Ni-Mo基雙金屬耐硫甲烷化催化劑研究.pdf

1、中國能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是“富煤、貧油、少氣”，因此煤制天然氣不僅可以實(shí)現(xiàn)煤炭資源的清潔高效利用，還能夠滿足我國對(duì)天然氣日益增長的需求。煤制天然氣一般要經(jīng)過氣化/熱解、合成氣變換、脫硫脫碳、甲烷化、深加工等工藝過程。Ni基催化劑由于其較高的催化活性和較低的價(jià)格而廣泛應(yīng)用于合成氣甲烷化過程，但其對(duì)原料氣中的 H2S十分敏感，容易發(fā)生硫化而失活，所以在脫硫單元合成氣一般要經(jīng)過精脫硫而使H2S含量低于0.1-0.02 ppm。為了縮短工藝流程，降低

2、運(yùn)行成本，本論文通過在Ni基催化劑中添加Mo，來提高其耐硫性能。
　　首先，采用沉淀-浸漬法合成了15Ni/Al2O3和15Ni-5Mo/Al2O3催化劑，在常壓，反應(yīng)溫度550℃，原料氣n（H2）：n（CO）：n（N2）=3：1：1，催化劑0.5g，原料氣速120 L/(g·h)的條件下，分別對(duì)兩個(gè)催化劑催化活性和穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，Mo的引入使得催化劑的初始活性下降，但由于Ni-Mo復(fù)合相態(tài)的生成，催化劑15Ni-5M

3、o/Al2O3的耐硫穩(wěn)定性明顯優(yōu)于15Ni/Al2O3；通過對(duì)反應(yīng)前后催化劑表征發(fā)現(xiàn)，Mo的引入能夠增強(qiáng)催化劑耐硫穩(wěn)定性的主要原因是其能夠增強(qiáng)活性組分Ni的分散程度，并形成一定比例的復(fù)合型Ni-Mo。
　　考慮到以γ-Al2O3為載體的Ni-Mo雙金屬催化劑耐硫性能并不十分理想且活性較低，本論文對(duì)比了6種載體所合成的15Ni-5Mo雙金屬催化劑，發(fā)現(xiàn)催化劑的耐硫穩(wěn)定性：Ni-Mo/MCM-41> Ni-Mo/Kaolin>Ni-M

4、o/USY>Ni-Mo/Al2O3>Ni-Mo/NaY>Ni-Mo/PB（擬薄水鋁石Pseudo Bohemite，簡(jiǎn)稱PB），且以MCM-41為載體的催化劑性能最接近商用催化劑（28Ni-5Mo/Al2O3）；對(duì)比各催化劑的表征結(jié)果可以看出以MCM-41為載體的催化劑活性組分Ni分散較均勻且Ni顆粒較小，可以推斷出Ni和Mo的相互作用較為充分，因此其耐硫性能和催化穩(wěn)定性較優(yōu)，故選擇MCM-41為催化劑載體并進(jìn)行下一步研究。
　　

5、以MCM-41為載體合成一系列不同Ni/Mo比的催化劑，通過對(duì)比各催化劑的活性評(píng)價(jià)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)隨著Mo含量的提升，催化劑的耐硫性能和催化穩(wěn)定性能有顯著提升，5％Mo的催化劑在反應(yīng)過程中，隨著與H2S接觸時(shí)間的增加，CO轉(zhuǎn)化率逐漸下降，而10%Mo的轉(zhuǎn)化率則較為穩(wěn)定，6.5%Mo的穩(wěn)定性介于兩者之間；通過對(duì)比不同催化劑的各項(xiàng)表征結(jié)果，Mo的含量越高，Ni分散情況越好，且 Ni-Mo復(fù)合相態(tài)形成的比例越高，這就提高了催化劑的耐硫穩(wěn)定性；此外，