CO2催化加氫制烯烴(CnH2n)是緩解化石能源消耗、實現(xiàn)減排的重要途徑之一。FT轉化路徑(CO2→CO→COnH2n)涉及的主要反應如下:
ⅰ.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH1=41.1kJ?mol-1
ⅱ.nCO(g)+2nH2(g)=CnH2n(g)+nH2O(g)n=2時,ΔH2=-210.2kJ?mol-1
ⅲ.CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)ΔH3=?205.9kJ?mol-1
(1)2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(g)ΔH=
-128.0
-128.0
kJ?mol-1。
(2)有利于提高CO2平衡轉化率的措施有 BD
BD
(填標號)。
A.增大n(CO2):n(H2)投料比
B.增大體系壓強
C.使用高效催化劑
D.及時分離H2O
(3)n(CO2):n(H2)投料比為1:3、壓力為1MPa時,無烷烴產物的平衡體系中CO2轉化率和產物選擇性隨反應溫度變化曲線如圖1。
①有利于短鏈烯烴(n≤4)生成的溫度范圍為 B
B
(填標號)。
A.373~573K
B.573~773K
C.773~973K
D.973~1173K
②計算1083K時,反應ⅰ的Kp=1
1
。
③373~1273K范圍內,CO2的轉化率先降低后升高的原因是 溫度低于723K時,反應ii(放熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率降低;溫度高于723K時,反應i(吸熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率升高
溫度低于723K時,反應ii(放熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率降低;溫度高于723K時,反應i(吸熱反應)占主導地位,溫度升高,CO2轉化率升高
。
(4)FT轉化路徑存在CH4含量過高問題,我國科學家采用Cr2O3(SG)和H-SAPO-34復合催化劑極大提高短鏈烯烴選擇性。CO2在催化劑Cr2O3(SG)表面轉化為甲醇的各步驟所需要克服的能壘及甲醇在H-SAPO-34作用下產生乙烯、丙烯示意圖如圖2。
①吸附態(tài)用*表示,CO2→甲氧基(H3CO*)過程中,HCOO*
HCOO*
的生成是決速步驟(填化學式)。
②H-SAPO-34具有氧八元環(huán)構成的籠狀結構(直徑0.94nm),籠口為小的八環(huán)孔(直徑0.38nm)。從結構角度推測,短鏈烯烴選擇性性提高的原因 短鏈烯烴可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離
短鏈烯烴可順利從H-SAPO-34催化劑籠口八環(huán)孔脫離
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