李永旺
,
钟炳
催化学报
采用固定床积分反应器,详细考察了F-T合成反应用Fe-Mn催化剂运行900和1 800 h后的中后期反应性能. 结果表明,该催化剂仍维持着较高的催化活性及稳定性; 与初期反应性能相比,运行900 h后CH4选择性有明显升高的趋势,运行1 800 h后CH4选择性进一步升高. 运行2 200 h后,通过降低原料气的H2/CO比和提高反应压力,可明显改善烃产物的选择性. 在n(H2)/n(CO)=0.62,GHSV=2 300 h-1,p=3.02 Mpa和θ=283 ℃的条件下,CO转化率可达75.6%,总有效烃(C=2～4+C+5)的选择性可达89.0%,CH4选择性为5.7%. 这表明该催化剂具有良好的可操作性,且特别适合于由煤制合成气制液体燃料和C2～4低碳烯烃,在浆态床反应器中有潜在的应用前景.
关键词:
铁
,
锰
,
费托合成
,
烃选择性
刘颖
,
杨骏
,
白亮
,
李莹
,
刘利军
,
相宏伟
,
李永旺
,
钟炳
催化学报
在固定床积分反应器中,对Fe-Mn催化剂上F-T合成反应的初期反应性能进行了一系列条件实验,考察了在不同温度、压力、原料气H2/CO比和空速下催化剂的催化性能. 结果表明, 该催化剂运行200 h后,仍显示出较高的催化活性和稳定性,对低碳烯烃和C5+烃具有较高的选择性,且C5+烃的时空收率较高. 在n(H2)/n(CO)=1,GHSV=6 000 h-1,p=2.02 MPa和θ=300 ℃的条件下,CO转化率可达74.1%,总有效烃(C=2～4+C5+)的选择性可达88.6%,甲烷选择性为6.7%,C5+烃的时空收率为0.54 g/(ml*h).
关键词:
铁
,
锰
,
费托合成
,
烃选择性
吴宝山
,
白亮
,
张志新
,
相宏伟
,
李永旺
,
易凡
,
徐斌富
催化学报
以FeSO4·Xh2o为铁源,分别以Na2CO3和氨水为沉淀剂制备了目标组成相同的两种Fe-Cu-K-SiO2催化剂样品.采用原子发射光谱、低温N2吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱和Mossbauer谱等技术对催化剂进行了表征.在 n(H2)/ n(CO)=0.67,WHSV= 2 000 h-1,p=1.5 Mpa和θ=250 ℃的条件下,在带搅拌器的浆态床反应器中考察了催化剂对F-T合成反应的活性、选择性和稳定性.结果表明,以氨水为沉淀剂的催化剂具有较大的比表面积,还原态催化剂体相中能产生较多的铁碳化物物种.在600 h的运行实验中,两种催化剂样品均表现出良好的反应初活性,CO转化率超过80%,但氨水沉淀催化剂的稳定性明显高于Na2CO3沉淀催化剂,前者在650 h内的失活速率仅为0.01%/h.两种催化剂样品均表现出较低的甲烷选择性和较高的重质烃选择性,在实验运行期间,CH4选择性均保持在3%左右,C5+的选择性则保持在84%左右.
关键词:
费-托合成
,
硫酸亚铁
,
沉淀铁催化剂
,
浆态床反应器
章立新
,
白亮
,
范志远
,
吴晓芬
,
陈岩永
,
刘婧楠
,
姬翔宇
玻璃钢/复合材料
doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2012.04.016
传统闭式冷却塔采用的金属盘管抗冻和耐腐蚀性差,严重制约了闭式冷却塔的推广使用.导热塑料管具有良好的抗冻性、耐腐蚀性和阻垢性,理论计算在闭式冷却塔中应用具有可行性.本文通过实验研究,得出现有的导热塑料管抗冻性可以满足闭式冷却塔需求,但是导热系数还偏小,大规模推广替代金属管还需要继续提高管材的导热系数.
关键词:
导热塑料
,
闭式冷却塔
,
盘管
,
抗冻
,
耐腐蚀
