Исследование характеристик катализаторов на основе железа в синтезе Фишера – Тропша: влияние температуры и промотора

Полностью статья будет опубликована в английской версии журнала «Catalysis in Industry» № 2, 2023 г.

Методом пропитки по влагоемкости были приготовлены катализаторы на основе железа следующего состава: 14%Fe/γ-Al₂O₃, 14%Fe/3%Cu/γ-Al₂O₃, 14%Fe/3%Sn/γ-Al₂O₃ и 14%Fe/3%Cu/1%Sn/γ-Al₂O₃. Катализаторы были охарактеризованы с использованием дифракционного рентгеновского анализа (XRD), индуктивно связанной плазмы (ICP), низкотемпературной адсорбции азота по методу Брунауэра – Эмметта – Теллера (BET), температурно-программируемого восстановления водородом (H2-TPR), полевой эмиссионной сканирующей электронной микроскопии (FE-SEM) и энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDX). Каталитическую активность определяли в реакторе с неподвижным слоем при давлении 2,0 МПа, соотношении H₂ : CO = 1 : 1, объемной скорости подачи газа (GHSV) = 2 л/г_кат ·ч), в диапазоне температур 270–300 °C. Кроме того, было исследовано влияние температуры и промоторов (Cu и Sn) на каталитические свойства. Также были рассчитаны конверсия CO и селективность по продуктам, для чего использовали данные газовой хроматографии (GC). Результаты показали, что промоторы на основе меди и олова увеличивали скорость восстановления Fe₂O₃, обеспечивая создание центров диссоциации H₂. Было также отмечено, что с повышением температуры изменяются конверсия CO и селективность по продуктам. Селективность как метана, так и углеводородов C₂–C₄ уменьшилась, в то время как селективность C₅₊ увеличилась вследствие одновременного использования Cu и Sn для промотирования железного катализатора. Промотор на основе олова увеличил активность катализатора в реакциях Фишера – Тропша (FT) и конверсии водяного газа (WGS).