整体式Ni基催化剂上甲烷部分氧化制合成气

【摘要】：本文采用固定床微型反应装置研究了整体式Ni基催化剂对甲烷部分氧化反应的反应性能,研究了温度、烷氧比、空速等因素对甲烷部分氧化反应性能的影响、助剂和载体对催化剂活性的影响规律,并用BET,TPR,TPD及XRD对催化剂进行了表征。结果表明,Ni负载量为8～12wt%时,催化剂性能最佳。甲烷在催化剂上的单独裂解实验表明整体式Ni/γ-Al2O3催化剂具有较好的活化解离CH4的能力,在700℃时CH4解离为43.6%。温度、烷氧比、空速等因素对反应性能的影响研究表明,催化剂活性随着温度的升高而增加;CH4转化率随着烷氧比的增加而降低;当空速为105h-1时整体式催化剂的催化性能最佳。Ni/γ-Al2O3催化剂经老化后,比表面剧烈下降,孔容变小。老化样品上形成了难还原Ni Al2O4尖晶石,导致反应引发温度升高,催化剂活性下降。添加碱性助剂可抑制副反应(2),提高催化剂的活性和选择性,改善催化剂的高温稳定性。添加2wt%的La2O3或CeO2,可完全抑制副反应(2),使H2的选择性达到100%。助剂La2O3的加入改善了催化剂的还原性能,调变了催化剂的表面性质,并能在高温过程中较好地稳定催化剂,活性测试结果也表明La2O3的助剂效应最佳。以铝锆铈混合氧化物为载体的催化剂,随着载体组成的改变,活性发生变化,当Al2O3:ZrO2:CeO2=95:2.5:2.5时,催化剂表现出优良的反应性能。 【关键词】：甲烷部分氧化 Ni 整体式催化剂 合成气
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 1 前言6-17
• 1.1 甲烷催化部分氧化制合成气研究进展7-16
• 1.1.1 反应器类型8-10
• 1.1.2 催化剂研究10-12
• 1.1.3 反应条件对反应性能的影响12-13
• 1.1.4 反应机理13-15
• 1.1.5 催化反应活性中心15-16
• 1.2 本论文的研究内容16-17
• 2 实验部分17-20
• 2.1 原料与试剂17
• 2.1.1 催化剂制备用原料17
• 2.1.2 气体17
• 2.2 催化剂的制备17
• 2.3 催化剂活性评价17-18
• 2.4 数据处理计算公式18
• 2.5 BET表征18-19
• 2.6 TPR表征19
• 2.7 TPD表征19
• 2.7.1 H2-TPD19
• 2.7.2 CO-TPD19
• 2.8 XRD表征19-20
• 3 结果和讨论20-41
• 3.1 Ni负载量对整体式Ni /γ-Al2O3催化剂活性的影响20-21
• 3.2 CH4在整体式Ni /γ-Al2O3催化剂上的催化裂解21-22
• 3.3 反应条件对整体式Ni /γ-Al2O3催化剂反应性能的影响22-26
• 3.3.1 温度对反应性能的影响22-23
• 3.3.2 CH4 / O2比对反应性能的影响23-25
• 3.3.3 空速对反应性能的影响25-26
• 3.4 老化过程对催化剂的影响26-30
• 3.4.1 催化剂的BET表征26
• 3.4.2 催化剂的XRD表征26-27
• 3.4.3 催化剂的TPR表征27-28
• 3.4.4 催化剂的H2-TPD表征28-29
• 3.4.5 老化对反应引发温度及催化剂反应性能的影响29-30
• 3.5 碱性助剂对Ni /γ-Al2O3整体式催化剂性能的影响30-38
• 3.5.1 碱性助剂对Ni /γ-Al2O3整体式催化剂反应性能的影响30-32
• 3.5.2 催化剂物相表征32-33
• 3.5.3 老化样品活性评价33-34
• 3.5.4 助剂La2O3对催化剂表面性质的影响34-38
• 3.5.4.1 催化剂的BET表征34-35
• 3.5.4.2 助剂La2O3对催化剂还原性能的影响35
• 3.5.4.3 催化剂的TPD研究35-37
• 3.5.4.4 催化剂的XRD研究37-38
• 3.6 以铝锆铈混合氧化物为载体的催化剂38-41
• 3.6.1 铝锆铈混合氧化物载体的组成38
• 3.6.2 载体的比表面数据38-39
• 3.6.3 以铝锆铈混合氧化物为载体的催化剂的反应性能39-41
• 4 结论41-42
• 参考文献42-45
• 致谢45-47

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