【技术实现步骤摘要】
含负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的组合物及制备方法、催化剂和应用及费托合成的方法
本专利技术涉及费托合成反应领域,具体地涉及含负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的组合物及其制备方法、催化剂和应用及费托合成的方法。
技术介绍
我国一次能源结构的特点是富煤、缺油、少气。随着我国经济的发展,石油对外依存度不断攀升。费托合成是近年来愈发重要的能源转化途径,可将一氧化碳与H2的合成气转化为液态燃料与化学品。费托合成的反应方程式如下:(2n+1)H2+nCO→CnH2n+2+nH2O(1),2nH2+nCO→CnH2n+nH2O(2)。除烷烃和烯烃外,工业费托合成还可产生副产物二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)。费托合成反应的机理复杂,步骤繁多,诸如CO解离,碳(C)加氢,CHx链增长,以及导致烃产物脱附与氧(O)移除的加氢与脱氢反应。铁是用于制造费托合成催化剂的最便宜的过渡金属。传统铁基催化剂具有很高的水煤气变换(CO+H2O→CO2+H2)活性,因此传统铁基催化剂通常会有较高的副产物CO2选择性,通常占转化原料一氧化碳的25%-45%。这成为费托合成反应铁基催化剂的主要缺点之一。铁基催化剂的活性相的变化非常复杂,这导致其活性相本质和铁基催化剂的费托合成反应机理存在着相当大的争论。CN104399501A公开了一种适用于低温费托合成反应的ε-Fe2C的纳米颗粒制备方法。其起始的前驱体为骨架铁,反应体系为聚乙二醇溶剂的间歇性非连续反应。这种催化剂的CO2选择性为 ...
【技术保护点】
1.一种含负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的组合物,按所述组合物的总量计,所述组合物包含55-90重量%的载体和10-45重量%的铁组分,其中,以所述铁组分的总量计,所述铁组分包含95-100mol%的ε/ε’碳化铁和θ碳化铁,以及0-5mol%的含Fe杂质,所述含Fe杂质为ε/ε’碳化铁和θ碳化铁之外的含铁元素物质。/n
【技术特征摘要】
20190930 CN 20191094323801.一种含负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的组合物,按所述组合物的总量计,所述组合物包含55-90重量%的载体和10-45重量%的铁组分,其中,以所述铁组分的总量计,所述铁组分包含95-100mol%的ε/ε’碳化铁和θ碳化铁,以及0-5mol%的含Fe杂质,所述含Fe杂质为ε/ε’碳化铁和θ碳化铁之外的含铁元素物质。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述组合物的比表面积为40-500m2/g,优选为45-350m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,按所述组合物的总量计,所述组合物包含60-85重量%的载体和15-40重量%的铁组分;
优选地,以所述铁组分的总量计,所述铁组分包含97-100mol%的ε/ε’碳化铁和θ碳化铁,以及0-3mol%的含Fe杂质。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的组合物,其中,所述含Fe杂质为ε/ε’碳化铁和θ碳化铁之外的碳化铁、铁、铁氧化物、铁氢氧化物、铁硫化物、铁盐中的至少一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的组合物,其中,ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的摩尔比为a:b,其中,0<a<100,0<b<100,优选为0<a≤85,0<b≤85。
6.一种制备含负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的组合物的方法,包括:
将载体在铁盐的水溶液中进行浸渍,并将浸渍后载体进行干燥、焙烧,得到前驱体;
(1)制备负载型ε/ε’碳化铁,包括:
(1-1)将所述前驱体与H2在温度为300-550℃下进行第一还原;
(1-2)将步骤(1-1)得到的物料与H2、CO在温度为90-185℃下进行前处理,H2与CO的摩尔比为1.2-2.8:1;
(1-3)将步骤(1-2)得到的物料与H2、CO在温度为200-300℃下进行第一碳化物制备,H2与CO的摩尔比为1-3.2:1,得到负载型ε/ε’碳化铁;
(2)制备负载型θ碳化铁,包括:
(2-1)将所述前驱体与H2在温度T1为340-600℃下进行第二还原;
(2-2)将步骤(2-1)得到的物料与H2、CO在温度T2为280-430℃下进行第二碳化物制备,时间为20-120h,其中,H2与CO的摩尔比为5-120:1,得到负载型θ碳化铁;
(3)将负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁,与含Fe杂质在惰性气体保护下进行混合;
其中,所述负载型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的用量和含Fe杂质的用量使得到的所述组合物中,以所述组合物的总量计,包含55-90重量%的载体和10-45重量%的铁组分;以所述铁组分的总量计,所述铁组分包含95-100mol%的ε/ε’碳化铁和θ碳化铁,以及0-5mol%的含Fe杂质;
其中,所述含Fe杂质为ε/ε’碳化铁和θ碳化铁之外的含铁元素物质。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,步骤(3)中,ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的摩尔比为a:b,其中,0<a<100,0<b<100,优选为0<a≤85,0<b≤85。
8.根据权利要求6或7所述的方法,其中,所述铁盐选自水溶性铁盐,优选为硝酸铁、氯化铁、硫酸亚铁铵和柠檬酸铁铵中的至少一种;
优选地,所述浸渍使得干燥后的浸渍后载体中的铁含量为10-30重量%;
优选地,所述干燥、焙烧的过程包括:首先将所述浸渍后载体在20-30℃干燥0.5-4h,然后在温度为35-80℃、真空度为250-1200Pa下烘干6-10h,将烘干后的物料在110-150℃下干燥3-24h,再将得到的物料在温度为300-550℃下焙烧1-10h。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的方法,其中,所述载体为二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、五氧化二铌和氧化锆中的至少一种;
优选地,所述载体的粒度为30-200μm。
10.根据权利要求6-9中任意一项所述的方法,其中,步骤(1-1)中,所述第一还原的压力为...
【专利技术属性】
技术研发人员:王鹏,门卓武,吕毅军,赵华博,武鹏,王涛,徐文强,
申请(专利权)人:国家能源投资集团有限责任公司,北京低碳清洁能源研究院,
类型:发明
国别省市:北京;11
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