熱解煤氣下水煤氣變換反應(yīng)催化劑的制備及表征.pdf

1、在眾多煤化工工藝中，煤熱解能夠?qū)⒌碗A煤分質(zhì)利用，生成煤焦油、粗煤氣及焦炭從而能夠有效利用資源，然而低階煤在熱解過(guò)程中會(huì)生成大量的廢水，給后續(xù)處理工段造成較大的壓力，本文期望在煤熱解工段后附加變換反應(yīng)工段，通過(guò)變換反應(yīng)將熱解煤氣中的CO及水蒸氣去除。
　　然而熱解煤氣具備溫度較高，焦油成分復(fù)雜等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的商用變換反應(yīng)催化劑不適用于該反應(yīng)體系中。本文通過(guò)檸檬酸絡(luò)合法制備ABO3鈣鈦礦型催化劑用于變換反應(yīng)。比較了不同檸檬酸與金屬離子配

2、比以及不同焙燒溫度對(duì)催化劑活性劑晶型結(jié)構(gòu)的影響。然后用Fe、Ni、Co來(lái)取代LaBO3催化劑B位，考察了不同反應(yīng)溫度、汽氣比、空速以及壓力等操作條件對(duì)催化劑活性的影響。又分別用Sr(NO3)2、Ni(NO3)3等物質(zhì)對(duì)鈣鈦礦型催化劑的A位、B位進(jìn)行部分取代，研究探索了不同摻雜量下催化劑的活性變化。催化劑的比表面積通過(guò)BET來(lái)檢測(cè)，通過(guò)XRD確定其晶相結(jié)構(gòu)，使用熱重分析儀來(lái)考察催化劑的積炭量。
　　當(dāng)檸檬酸與金屬離子配比為1∶1、1

3、.5∶1、2∶1時(shí)制備出的催化劑均能出現(xiàn)具有LaFeO3鈣鈦礦晶相結(jié)構(gòu)的特征峰，且催化劑活性變化不大。當(dāng)焙燒溫度為550℃并不能制備出具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的催化劑。
　　LaFeO3催化劑的活性較低，但是其催化選擇性非常好，在各溫度點(diǎn)下均沒(méi)甲烷副反應(yīng)產(chǎn)物生成，在650℃條件下轉(zhuǎn)化率最高至73.9％。LaNiO3的催化活性最高，在500℃時(shí)CO轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)到94.5％，但是有大量甲烷副反應(yīng)產(chǎn)物的生成，LaCoO3催化劑CO轉(zhuǎn)化率相比其它

4、催化劑而言較低，且有甲烷副反應(yīng)產(chǎn)物的生成。
　　汽氣比的增加能促進(jìn)變換反應(yīng)向右移動(dòng)，抑制催化劑副反應(yīng)產(chǎn)物的生成。壓力為0.2～0.6MPa變換反應(yīng)CO轉(zhuǎn)化率隨著壓力的增加而逐漸增加，隨后保持穩(wěn)定。空速大于6000h-1催化劑CO轉(zhuǎn)化率下降明顯。
　　通過(guò)檸檬酸溶膠法能制備出LaFe(1-x)NixO3、La(1-x)SrxFeO3催化劑，并沒(méi)有破壞鈣鈦礦晶相結(jié)構(gòu)，然而催化劑的晶粒尺寸均隨著摻雜量的增加而逐漸降低。制備的LaF

5、e(1-x)NixO3五種催化劑的水煤氣變換的活性大小順序?yàn)長(zhǎng)aFe0.5Ni0.5O3＞LaFe0.7Ni0.3O3＞LaFe0.6Ni0.4O3＞LaFe0.8Ni0.2O3＞LaFe0.9Ni0.1O3，且催化劑隨著Ni含量的增加甲烷、乙烯等副反應(yīng)產(chǎn)物也在相應(yīng)增加。而Sr含量的摻雜不影響催化劑副反應(yīng)產(chǎn)物的生成，當(dāng)x≥0.3時(shí)，XRD圖譜中有SrCO3衍射峰出現(xiàn)，部分Sr元素并未進(jìn)入鈣鈦礦A位取代La元素，制備得五種催化劑活性La0