《CO/CO_2加氢催化燃料制备及燃烧排放特性的研究》

技术简介：

考虑到我国实际的煤多油少的能源结构,发展煤制油技术不仅充分利用了煤炭资源,而且针对性的解决了能源供需矛盾和环境问题。因此,CO/CO_2加氢催化费托柴油有重要的研究价值,未来也有着广阔的市场。目前,对于提高费托合成制备烯烃及液体燃料技术研究主要集中在费托合成催化剂的创新及优化。本文关于此方向着重研究了两类催化剂,以下为两个系列中最优质的催化剂。1.FeZn Na(6.4%)@SiO_2-C:二氧化碳转化率达到59%,C_(2+)选择性达到81.19%,STY(时空产率)最高可达0.044。Zn-Na作为一个组合对该系列催化剂起到巨大作用,不仅有利于Fe物种渗碳生成更小的活性Fe_5C_2颗粒,提高了二氧化碳的吸附,更是能够抑制烯烃的深层氢化,这是二氧化碳转化为烯烃的关键;2.Co/SiO_2-600-1:CO的转化率为75.42%,甲烷的选择性为19.56%,C_2-C_4的选择性为5.66%、C_(5+)的选择性为74.84%,C_(12+)的选择性为61.94%。通过实验验证,显示出非常好的催化效果,有着超常的循环催化活性,在经过较长时间(100h)后依然保持很好的催化活性,在费托合成制备柴油领域具有较大潜力。根据实际制备的费托柴油理化性质,拟合出准确且匹配度较高的费托柴油反应机理,利用CONVERGE软件对柴油和实验获得的费托柴油从燃烧和排放特性两个方面进行比较,并研究在不同的环境温度,环境压力以及喷射压力下对二者的影响。研究发现:费托柴油在相同条件下的排放燃烧特性明显优于传统柴油。除了在较为高压(0.6MPa)的条件下,柴油排放的CO低于费托柴油排放的CO;在较为低压(0.2MPa)的条件下,柴油排放的HC低于费托柴油排放的HC;其余情况下柴油在任意条件下任意的排放物的量如氮氧化物、CO_2、碳氢化合物、烟灰均不低于费托柴油,以喷射压力作为变量时的数据为例,氮氧化物、烟灰、碳氢化合物分别降低了4%、40.7%、28.8%。制备的费托柴油因没有S元素的加入,在硫化物的排放上更是远远低于柴油;费托柴油在初期喷射时扩散的浓度范围也大于传统柴油且更易燃烧。综合来看费托柴油的排放燃烧特性均优于传统柴油。

研发人员：蔡明星