生物質(zhì)燃氣甲烷化催化劑制備及性能研究.pdf

1、采用氣化方式制取生物質(zhì)燃氣，不僅能夠就地取材，變廢為寶，減輕生物質(zhì)廢棄物直接燃燒的污染物排放，還能為小城鎮(zhèn)提供清潔燃氣，改善氣源結(jié)構(gòu)，緩解能源供應(yīng)問題，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。但生物質(zhì)燃氣直接作為城鎮(zhèn)燃氣使用存在熱值偏低而CO含量過高的問題，常采用水氣變換和甲烷化反應(yīng)進行解決。本文以生物質(zhì)氣化燃氣為原料，研究了操作條件對工業(yè)變換和甲烷化催化劑反應(yīng)性能的影響，制備條件和配比對合成催化劑性能的影響，并對生物質(zhì)燃氣直接甲烷化進行了研究。

2、
　　選擇工業(yè)應(yīng)用的TB113型水氣變換催化劑和HTJ-103TH型甲烷化催化劑，研究了操作條件和助劑對兩種催化劑的影響。對TB113型催化劑，溫度和汽氣比的升高有利于變換反應(yīng)進行，空速和催化劑體積則通過停留時間和外擴散影響變換反應(yīng)程度，加入10％Cu助劑會有效提高催化劑活性。對HTJ-103TH型催化劑，在300-450℃，2000-7000h-1條件下，溫度和空速的降低有利于甲烷化反應(yīng)的進行;甲烷化反應(yīng)程度隨入口H2/CO的增

3、大而降低，應(yīng)在保證后續(xù)甲烷化反應(yīng)順利進行的基礎(chǔ)上選擇較低的變換反應(yīng)CO轉(zhuǎn)化率;加入10％Mo助劑有利于提高甲烷化活性。
　　在對工業(yè)催化劑性能研究的基礎(chǔ)上，分別制備了Fe/γ-Al2O3變換催化劑、磁鐵礦變換催化劑和Ni/γ-Al2O3甲烷化催化劑，并研究了制備條件、催化劑組分等對催化劑的影響。實驗結(jié)果表明Fe負載量為50％時Fe/γ-Al2O3催化劑活性最高，Cu、Mn、Ni的加入均能提高催化劑變換反應(yīng)活性;粒徑為0.25-0.

4、45mm的磁鐵礦對變換反應(yīng)具有一定催化作用，能夠滿足甲烷化對變換反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的要求，并可通過負載Fe進一步提高磁鐵礦催化活性。Ni負載量為25％的Ni/γ-Al2O3催化劑具有較好的活性和穩(wěn)定性，450℃焙燒的催化劑比表面積和活性最高，第二組份Mn、Fe加入提高了甲烷化活性，采用Ni、Mn共浸漬法和先浸漬Mn方法制備的催化劑分別具有較好的活性和CH4選擇性。
　　在Ni/γ-Al2O3甲烷化催化劑研究中發(fā)現(xiàn)該催化劑也具有變換功能，由

5、于直接甲烷化反應(yīng)無需外加水蒸氣，不僅能夠降低系統(tǒng)能耗，而且可以簡化工藝流程，節(jié)省設(shè)備投資，故選用性能較好的Ni-Mn/γ-Al2O3催化劑進行生物質(zhì)燃氣直接甲烷化反應(yīng)研究。研究發(fā)現(xiàn)該催化劑具有變換和甲烷化雙功能，在H2/CO小于2時，生物質(zhì)燃氣中適量的含水量有助于CO轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)氣中甲烷含量的提高;水氣變換和甲烷化反應(yīng)的進行會降低反應(yīng)體系的能量利用率，甲烷化反應(yīng)還會降低產(chǎn)氣率，對H2/CO為0.6的生物質(zhì)燃氣，難以通過直接甲烷化調(diào)節(jié)使其滿