刘中民/朱文良Chem Catalysis: 在双床型催化剂上实现合成气向汽油范围内液态烃的高转化率
雨辰 雨辰 2021-04-11

由于石油的逐渐消耗和不可再生性,使用非石油资源代替石油具有重要意义。该替代途径通常可以通过合成气化学来实现。汽油是主要的交通燃料,它含有5-11个碳的碳氢化合物,目前几乎是从石油中提炼出来的。汽油也可以用一些方法从非石油合成气中提炼出来。然而,在高合成气转化率下稳定地获得高汽油选择性仍然是一个挑战。以优异的选择性和稳定性实现合成气向燃料和基础化学品的高转化率仍然需要研究。

有鉴于此,中国科学院大连化学物理研究所刘中民院士、朱文良研究员等人,通过设计一种双床催化剂(CZA + Al2O3)/N-ZSM-5(97)实现了这一目标,该催化剂在上层床中包括合成气制二甲醚(DME)催化剂CZA + Al2O3和下部床中的DME制汽油催化剂N-ZSM-5(97)。

本文要点

1该双层床催化剂由上层合成气制二甲醚(STD)催化剂(CZA+Al2O3)和下层二甲醚制汽油(DTG)催化剂N-ZSM-5(97)串联而成,上、下层反应温度可独立控制。其中,CZA指工业铜锌铝甲醇合成催化剂,Al2O3指酸性γ-氧化铝催化剂,N-ZSM-5(97)是指纳米结构的高硅铝比(Si/Al=97)氢型ZSM-5分子筛催化剂。

2在T (上层床) = 533 K, T (下层床) = 593 K ,P = 4.0 MPa, H2/CO = 2, GHSV = 3000 mL g-1h-1反应条件下,CO转化率为86.3%,CO2选择性仅为30.6%,同时C5-11和C3-11在烃产物中选择性分别达80.6%和98.2%,C5-11时空产率达0.28 g g-1h-1。该双床催化剂在110小时的反应测试中显示出极好的稳定性。

3对于下层床沸石催化剂,纳米级结构有利于减少焦炭并延长使用寿命。同时,低酸含量有利于提高C5-11的选择性。

总之,这种双床催化剂在合成气制汽油中具有广阔的应用前景。

参考文献:

Youming Ni et al. Realizing high conversion of syngas to gasoline-range liquid hydrocarbons on a dual-bed-mode catalyst. Chem Catalysis, 2021.

DOI: 10.1016/j.checat.2021.02.003

https://doi.org/10.1016/j.checat.2021.02.003


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催化;燃料电池;多孔炭材料;炭气凝胶;隔热

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