合成气制天然气镍基催化剂的研究

【摘要】：本文采用金属镍作为甲烷化反应催化剂的活性中心,对多种改进的催化剂进行了研究。通过考察不同载体制备的催化剂性能,优选出了MgO-Al2O3复合载体。实验得出最优NiO负载量为15%；微量的La203、Ce02能改善催化剂的稳定性、抗积碳和抗烧结的性能。 实验发现沉淀剂的种类对制备镍基催化剂的理化性质和反应性能具有显著影响。通过XRD、H2-TPR、BET、TPD、TPO等方法对不同沉淀剂的催化剂进行表征,结果表明：采用尿素沉淀剂,颗粒的比表面达到223.55m2·g-1,具有较稳定的催化活性；氨水沉淀制备的催化剂颗粒粒径小,与载体结合力强,但稳定性不如碳酸铵沉淀。这主要是沉淀剂影响了催化剂活性组分晶相的形成、表面镍的分散程度和对H2的吸附能力。 添加第二活性组分后,催化剂的性能会发生变化。添加助剂Cu会减小Ni的粒径,提高分散度,Ni-Cu之间的协同作用会减少高温下活性组分的流失。添加助剂Mn会降低催化剂的还原温度,这是由于Mn在还原过程中发生价态变化,并通过电子效应影响NiO的性能,在300～400℃时Ni-Mn催化剂活性明显高于Ni催化剂。 【关键词】：镍基催化剂 助剂 双金属催化剂 甲烷化反应 天然气
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ426.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-12
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 本论文研究的内容11-12
• 第2章 文献综述12-27
• 2.1 煤制SNG的工艺介绍12-15
• 2.1.1 煤气化制甲烷12-13
• 2.1.2 煤-水蒸汽催化制甲烷13-14
• 2.1.3 煤加氢气化制甲烷14-15
• 2.2 甲烷化反应的过程和机理15-19
• 2.2.1 合成气制甲烷的反应过程15
• 2.2.2 反应的工艺参数15-16
• 2.2.3 甲烷化反应机理16-18
• 2.2.4 甲烷化反应动力学方程18-19
• 2.3 甲烷化反应催化剂体系19-24
• 2.3.1 活性组分19-20
• 2.3.2 载体20-22
• 2.3.3 助剂22-23
• 2.3.4 催化剂失活23-24
• 2.4 催化剂前驱体特征和粒径控制24-27
• 2.4.1 镍基催化剂前驱体的特征24-25
• 2.4.2 制备过程中的粒径控制25-27
• 第3章 载体和NiO负载量对催化剂性能的影响27-37
• 3.1 实验部分27-31
• 3.1.1 不同载体和NiO负载量的催化剂制备27-28
• 3.1.2 催化剂的表征方法28-30
• 3.1.3 活性评价装置30-31
• 3.2 不同载体的催化剂性能比较31-32
• 3.3 MgO助剂对催化剂性能的影响32-34
• 3.3.1 镁铝比对CO转化率的影响32-33
• 3.3.2 催化剂的TPR表征33
• 3.3.3 催化剂的XRD表征33-34
• 3.4 活性组分负载量的选定34-35
• 3.5 煅烧温度的影响35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 稀土氧化物对催化剂性能的影响37-46
• 4.1 催化剂不同阶段的SEM表征37-38
• 4.2 稀土助剂对催化剂结构的表征38-42
• 4.2.1 比表面、孔容积、平均孔径的影响38-39
• 4.2.2 稀土助剂对催化剂的XRD表征39-41
• 4.2.3 稀土助剂对催化剂还原特性的表征41-42
• 4.3 稀土助剂对催化剂性能的影响42-44
• 4.3.1 稳定性实验42-43
• 4.3.2 抗积碳性实验43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第5章 沉淀剂对催化剂性能的影响46-55
• 5.1 不同沉淀剂制备催化剂及表征结果46-51
• 5.1.1 催化剂的BET表征47-48
• 5.1.2 催化剂的H_2-TPR表征48-49
• 5.1.3 催化剂的H_2-TPD表征49-50
• 5.1.4 催化剂的XRD表征50-51
• 5.2 不同沉淀剂制备的催化剂性能比较51-53
• 5.2.1 甲烷化反应活性51
• 5.2.2 催化剂的稳定性51-52
• 5.2.3 催化剂的积碳性能52-53
• 5.3 沉淀剂对催化剂前驱体物化性质的分析53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 第二活性组分对催化剂性能的影响55-60
• 6.1 双金属催化剂的反应性能55-57
• 6.1.1 Ni-Cu催化剂的反应活性55-56
• 6.1.2 Ni-Mn催化剂的反应活性56-57
• 6.2 双金属催化剂的表征57-59
• 6.2.1 催化剂的TPR表征57-58
• 6.2.2 催化剂的XRD表征58-59
• 6.3 本章小结59-60
• 第7章 总结60-61
• 参考文献61-67
• 致谢67

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