鉄担持炭素質を触媒とする石炭液化反応

以铁载碳为催化剂的煤液化反应

基本信息

批准号：
09750860
负责人：
池永直樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kansai University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、触媒前駆体の微結晶化を目的とし、鉄系触媒の中では比較的高い活性を持つオキシ水酸化鉄を新しい方法で炭素質に担持し、石炭液化反応を行った。また、反応後の触媒の再利用を検討した。担持オキシ水酸化鉄触媒は、数種の活性炭をFeSO_4、NaOHおよびNa_2HPO_1のメタノール+水混合溶液に浸し、空気を吹き込みながら40℃で24時間攪拌し、蒸留水で洗浄した後空気中100℃で乾燥して調製した。このようにして調製した前駆体をXRDおよびXPS分析したところ、微結晶あるいは非晶質なオキシ水酸化鉄が生成していることが確認された。活性炭(表面積:950m^2/g)を用いて調製した前駆体は高い転化率(91.1%)およびオイル収率(43.9%)を与え、液化反応に対して高い活性が知られている鉄ペンタカルボニルよりもわずかに高い活性を示した。このとき生成した活性種であるピロタイトの結晶子径をScherrer式より求めたところ18nmとなり、活性種の結晶子径が小さいほど高い転化率およびオイル収率を与えた。従来より指摘されているように、高活性を得るためには触媒結晶の成長を抑制することが重要であると考えられる。また、オイル収率より転化率の方が結晶子径により大きく依存していることから、ある程度低分子化されたアスファルテンやプレアスファルテンのような生成物からオイルを生成するためにも結晶子径が小さいことは重要であるが、巨大分子である石炭の分解ラジカルの水素化には触媒の微結晶化がより重要であると考えられる。触媒の再利用を目的として、活性の高かった活性炭担持オキシ水酸化鉄触媒を用いた反応の残渣を触媒とし、過剰の硫黄を添加して反応を行った。触媒を再使用しても、転化率およびオイル収率はほとんど低下しなかった。そのとき、活性種であるピロタイトの結晶子径は23nmとなり、ほとんど成長していなかった。

本研究以催化剂前驱体微晶化为目的，采用新方法将铁基催化剂中活性较高的羟基氧化铁负载在碳上，并进行煤液化反应。我们还考虑了反应后重复使用催化剂。将几种活性炭浸泡在FeSO_4、NaOH和Na_2HPO_1的甲醇+水混合溶液中，在40℃下鼓风搅拌24小时，用蒸馏水洗涤，然后在100℃下加热，制备负载型羟基氧化铁催化剂。在空气中干燥制备。当通过XRD和XPS分析由此制备的前体时，证实生成了微晶或无定形羟基氧化铁。使用活性炭（表面积：950 m^2/g）制备的前驱体具有较高的转化率（91.1%）和油收率（43.9%），并且使用活性炭（表面积：950 m^2/g）制备的前驱体具有较高的转化率（91.1%）和油收率（43.9%） /g），其活性略高于羰基。利用Scherrer方程确定此时产生的活性物质磁黄铁矿的微晶直径为18nm，并且活性物质的微晶直径越小，转化率和油收率越高。正如过去所指出的，为了获得高活性，抑制催化剂晶体的生长被认为是重要的。此外，由于转化率比油收率更依赖于微晶尺寸，因此为了从已被还原到一定程度的低分子的沥青质和前沥青质等产品中生产石油，微晶尺寸也很重要。尽管重量小很重要，但催化剂的微结晶被认为对于作为高分子的煤的分解自由基的加氢更重要。为了重复利用催化剂，使用高活性活性炭负载羟基氧化铁催化剂的反应残渣作为催化剂，并添加过量的硫进行反应。重复使用催化剂并没有显着降低转化率和油收率。此时，活性种磁黄铁矿的微晶直径为23nm，几乎没有生长。