【技术实现步骤摘要】
含沉淀型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,具体地涉及含沉淀型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】
1.一种含沉淀型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95-100mol%的沉淀型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其中,所述组合物的比表面积为50-350m
【技术特征摘要】
20190930 CN 20191094217611.一种含沉淀型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95-100mol%的沉淀型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;
其中,所述组合物的比表面积为50-350m2/g。
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55-275m2/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97-100mol%的沉淀型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,沉淀型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≤75,0<b≤75。
6.一种制备含沉淀型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁的组合物的方法,包括:
将含铁盐的水溶液与碱性沉淀剂混合共沉淀,并将得到的沉淀物进行洗涤、分离后,得到固体进行干燥、焙烧,得到前驱体;
(1)制备沉淀型ε/ε’碳化铁,包括:
(1-1)将所述前驱体与H2在温度为450-580℃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;得到沉淀型ε/ε’碳化铁;
(2)制备沉淀型θ碳化铁,包括:
(2-1)将所述前驱体与H2在温度T1为470-620℃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280-420℃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;得到沉淀型θ碳化铁;
(3)将95-100摩尔份的沉淀型ε/ε’碳化铁和θ碳化铁,0-5摩尔份的含Fe杂质在惰性气体条件下进行混合;
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,沉淀型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≤75,0<b≤75。
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;
所述碱性沉淀剂为碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种;
优选地,首先将所述固体在温度为35-80℃、真空度为250-1200Pa下烘干6-10h;将烘干后的物料在75-180℃下干燥3-24h,再将得到的物料在温度为250-580℃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,步骤(1-1)中,所述第一还原的压力为0.1-15atm,优选为0.3-2.6atm,时间为0.7-15h,优选为1-12h;
进一步优选地,步骤(1-1)中,H2的气体流量为600-25000mL/h/g,更优选为2800-22000mL/h/g。
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【专利技术属性】
技术研发人员:门卓武,王鹏,卫昶,张雪冰,林泉,冯波,王涛,
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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