Development of Innovative Fe-based FT-syn Catalyst to Produce Carbon-Neutral Liquid Fuel

开发创新型铁基 FT-syn 催化剂来生产碳中性液体燃料

基本信息

批准号：
22K05001
负责人：
隈部和弘
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，これまで化学原料用のオレフィンを製造するために用いられてきたFe系FT合成触媒を，FT合成においてパラフィンが主成分となるようにBTL用の安価なFe系FT合成触媒の開発を行い，BTLプロセスの低コスト化・早期の実用化を目指すことである．今年度は触媒開発のベースとなる，協力企業から入手した実際の建築廃木材含有廃鉄釘の腐食後の酸化状態や表面状態をSEM-EDXやXRDを用いて分析・物性評価を行い，それを基に試薬から数種類の物性の異なる「人為的に作製した模擬廃鉄釘」の触媒調製を試みた．調製された実廃鉄釘腐食触媒および模擬廃鉄釘触媒を固定層として用いたFT合成実験を行い，生成ガスおよびFT合成油を分析することにより，実廃鉄釘触媒を用いた場合のFT合成においてパラフィンが主成分となるメカニズム，特に，「実廃鉄釘触媒のどの物性」が影響を与えているのかを解明した．その結果，（1）実廃鉄釘腐食触媒は主成分のFe以外にZn，Si，Co，Al元素の酸化物が含有していることがわかったので，それを基に（2）人為的に作製した模擬廃鉄釘，（3）2Co/Fe2O3，（4）4Co/Fe2O3触媒を含浸法で調製して触媒還元後にFT合成実験を行ったところ，（2）の触媒でのCO転換率は91%，（3）の触媒では90%，（4）では95%であった．COからのC7-C18炭化水素液体燃料選択率は（2）では33%，（3）31%，（4）29%であった．そのうち，オレフィン（O）：パラフィン（P）比率は（2）では3.4:6.6，（3）5.1:4.9，（4）3.7:6.3であった．（2）-（4）の模擬廃鉄釘触媒のBET比表面積等の物理特性がほぼ同じであることから，実廃鉄釘触媒含有のCoがFT合成においてパラフィンが主成分となるメカニズムに起因していると考えられた．

本研究的目的是开发一种廉价的用于BTL的铁基费托合成催化剂，使石蜡成为费托合成的主要成分，取代一直用于生产化工原料烯烃的铁基费托合成催化剂。目标是开发BTL工艺，并致力于降低成本并尽早实现BTL工艺的商业化。今年，我们将使用SEM-EDX，并在此基础上，我们尝试用几种与试剂物理性质不同的“人造模拟废铁钉”来制备催化剂。以制备的真实废铁钉腐蚀催化剂和模拟废铁钉催化剂为固定床进行FT合成实验，并对产生的气体和FT合成油进行分析，了解使用真实废铁钉催化剂时的FT结果。我们阐明了石蜡成为合成主要成分的机制，特别是实际废铁钉催化剂的哪些物理性质对其产生影响。结果发现：（1）实际废铁钉腐蚀催化剂除主要成分Fe外，还含有Zn、Si、Co、Al元素的氧化物；（3）2Co/F； e2O3，(4)采用浸渍法制备4Co/Fe2O3催化剂，催化剂还原后进行FT合成实验，催化剂(2)的CO转化率为91%，催化剂(3)的CO转化率为90%，In(4)，是 95%。 CO的C7-C18烃液体燃料选择性在(2)中为33％，在(3)中为31％，在(4)中为29％。其中，烯烃(O):链烷烃(P)之比在(2)中为3.4:6.6，在(3)中为5.1:4.9，在(4)中为3.7:6.3。由于(2)至(4)中模拟废铁钉催化剂的BET比表面积等物理性质几乎相同，因此实际废铁钉催化剂中含有的Co是由于以下机理：人们认为石蜡成为 FT 合成的主要成分。