Ni-γ-Al2O3整體式催化劑上甲烷三重整反應特性研究.pdf

1、甲烷三重整反應(TRM)是利用氣體CH4、CO2、O2、H2O同時發(fā)生重整得到合成氣的過程，該工藝過程不僅可以處理工業(yè)廢氣降低CO2的排放，還可以得到滿足制取甲醇、二甲醚等下游產(chǎn)品的合成氣。TRM反應具有過程能效高、催化劑積炭量少和產(chǎn)物合成氣的，n(H2)/n(CO)值(1.5～2)合適的優(yōu)點。整體式催化劑較傳統(tǒng)的顆粒堆積式催化劑具有床層壓降低、傳質(zhì)效率高的優(yōu)勢，適合于高空速的工藝過程。本文以堇青石蜂窩陶瓷基體為第一載體，以γ-Al2O

2、3涂層為第二載體，以Ni為活性組分，制備了一系列Ni基整體式催化劑，并從如下幾個方面進行了研究：
　　 采用平衡常數(shù)法對TRM反應過程進行了熱力學分析。從理論上研究了反應溫度、反應壓力及反應原料進氣組分對TRM重整反應的影響。計算結果顯示，反應溫度的升高有利于TRM反應的正向進行，CH4和CO2的轉化率升高。反應壓力的增大會抑制反應的正向進行，因為TRM反應是體積增大的反應。O2含量的增加使CH4轉化率升高而使CO2轉化率降低，

3、H2和CO的收率均下降，且對合成氣n(H2)/n(CO)值基本不起調(diào)節(jié)作用。水蒸氣含量增加有助于CH4-H2O重整反應的進行，CH4轉化率和H2產(chǎn)量升高，n(H2)/n(CO)值增大。
　　 優(yōu)化了針對TRM反應的Ni基整體式催化劑的制備工藝。實驗結果表明，固含量中膠聯(lián)劑為5％-硝酸濃度為10％及膠聯(lián)劑為10％-硝酸濃度8％均使得涂層漿料具有較佳的涂覆效果；650℃左右焙燒的催化劑催化性能較佳；Ni的負載量在10wt％左右時TR

4、M反應的催化性能較好，并且連續(xù)運行50h不失活。
　　 在10wt％ Ni/γ-Al2O3-650℃焙燒整體式催化劑上考察了反應條件對催化效果的影響。實驗結果表明，反應溫度升高可以提升CH4和CO2的轉化率，當達到850℃后轉化率趨于穩(wěn)定。隨著空速從30000h-1增加到150000h-1，CH4和CO2的轉化率先下降，然后趨于平緩，而，n(H2)/n(CO)值隨空速的增大，先升高后趨于不變。過多的O2含量雖然能使CH4的轉化率