Page 163 - 《精细化工》2023年第9期

第 9 期 郭玉静，等: 用于合成气制高值产物的 InZrO x 制备及性能 ·2011·

丰富。随着煅烧温度的增加，缺陷氧含量逐渐减小。 烃的收率逐渐增加至 23.31%；当原料气氢碳比增加
这是因为氧化物颗粒越小，氧空位越丰富。这个结 到 4∶1 时，虽然 CO 转化率仍在增加，但由于 H 2
果与晶体粒径（表 1）变化规律相符合。但从整体 比例增加，低碳烯烃的选择性有所下降，低碳烷烃
上来看，煅烧温度对缺陷氧含量的影响不大。 的选择性和 C 5+ 烃类的选择性有所增加，因此低碳烯
2.3 反应条件优化 烃的收率稍有下降。同时随着原料气氢碳比的增加，
双功能催化剂一步法反应需要金属氧化物和分 副产物 CO 2 选择性略有增加后降低至 3.59%。这是
子筛协同作用。在此耦合体系下，两种催化剂所需 因为在高氢碳比下，大量的 H 2 有利于逆水煤气的进
的最佳反应条件有所不同。为达到最佳催化效果， 行，体系中的 CO 2 被 H 2 还原为 CO 继续反应，大大
本工作探究了不同反应条件下煅烧温度 550 ℃的共 降低了 CO 2 的选择性。因此，选择最佳原料气氢碳
沉淀法产物（InZr-500 ℃）与自制 SAPO-34 分子筛 比为 3∶1。
耦合的催化效果。
2.3.1 反应空速
探究了反应空速对催化效果的影响，结果见图 9。

反应条件：3 MPa、400 ℃、GHSV=2000 mL/(g cat·h)、氧化物与
分子筛质量比 1∶1
图 10 原料气氢碳比对催化效果的影响
Fig. 10 Effect of hydrogen-carbon ratio of syngas on
反应条件：3 MPa、400 ℃、n(H 2)∶n(CO)=1∶1、氧化物与分 catalytic performance
子筛质量比为 1∶1
图 9 空速对催化效果的影响 2.3.3 氧化物与分子筛质量比
Fig. 9 Effect of space velocity on catalytic performance 探究了氧化物与分子筛质量比对催化效果的影

由图 9 可知，随着空速的增加，催化剂达到稳 响，结果见图 11。

定催化效果的速度加快，CO 的转化率逐渐降低，
CO 2 和低碳烷烃的选择性降低，甲烷的选择性先降
低后略有增加，而低碳烯烃的选择性先增加后降低，
高值产物（C 5+ 烃类）的选择性逐渐增加，低碳烯烃
的收率呈先增加后降低的趋势。在空速为 2000
mL/(g cat ·h)时，低碳烯烃的收率可达 13.33%。这是
因为较长的接触时间有利于合成气转化，但是接触
时间过长会导致反应系统中合成气的量减少，对目
标产物选择性产生负面影响，从而影响目标产物的

收率 [18] 。接触时间增加可以显著提高低碳烯烃的选
反应 条件： 3 MPa 、 400 ℃、 n(H 2) ∶ n(CO)=3 ∶ 1 、 GHSV=
择性，但当接触时间继续增加时，导致低碳烯烃的 2000 mL/(g cat·h)
选择性受到加氢作用的影响而有所下降，低碳烷烃 图 11 氧化物与分子筛质量比对催化效果的影响
的选择性有所增加。因此，选择最合适的空速为 2000 Fig. 11 Effect of InZrO x to SAPO-34 of mass ratio on
catalytic performance
mL/(g cat ·h)。
2.3.2 原料气 H 2 /CO 物质的量比（简称为氢碳比） 由图 11 可知，随着氧化物占比的增加，CO 转
探究了原料气氢碳比对催化效果的影响，结果 化率先增加后有所下降。当氧化物与分子筛质量比
见图 10。由图 10 可知，随着原料气氢碳比的增加， 为 1∶1 时，氧化物的转化能力已经达到了极限值，
CO 转化率逐渐增加，低碳烯烃的选择性先降低后增 CO 转化率高达 66.29%；继续提高氧化物占比，CO
加至 43.05%，C 5+ 烃类的选择性逐渐降低，低碳烯 转化率反而因为分子筛的占比减小，已生成的中间