一氧化碳甲烷化反应的研究

【摘要】：以煤为原料通过CO_甲烷化反应生产天然气具有热值高、转化率高、经济效益好和工艺路线简单等优点,并可作为生产替代日趋紧张的石油资源的重要手段,已越来越受到人们的关注,因此,对CO_甲烷化反应进行研究,将具有战略意义。 本文考察了La_2O_3和TiO_2含量对NiO_/Al_2O_3催化剂CO_甲烷化催化性能的影响,并采用BET、XRD、H_2化学吸附、TPR、TG/DTA等手段对其进行了表征。活性测试结果表明:在NiO_/Al_2O_3中添加少量La时,其CO_甲烷化性能有明显的改善;当La含量为3%,反应温度在400℃时,其CO_的转化率为98%,CH4选择性为96%;该催化剂在264 h的稳定性测试中,CO_转化率基本保持在98%左右,而选择性在200 h后有略微下降,但仍保持在96%左右。在NiO_/Al_2O_3中添加TiO_2时,其CO_甲烷化性能也有一定的改善;当TiO_2含量为30%时,反应温度在450℃时,其CO_的转化率为100%,CH_4选择性为85.5%。在NiO_/Al_2O_3-TiO_2体系中添加少量的La时,在350 h的稳定性测试中,CO_转化率为100%,选择性保持在98.5%左右,其表现出优良的稳定性和抗积碳能力。催化剂的表征结果显示出:La_2O_3和TiO_2加入,能抑制镍铝尖晶石NiAl_2O_4物种的生成,增加Ni催化剂表面H_2的吸附能力和Ni的分散度,提高催化剂的CO_甲烷化活性。 【关键词】：甲烷化 镍基催化剂 La TiO_2 一氧化碳
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TQ203
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 前言8-9
• 第一章 文献综述9-23
• 1.1 煤制天然气的意义9-10
• 1.2 煤制天然气工艺10-13
• 1.2.1 托普索甲烷化循环工艺技术11-12
• 1.2.2 DAVY 公司甲烷化技术（CRG）12
• 1.2.3 冷气循环甲烷化工艺12
• 1.2.4 直接甲烷化工艺12-13
• 1.2.5 国内工艺13
• 1.3 甲烷化催化剂的研究情况13-15
• 1.3.1 活性组分13-14
• 1.3.2 载体14
• 1.3.3 助剂14-15
• 1.4 甲烷化催化剂制备方法15-17
• 1.4.1 浸渍法16
• 1.4.2 机械混合法16
• 1.4.3 共沉淀法16-17
• 1.4.4 溶胶凝胶法17
• 1.5 催化剂活化方法17-19
• 1.5.1 煅烧18
• 1.5.2 还原18-19
• 1.6 一氧化碳甲烷化机理19-22
• 1.6.1 表面碳机理19-20
• 1.6.2 变换-甲烷化反应机理20-21
• 1.6.3 次甲基理论21-22
• 1.7 本论文工作22-23
• 第二章 实验部分23-30
• 2.1 实验试剂及仪器23-24
• 2.2 甲烷化催化剂的制备24-25
• 2.2.1 NiO-La_2O_3/A1_2O_3 催化剂的制备24-25
• 2.2.2 NiO/TiO_2-A1_2O_3 催化剂的制备25
• 2.3 催化剂活性评价25-26
• 2.4 分析方法26-28
• 2.4.1 混合气组分含量的计算26-27
• 2.4.2 相对校正因子的测定27
• 2.4.3 计算公式27-28
• 2.5 催化剂表征28-30
• 2.5.1 比表面积（BET）的测定28
• 2.5.2 X 射线衍射（XRD）分析28
• 2.5.3 程序升温还原（TPR）分析28-29
• 2.5.4 H2化学吸附29
• 2.5.5 热失重（TG）分析29-30
• 第三章 La 对NiO/A1_20_3催化剂甲烷化性能的影响30-39
• 3.1 La 对NiO/A1_20_3催化剂CO 甲烷化反应的影响30-32
• 3.2 助剂La 对NiO/A1_20_3催化剂物化性能的影响32-36
• 3.2.1 催化剂BET 的分析32-33
• 3.2.2 XRD 结果分析33-35
• 3.2.3 TPR 分析35-36
• 3.2.4 H_2的化学吸附36
• 3.3 La3 催化剂稳定性测试36-38
• 3.3.1 催化剂活性随时间的变化36-37
• 3.3.2 TG 分析37-38
• 3.4 小结38-39
• 第四章 TiO_2对NiO/Al_2O_3催化剂CO 甲烷化反应的影响39-51
• 4.1 TiO_2含量对NiO/Al_2O_3催化剂CO 甲烷化反应的影响39-46
• 4.1.1 TiO_2含量对甲烷化催化活性的影响39-41
• 4.1.2 助剂镧对NiO/TiO_2-A1_2O_3催化剂催化活性的影响41-42
• 4.1.3 La3-Ti30 催化剂对CO_2甲烷化反应的影响42-43
• 4.1.4 催化剂BET 的分析43
• 4.1.5 XRD 结果分析43-45
• 4.1.6 TPR 分析45-46
• 4.1.7 H_2的化学吸附46
• 4.2 反应条件对CO 甲烷化反应的研究46-48
• 4.2.1 压力的影响46-47
• 4.2.2 空速的影响47-48
• 4.3 La3-Ti30 催化剂稳定性测试48-49
• 4.3.1 催化剂活性随时间的变化48
• 4.3.2 TG 分析48-49
• 4.4 小结49-51
• 第五章 结论51-52
• 参考文献52-55
• 发表论文和参加科研情况说明55-56
• 致谢56

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