首页 > 学术论文

甲烷裂解高效催化剂制备

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:16:25
热度:

甲烷裂解高效催化剂制备【摘要】:采用浸渍法以Al_2O_3、MgO、TiO_2、CeO_2、Diamond、SiC粉末为载体,Ni(NO_3)_2·6H_2O溶液为浸渍液制备了不同

【摘要】: 采用浸渍法以Al_2O_3、MgO、TiO_2、CeO_2、Diamond、SiC粉末为载体,Ni(NO_3)_2·6H_2O溶液为浸渍液制备了不同负载量的Ni基催化剂。XRD分析表明,负载在载体表面的硝酸镍经焙烧、还原后,Ni~(2+)全部被还原成Ni~0;比表面积分析表明,六种载体材料中,无定型Al_2O_3的比表面积为103.39m~2/g,其余均小于10m~2/g,载体负载金属Ni后,比表面积发生了变化,除40Ni/Al_2O_3的比表面积降低之外,其它催化剂的比表面积均出现增加的趋势;通过SEM对催化剂的微观形貌观察发现,在比表面积较大的Al_2O_3载体上制备的催化剂,表面活性组分Ni分布比较均匀,在比表面积较小的载体上制备高负载量的催化剂,活性组分Ni在其表面分布不均。 在固定床石英管反应器中考察了催化剂的性能,分别研究载体、Ni负载量、温度、空速等因素对催化剂活性的影响。结果表明:在600℃、12000ml·g~(-1)·h~(-1)空速条件下,120min内催化剂的活性顺序为:33Ni/O-Diamond<40Ni/SiC<40Ni/CeO_2<40Ni/TiO_2<41.2Ni/MgO<40Ni/Al_2O_3,比表面积越大的载体制备的催化剂活性越高;甲烷的初始转化率随温度的升高而增大,反应温度太高导致催化剂催化活性迅速降低,40Ni/Al_2O_3在650℃保持较高的催化活性,120min内甲烷的转化率达到57%;甲烷的转化率随空速的降低而增加,低空速可以提高甲烷的转化率但不利于提高产物的产量,高空速导致催化剂迅速失活,40Ni/Al_2O_3在高空速(GHSV=48000ml·h~(-1)·g~(-1))条件下使甲烷转化率达到52%,120min内催化剂的活性没有变化。 对40Ni/SiC、40Ni/TiO_2、40Ni/Al_2O_3三种催化剂的寿命进行了考核,结果表明:在600℃,12000ml·h~(-1)·g~(-1)空速条件下,三种催化剂能够长时间(>7h)维持催化活性,40Ni/Al_2O_3催化活性明显高于40Ni/SiC和40Ni/TiO_2,能够8h维持在45%以上,且催化活性没有降低的趋势。40Ni/Al_2O_3在650℃,空速48000ml·h~(-1)·g~(-1)条件下,7h内转化率最高达到54%。 反应条件对碳产物形貌影响较大。受反应温度的影响,在Ni/O-Diamond催化剂上碳的形貌有的呈纤维状生长,有的以团粒状包裹在活性金属Ni的周围,而在40Ni/Al_2O_3催化剂上,碳生成物均呈纤维状结构生长。温度和空速影响碳纤维的直径大小,温度越高、空速越大,生成的碳直径越小。研究认为,如何维持碳生成速率与碳在Ni中体相扩散和迁移速率平衡,决定了碳生成物的形貌。 通过假定甲烷裂解反应机理,借助于吸附、脱附以及表面反应速率的规律推导出速率方程,通过建立动力学方程验证了甲烷裂解机理遵循假定的模型,证实甲烷在40Ni/Al_2O_3催化剂上裂解反应以第一步脱氢为速率控制步骤。 【关键词】:甲烷裂解 催化剂 浸渍法 活性
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O643.36
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-9
  • 第一章 绪论9-22
  • 1.1 甲烷催化裂解制氢研究背景9-10
  • 1.2 催化剂及催化作用10-12
  • 1.2.1 催化剂的定义及组成10
  • 1.2.2 固体催化剂的制备10-11
  • 1.2.3 催化作用的一般原理11-12
  • 1.3 甲烷催化裂解制氢的现状12-21
  • 1.3.1 甲烷催化裂解催化剂及其制备方法的选择13-15
  • 1.3.2 活性金属的选择15-17
  • 1.3.3 载体的选择17-18
  • 1.3.4 反应条件对甲烷裂解反应的影响18-19
  • 1.3.5 其它因素的影响19-20
  • 1.3.6 催化剂的失活与再生20-21
  • 1.4 研究目的和意义21
  • 1.5 研究内容21-22
  • 第二章 催化剂制备与表征22-36
  • 2.1 引言22
  • 2.2 催化剂制备22-26
  • 2.2.1 催化剂制备材料的选择22-23
  • 2.2.2 浸渍法制备Ni/Al_2O_3、Ni/MgO、Ni/TiO_2、Ni/CeO_2、Ni/SiC催化剂23-24
  • 2.2.3 浸渍法制备Ni/O-Diamod催化剂24-25
  • 2.2.4 催化剂干燥和焙烧25-26
  • 2.3 催化剂表征26-34
  • 2.3.1 氧化金刚石表面XPS分析26-27
  • 2.3.2 催化剂比表面积、孔结构的测定及分析27-30
  • 2.3.3 催化剂SEM和EDS分析30-33
  • 2.3.4 催化剂XRD分析33-34
  • 2.4 讨论34-35
  • 2.5 小结35-36
  • 第三章 催化剂性能评价与测试36-50
  • 3.1 实验装置36-37
  • 3.2 反应器装置37-38
  • 3.3 实验步骤和实验内容38-39
  • 3.3.1 实验步骤38
  • 3.3.2 实验内容38-39
  • 3.4 实验结果39-45
  • 3.4.1 载体对甲烷转化率的影响39
  • 3.4.2 Ni负载量对甲烷转化率的影响39-40
  • 3.4.3 反应温度对甲烷转化率的影响40-41
  • 3.4.4 空速对甲烷转化率的影响41-43
  • 3.4.6 催化剂寿命考核43-44
  • 3.4.7 催化剂性能对比44-45
  • 3.5 讨论45-49
  • 3.5.1 反应器的选择45-46
  • 3.5.2 载体对甲烷转化率的影响探讨46-47
  • 3.5.3 Ni与载体间相互作用47-48
  • 3.5.4 温度对甲烷转化率的影响探讨48-49
  • 3.6 小结49-50
  • 第四章 催化剂积碳与失活研究50-57
  • 4.1 反应温度对碳产物形貌的影响50-53
  • 4.2 空速对碳产物形貌的影响53-54
  • 4.3 催化剂失活分析54-56
  • 4.4 小结56-57
  • 第五章 催化剂催化反应机理探讨57-62
  • 5.1 甲烷裂解反应动力学数据的测定57-58
  • 5.2 内扩散和外扩散的消除58
  • 5.3 甲烷在催化剂表面的活化58-59
  • 5.4 机理模型速率方程的建立59-61
  • 5.5 小结61-62
  • 第六章 结论和展望62-65
  • 致谢65-66
  • 参考文献66-70
  • 附录70


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

化学回热循环与水系统仿真研究    杨仁

化学回热系统实验研究    韩君

催化裂解甲烷制备一维纳米网状碳材料    裴海芹,崔兰,李海燕,乔亚莉,崔屾

催化裂解CH_4制备不同形貌的碳纳米管    吴国涛,朱光明,尤金跨,林祖赓

流化床中甲烷催化裂解制备碳纳米管和氢气    刘唐,骞伟中,汪展文,魏飞,金涌,李俊诚,李永丹

催化裂解CH_4制备碳纳米管的影响因素    陈程雯,蔡云,林银钟,林敬东,陈鸿博,廖代伟

Ni/SiO_2催化剂上甲烷催化裂解制氢    潘智勇,沈师孔

甲烷在活性炭上催化裂解的热重分析    崔一尘,杨旸,蔡宁生,姚强

甲烷在Ni/SiO_2催化剂上裂解制碳纳米管和氢气    李建中,吕功煊,李克

鼓泡流化床中甲烷催化裂解制氢的实验研究    刘少文,陈久岭,曹磊,柳泉润,李永丹

单分散硅溶胶前体制备的Ni/SiO_2催化剂裂解甲烷制氢    李建中,吕功煊,李克

CH_4在Ni-Mg-O催化剂上裂解生长碳纳米管的本征动力学    王毅,周金梅,李清彪,林国栋,张鸿斌

气相生长纳米碳纤维微波衰减性能研究    王红霞;刘代志;陈仁松;

纳米金属催化剂在推进剂中应用进展    康永;

用FeCl_3作催化剂先体制备碳纳米结构    张红丹;邹小平;程进;任鹏飞;李飞;王茂发;朱光;

AP/HTPB复合推进剂用纳米Co粉的制备    邓国栋;刘宏英;段红珍;

相转移催化反应    何艳,齐红

载体对镍催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢反应性能的影响    杨宇,吴绯,马建新

放电等离子体联合其它物化方法控制空气污染研究与进展    赵晓军;马威;程国斌;

电化学电容器碳基电极材料研究进展    赵淑红,吴锋,苏岳锋

纳米碳纤维的制备方法及其吸波特性    信思树,项金钟,吴兴惠

纳米催化剂研究进展    李敏;崔屾;

Ni/Al_2O_3催化裂解甲烷积碳与失活行为研究    张志;唐涛;陆光达;黄火根;秦城;宋江峰;郑少涛;

助剂对催化剂CuO/Al_2O_3/CC活性的影响    董国君;郝树甫;龚凡;

火焰合成纳米碳纤维研究    鲍桥梁;潘春旭;

用FeCl_3作催化剂先体制备碳纳米结构    张红丹;邹小平;程进;任鹏飞;李飞;王茂发;朱光;

纳米碳纤维的批量制备技术与装置研究    张勇

碳纳米管多维多尺度杂化结构的可控制备和形成机理研究    李渭龙

基于Binol和氨基酸的Salen-锰(Ⅲ)手性配合物的合成、表征以及催化性质的研究    陈龙海

铜锌族纳米材料的合成表征与性能研究    陈伟

硫酸亚铁SCR催化剂脱硝机理及制备研究    任雯

纳米碳纤维规整结构催化剂的制备及其流体力学性能研究    曹尧杰

钴基催化剂费托合成反应动力学及浆态床反应器数学模拟    钱炜鑫

顺酐液相加氢镍基催化剂载体与活性组分的协同作用研究    张因

合成邻苯基苯酚的催化剂的制备及性能研究    卫延安

碳纳米管的制备及负载非晶态NiB合金的催化性能的研究    王敏炜

超临界CO_2辅助制备有机/无机纳米复合材料    李宗鹏

纳米碳纤维/蜂窝状堇青石催化剂载体的制备及结构控制    牛鹏星

块状纳米碳纤维及其C/C复合材料的制备研究    王莎莎

添加钒对Pd/Al_2O_3-TiO_2催化剂上醇醛催化氧化性能及表面特性的影响    张娜

多金属氧酸盐催化乙苯液相合成苯乙酮的研究    高云艳

负载型多金属氧酸盐的催化性能研究    王伟平

整体式催化剂中甲苯燃烧反应的数值模拟及其结构优化    王娟

咪唑二羧酸类和芳香多羧酸类金属配合物的合成、晶体结构及性能研究    罗志荣

乙炔选择加氢制乙烯催化剂及反应工艺的研究    赵令玉

吸附法制备蛋壳型Pt、Pd纳米催化剂及催化性能研究    黄钟斌

纯低温余热锅炉和热水闪蒸技术在余热发电中的应用    虞煜磊;罗莎;任强;

天然气CO_2转化化学回热热力循环    曹文;郑丹星;

高湿空气在高温高压区域内的热物性计算及分析    杨文滨,苏明

工质加湿对燃气透平性能的影响分析    杨文滨,苏明

闪蒸技术在余热发电中的应用    胡滨海

单轴恒速燃气轮机及其功热并供装置的变工况显式解析解    张娜,蔡睿贤

基于微燃机的HAT循环变工况性能分析    张士杰;肖云汉;

基于甲醇化学链燃烧的新型燃气轮机间冷循环    张筱松;金红光;洪慧;韩巍;

压气机特性通用数学表达式    张娜,林汝谋,蔡睿贤

化学回热循环的热力学优化    肖云汉,蔡睿贤,林汝谋

航空发动机及控制系统建模与面向对象的仿真研究    周文祥

湿空气透平(HAT)循环饱和器若干问题的研究    李一兴

微型燃气轮机冷热电联供系统集成与性能仿真研究    杨锦成

焦炉煤气与气化煤气基焦炭、化工与动力多联产系统及集成机理    孙士恩

基于联合循环的燃气轮机动态模型与仿真    高阳

MSF系统建模与仿真    冼海珍

应用天然气重整技术的新型动力系统研究    徐威

生物质能利用BI/STIG系统性能的研究    李海英

单轴燃气轮机动态仿真    刘喜超

气垫船用三轴燃气轮机推进系统动态性能研究    肖琳

面向对象的航空发动机性能仿真系统设计与实现    徐鲁兵

基于微型燃气轮机的冷热电联产系统仿真    张泰岩

舰船双轴燃气轮机性能仿真    贾省伟

HAT循环饱和器性能研究    刘春琪

ICR循环燃气轮机的仿真研究    马晓峰;刘国库;王绍忠;杨仁;

增压锅炉用涡轮增压机组的性能匹配仿真研究    付强

燃气轮机加级方案研究及气动设计    许天帮

太阳能布雷顿热机发电系统仿真研究    张建国

燃机部件特性计算及先进循环性能仿真    陈极有

微型燃气轮机改进回热方案总体性能仿真研究    刘哲昊

流化床反应器中Ni/γ-Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气    季亚英,李文钊,徐恒泳,陈燕馨

利用沸腾床反应器制备碳纳米管    刘宝春,唐水花,高利珍,梁奇,张伯兰,瞿美臻,熊贵志,于作龙

氦气压力对碳纳米管形成的影响    张海燕,王登玉,陈宝琼,彭少麒

纳米碳管的孔结构、相关物性和应用    杨全红,刘敏,成会明,王茂章

催化剂制备条件对碳纳米管的影响    李凤仪,彭年才,王敏炜,魏任重

催化裂解CH_4制备不同形貌的碳纳米管    吴国涛,朱光明,尤金跨,林祖赓

低温催化裂解烷烃法制备碳纳米管    陈萍,王培峰,林国栋,张鸿斌,蔡启瑞

催化裂解CH_4或CO制碳纳米管结构性能的谱学表征    陈萍,张鸿斌,林国栋,蔡启瑞

拉曼光谱在癌症诊断中的应用    汪兆平,韩和相,李国华

纳米碳管的制备    吕德义,陈万喜,徐铸德

低镍催化剂上的二氧化碳甲烷化    王文均,胡常伟,陈豫

大化肥煤代油工程甲烷化精制工艺流程的设计    章日让

立米级煤气耐硫甲烷化试验研究    裘培铭,郭可失,赵秀芳,郁正容

直接甲烷化用于城市煤气的生产    李慧民

La_2O_3对Ni-Mo/γ-Al_2O_3催化剂CO和CO_2甲烷化的影响    罗来涛,王敏炜,李凤仪,王继军

MoO_3对Ni-La/r-Al_2O_3催化剂上CO和CO_2甲烷化性能的影响    王敏炜,罗来涛,李凤仪,王继军

Sm_2O_3 对Ni/sepiolite甲烷化催化剂的影响(英文)    罗来涛,李松军,邓庚凤

等高压甲醇甲烷化技术的应用    王日洪,周传华

低温甲烷化催化剂的研制    徐霖,余金华

我厂甲烷化换热器爆破原因分析    张全;

联醇工艺在合成氨厂中的应用    蒋先伦;

酒精废水的甲烷化应用    黄益平;古共伟;叶易春;夏伟;徐景富;杨勇;刘毅;邹鑫;

NiFe_2O_4铁氧体气凝胶催化二氧化碳甲烷化    魏磊;杨巧珍;

焦炉气制甲醇与天然气的比较    王大军;张新波;李煊;李泽军;成雪清;王晓东;古共伟;

低温水解二硫化碳催化剂    王丽;李福林;吴迪镛;王树东;袁权;

鄂尔多斯盆地北部上古生界天然气的地球化学研究    杨华;张文正;李剑锋;昝川莉;

原料及动力结构调整项目技术及节能优势分析    何闯;康亚立;刘高梅;

常温精脱硫技术的最新进展    孔渝华;王先厚;李仕禄;胡典明;肖安陆;李木林;张清建;陈健;

甲烷二氧化碳重整用催化剂及其辉光放电等离子体强化制备和研究    储伟;郭芳;龙毅;戴晓雁;

氮肥厂供热系统应以化工废热为热源    何福舜;

低温甲烷化煤制天然气显优势    楼韧

法采用甲烷化处理城市垃圾    杨骏

等高压甲醇甲烷化专利技术获突破    特约记者 董万森

煤制天然气技术需要创新    记者 张兴刚

煤变气大戏可开锣    顾锦龙

三星期让垃圾变害为宝    记者 杨骏

正元化肥一盏电灯倡节约 两亿投资搞技改    记者 商棠通讯员 马利强

柏坡正元公司年底实现污水零排放    马利强

全省首个焦炉煤气甲烷化项目在沁县开工    记者 张海霞

应用“醇烷化”新技术 山东联盟化工节能降耗获突破    本报记者 陈祎淼

钌基氨合成催化剂载体活性炭甲烷化反应机理及其抑制的研究    祝一锋

等离子体催化二氧化碳经甲烷化制C_2烃反应的研究    代斌

厌氧氨氧化甲烷化反硝化耦合的机理及动力学研究    祖波

UASB-MBR工艺短程硝化—同时甲烷化反硝化研究    安莹玉

一步合成二甲醚催化过程开发及CO_2的H_2助活化与转化研究    费金华

铁强化微生物—电催化厌氧污水处理技术的研究    张景新

抑制溶损反应改善焦炭热性质    张群

生物预处理玉米秸秆厌氧干发酵特性及沼渣基质利用的研究    赵玲

餐厨垃圾制沼及膜法沼气提纯一体化系统设计及理论研究    尼姝丽

负载钌催化剂的二氧化碳加氢性能研究    易丽丽

助剂和制备方法对钌基氨合成催化剂活性与甲烷化的影响    毛树禄

EGSB与BAF耦合的废水处理新工艺及其影响因素    阎青

基于FISH技术的秸秆干发酵中微生物动态变化的研究    申瑞霞

泔脚厌氧发酵产氢的研究    蒲贵兵

上海市河网水体溶存氧化亚氮和甲烷的时空分布及排放通量    虞中杰

甲烷作为反硝化碳源初步试验研究    赵志军

堇青石载体的改性处理及整体式钌/堇青石氨合成催化剂的研究    王建梅

木薯渣厌氧发酵制取沼气的研究    刘坚

EGSB反应器中皮革废水甲烷化、反硝化和厌氧氨氧化耦合研究    戚绪亮