Ni基催化劑上合成氣甲烷化的研究.pdf

1、煤制天然氣是煤炭資源制備高附加產(chǎn)品的有效途徑之一，而合成氣甲烷化是煤制天然氣的核心環(huán)節(jié)。目前的工藝技術(shù)為了節(jié)約成本，多采用高溫高壓反應(yīng)，該條件下催化劑容易燒結(jié)和積碳。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，要求催化劑具有穩(wěn)定性的同時(shí)，擁有抗燒結(jié)和抗積碳的性質(zhì)。本文考察了改性的Ni催化劑上合成氣甲烷化的催化性能，并對(duì)催化劑進(jìn)行了穩(wěn)定性測(cè)試。催化劑的活性測(cè)試在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)條件T=200~650℃，P=1.5 MPa（表壓），GHSV=10000 h-1

2、，H2/CO=3。采用N2吸附脫附、X射線衍射（XRD）、H2程序升溫還原（H2-TPR）、熱重分析（TG）等對(duì)催化劑進(jìn)行了表征分析。主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　1.在不同TiO2含量的催化劑Ni/TiO2-Al2O3（Ni/xTA）上，對(duì)其進(jìn)行活性評(píng)價(jià)。催化性能隨 TiO2含量的增加增強(qiáng)；當(dāng)TiO2含量的為20 wt％時(shí)，催化劑在200℃-650℃時(shí)表現(xiàn)出了較好的CO轉(zhuǎn)化率和較高甲烷收率。同時(shí)，對(duì)催化劑Ni/Al2O3和Ni/

3、20TA分別在不同溫度下進(jìn)行焙燒，考察焙燒溫度對(duì)催化劑性能的影響。催化劑活性隨焙燒溫度升高而降低。表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高溫下 NiO與載體Al2O3生成較多的鎳鋁尖晶石，其在催化中難以被還原，會(huì)導(dǎo)致催化劑活性降低。
　　2.對(duì)催化劑Ni/20TA和Ni/Al2O3進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，100 h穩(wěn)定性測(cè)試中催化劑活性都有所下降，但是，Ni/Al2O3催化劑下降明顯，Ni/20TA催化劑相對(duì)穩(wěn)定。TG結(jié)果表明，Ni/20TA具有比較好

4、的抗積碳性能。
　　3.采用共浸漬法制備了含有不同類(lèi)型助劑（La2O3，MoO3，CoO）的催化劑M-Ni/TiO2-Al2O3，并對(duì)不同助劑含量的催化劑進(jìn)行了活性評(píng)價(jià)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三種助劑的加入提高了催化劑的CO轉(zhuǎn)化率，其中La2O3和MoO3助劑對(duì)催化劑性能的提高比較明顯。對(duì)Ni/20TA和4Mo-Ni/20TA催化劑進(jìn)行了100 h反應(yīng)穩(wěn)定性的比較，結(jié)果表明催化劑4Mo-Ni/20TA的穩(wěn)定性很好。表征結(jié)果顯示，MoO3助劑的加