烴類燃料的合成研究.pdf

1、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展對(duì)能源的需求日益增加，而化石能源的逐漸耗竭和過(guò)度使用不僅造成全球性的能源危機(jī)，也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)問(wèn)題。因此，對(duì)清潔可再生能源的研究近年來(lái)得到了大力發(fā)展。生物質(zhì)能是一種可再生的清潔能源，利用生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化得到合成氣，進(jìn)而由合成氣合成清潔燃料以替代傳統(tǒng)化石燃料，對(duì)于緩解能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題有重要意義。本文重點(diǎn)對(duì)烴類燃料的合成做了系統(tǒng)的研究。
　　傳統(tǒng)的費(fèi)托合成產(chǎn)物碳數(shù)分布非常廣泛，對(duì)于特定餾分段產(chǎn)物的選擇性

2、差。長(zhǎng)碳鏈的石蠟產(chǎn)物需要再經(jīng)過(guò)后續(xù)的加氫裂化等處理才能得到汽柴油等液體燃料，這樣就增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也使生產(chǎn)過(guò)程變得復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)由合成氣一步法定向合成汽柴油產(chǎn)物的目標(biāo)，開展了以下一些研究:
　　首先，制備了不同Ni含量的Co基碳納米管(CNTs)催化劑(Ni-Co/CNT)，考察了這一系列催化劑對(duì)于汽柴油液體烴類燃料（C5-C20）生成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Ni的添加對(duì)于費(fèi)托合成產(chǎn)物的分布有顯著影響，有效降低了長(zhǎng)碳鏈重質(zhì)烴的選

3、擇性，同時(shí)增加了短碳鏈輕質(zhì)烴的選擇性。當(dāng)Ni的添加量在一個(gè)合適的值時(shí)，合成氣在Co上的碳鏈增長(zhǎng)速率和長(zhǎng)碳鏈烴在Ni上的加氫裂化速率達(dá)到平衡，獲得最大的液體烴類燃料的選擇性。在533K、2MPa、H2/CO=2、氣體空速(GHSV)為1200h-1的條件下，在0.5Ni-Co/CNT催化劑上可以獲得最大的汽柴油液體烴類燃料選擇性61.6％。
　　傳統(tǒng)費(fèi)托合成產(chǎn)物中汽油餾分的理論最大選擇性只有45％左右，而且主要以直鏈烷烴為主，辛烷值

4、較低。沸石分子篩上存在酸性位，長(zhǎng)碳鏈烴在這些酸性位上可以發(fā)生裂化或異構(gòu)化反應(yīng)。所以，為了獲得高產(chǎn)率和高質(zhì)量的汽油餾分產(chǎn)物，制備了Co/HZSM-5雙功能復(fù)合催化劑，并研究了Ru、Ni助劑對(duì)于催化活性和產(chǎn)物分布的影響。發(fā)現(xiàn)以HZSM-5為載體的復(fù)合催化劑使得費(fèi)托合成產(chǎn)物向汽油餾分段富集，而且Ru和Ni助劑的添加可顯著提高催化劑的活性。Ru-Co/HZSM-5催化劑上具有有利于汽油餾分生成的酸性位和酸強(qiáng)度，所以在這個(gè)催化劑上得到了最高的汽油

5、餾分選擇性61.9％。
　　生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的固體產(chǎn)物為生物炭，大部分生物炭作為廢棄物拋棄或者直接用于燃燒。為了探索生物炭的高效利用方式，首先對(duì)其做了化學(xué)活化處理，并對(duì)處理前后的生物炭進(jìn)行了一系列的表征分析，為其后續(xù)的高效應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)?；罨笊锾康目捉Y(jié)構(gòu)得到了大力發(fā)展，比表面積增大至1100 m2/g以上，接近商業(yè)活性炭的比表面積，而且呈現(xiàn)出石墨化趨勢(shì)，具有可以作為活性炭或者催化劑載體的潛力。
　　在生物炭活化的基礎(chǔ)上，

6、制備了以活化后生物炭(ABC)為載體的Ru基催化劑，用于合成氣制備天然氣的實(shí)驗(yàn)研究，并和商業(yè)活性炭為載體的催化劑進(jìn)行對(duì)比。發(fā)現(xiàn)生物炭載體在合成氣甲烷化中表現(xiàn)出了優(yōu)異的結(jié)果。在613K、3MPa和H2/CO=3條件下得到100％的CO轉(zhuǎn)化率和98％的CH4選擇性，而且在至少100個(gè)小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)可以保持穩(wěn)定的反應(yīng)活性。
　　在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了H2/C比較低的生物質(zhì)氣在生物炭負(fù)載的Ru基催化劑上的甲烷化性能。并將生物油重整得到