费-托合成中的水煤气变换反应

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1、http://www.hxtb.org化学通报2006年第69卷w076费-托合成中的水煤气变换反应*蔡丽萍沈菊李唐浩东刘化章杨霞珍(浙江工业大学工业催化研究所杭州310014)摘要评述了近年来有关费-托合成中的水煤气变换反应的研究进展，着重介绍了费-托反应条件下发生的水煤气变换反应的热力学分析、反应机理和动力学。同时介绍了催化剂制备、操作参数等因素对水煤气变换反应的影响。关键词水煤气变换反应费-托合成机理动力学TheWaterGasShiftReactioninFischer-TropschSynthesis*C

2、aiLiping,ShenJuli,TangHaodong,LiuHuazhang,YangXiazhen(CatalysisInstituteofZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014)AbstractInthispaper,thedevelopmentofresearchonthewatergasshift(WGS)reactionintheFischer-Tropschsynthesis(FTS)wasreviewed.TheWGSreactionisimp

3、ortantwhensynthesisgaswithnonstoichiometricamountsofhydrogenisused,whereasCOefficiencyisdecreasedaccordingly.Itsthermodynamicanalysis,reactionmechanismandkineticsinconjunctionwiththeFTSarepresented.TheWGSreactionisequilibriumorclosetoequilibriumreactionunderFi

4、scher-Tropschconditionsoncatalystswithahighwatergasshiftactivitysuchasiron-basedFTScatalysts,whichmayoperateviaamechanismwithaformatespeciesorviaadirectoxidationmechanism.ThekineticstudiesassumedthattheWGSreactionproceedsonadifferentcatalyticsitethantheFTS.The

5、effectsofcatalystpreparationandoperationparametersontheWGSreactionactivityarealsosummarized.TheimportanceandprospectofresearchontheWGSreactionundertheFischer-Tropschconditionsareproposed.KeywordsWatergasshiftreaction(WGSreaction),Fischer-Tropschsynthesis(FTS),

6、Mechanism,Kinetics21世纪，世界能源的需求量仍将继续增长，费-托合成(Fischer-Tropschsynthesis，简称为FTS)作为一个清洁利用煤炭和天然气资源的途径，受到各国能源部门的重视。水煤气变换(thewatergasshift，简称为WGS)反应至今已有80多年的历史，广泛应用于合成氨、合成甲醇、制氢和城市煤气工业中。但是，费-托合成过程中发生水煤气变换反应，大大降低了CO的利用率，在铁催化剂上，[1]几乎35(vol)%的CO转化为CO2。因此，为了降低生成CO2的选择性，对费-

7、托合成中的水煤气变换反应进行深入探讨是有必要的。1WGS反应简介[2]1.1化学计量式及热力学分析CO+H2OH2+CO2θ−2ΔG=−8.514+0.77×10T1.2WGS反应催化剂主要有铁铬系高温变换催化剂，铜锌系低温变换催化剂和钴钼系宽温变换催化剂三大类。蔡丽萍女，26岁，硕士生，现从事多相催化及C1化学研究。*联系人，E-mail:cuihua@zjut.edu.cn2005-11-21收稿，2006-02-25接受http://www.hxtb.org化学通报2006年第69卷w0761.2.1铁铬系高

8、温变换催化剂高温变换催化剂的操作温度范围为300～500℃。催化剂组份以氧化[3]铁为主，Cr2O3为主要助剂，还可以添加K2O、CaO、MgO或Al2O3等助剂。寇丽杰等发现助剂[4,5]CuO和CeO2的加入大大提高了水煤气变换活性。宋海燕等对负载型铁基高温变换催化剂的制备和性能进行了研究，发现碱金属在350℃时对变换反应有较大的促进作用。MgO虽是结构