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自能源危机以来，通过F-T合成将天然气、煤层气转化为液体燃料的工艺过程始终吸引着科学家们的注意。在F-T合成催化体系中，钴基催化剂因其低水煤气变换活性、高重质饱和烃选择性及较高的颗粒强度等优点已经成为最重要的催化体系之一，受到目前世界各大石油公司的极大关注。然而，钴的价格比较昂贵，致使频繁的更换催化剂很不现实，所以在工业固定床应用中，开展对钴基催化剂的失活研究，提高催化剂的稳定性以降低催化剂使用成本，具有非常重要的现实意义。本论文主要选用Co/SiO2催化剂为研究对象，探讨了钴基催化剂在固定床中F-T合成的失活行为，以期能为钴基催化剂的工业应用提供一定的理论指导。
本论文催化剂采用初始湿法浸渍制备，催化剂在盐浴固定床反应器中接近工业条件下进行评价，并且运用BET、XRD、TPR、H2-TPD、XPS、in-situ FTIR及表面反应等手段对催化剂进行了表征。
本论文工作主要包括以下内容：
(1)在纯合成气中，考察了Co/SiO2催化剂的稳定性。结果发现钴晶粒长大和硅酸钴/水合硅酸钴物种的生成是该催化剂失活的原因。将水引入原料气中，发现水的加入加速了催化剂失活，经过表征发现水的加入促进了催化剂上钴晶粒的长大和硅酸钴/水合硅酸钴物种的生成，因此认为Co/SiO2催化剂的失活最终与水相关：反应时间越长，生成的水越多。
(2)将甲醇加入到原料气中，发现甲醇在催化剂上先生成CH3O-和H2O，然后CH3O-同H2反应生成CH4，导致催化剂上CH4和H2O的选择性增加；同时发现有水煤气变换反应发生；在甲醇加入时，会导致催化剂发生瞬时的氧化。另外，甲醇的加入导致Co/SiO2催化剂活性快速的下降，源于金属钴晶粒的长大和硅酸钴/水合硅酸钴物种的生成，加入的甲醇越多，钴晶粒长大和硅酸盐物种生成越多。甲醇对催化剂的影响本质上同水一样。
(3)在不同的反应条件下Co/SiO2催化剂表现出不同的稳定性。原料气氢碳比越高，催化剂失活越快，实验结果表明高的氢碳比容易引起更多的硅酸钴/水合硅酸钴物种的生成，但对钴晶粒的长大没有太大的影响；此外发现，硅酸盐物种的生成主要在催化剂小钴晶粒或表面上而非在大晶粒或体相上。另外，反应温度越高，催化剂也失活越快。而反应温度主要影响钴晶粒长大，对硅酸盐物种的生成影响并不明显，反应温度越高，越易促进钴晶粒长大，催化剂失活越快。
(4)对不同载体负载的钴基催化剂进行F-T合成反应，结果发现，各催化剂初活性表现为：Co/ZrO2＞Co/TiO2＞Co/SiO2＞Co/Al2O3;C5+选择性顺序为：Co/Al2O3＜Co/SiO2＜Co/ZrO2＜Co/TiO2；稳定性顺序为：Co/Al2O3＞Co/ZrO2＞Co/SiO2＞Co/TiO2。初活性的不同源于CO解离的程度不同；而选择性与催化剂孔径大小有关，孔径越大越利于重质烃的生产，同时甲酸盐物种可能参与了甲烷的生成；向各反应中引入水蒸汽，结果发现各催化剂上的钴都发生了瞬时氧化及金属钴晶粒的长大，除了Co/SiO2催化剂其它催化剂上都未发现相互作用物种，因此认为钴晶粒长大为各催化剂的失活原因。除去有相互作用物种生成的Co/SiO2催化剂，发现催化剂的钴晶粒大小顺序与稳定性一致，说明在没有相互作用物种生成的情况下，钴晶粒越大，催化剂稳定性越差。