甲烷部分氧化制取合成氣鎳基催化劑及工藝條件研究.pdf

1、甲烷催化部分氧化制合成氣具有反應(yīng)速度快、能耗低、設(shè)備投資小及產(chǎn)品中H2/CO摩爾比接近2.0等優(yōu)點(diǎn)，是甲烷利用的有效途徑之一。本論文在本課題組前期工作的基礎(chǔ)上，采用TPR、XRD、TEM、TG、BET及活性評(píng)價(jià)等手段，分別對(duì)甲烷部分氧化制合成氣Ni/MgO-CeO2-CaO-Al2O3催化劑的制備條件及反應(yīng)工藝條件進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。 研究結(jié)果表明，隨焙燒溫度的升高，催化劑中鎳物種與載體作用逐漸增強(qiáng)。雖然焙燒溫度提高會(huì)使催化劑

2、比表面降低，但由于尖晶石結(jié)構(gòu)的形成，其熱穩(wěn)定性會(huì)明顯提高，將有利于抑制催化劑在反應(yīng)過(guò)程中因燒結(jié)而失活的可能性。與低溫焙燒的催化劑相比，高溫焙燒的催化劑仍表現(xiàn)出良好催化反應(yīng)性能，并具有相對(duì)較好的穩(wěn)定性，反應(yīng)過(guò)程中床層的熱點(diǎn)溫度相對(duì)較低。950℃是較為適宜的焙燒溫度。 采用浸漬法、干混法、濕混法及溶膠—凝膠法并經(jīng)950℃焙燒的催化劑研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濕混法制備的催化劑的還原溫度相對(duì)較低，該方法不僅簡(jiǎn)化了催化劑的制備工藝，催化劑還具有較佳

3、的催化反應(yīng)性能。 與γ-Al2O3相比，采用MgAl2O4為載體制備的催化劑仍具有的很好的催化活性和較低的熱點(diǎn)溫度，有利于催化劑的實(shí)際應(yīng)用。 通過(guò)對(duì)催化劑反應(yīng)工藝條件的研究發(fā)現(xiàn)，催化劑經(jīng)在與焙燒溫度相同的溫度條件下進(jìn)行等溫還原性能較佳。對(duì)于POM-1催化劑，在氣體空速為4.35×105h-1，加熱爐溫在800℃，CH4/O2比為1.75，Db/Dp=16.7的條件下，甲烷轉(zhuǎn)化率、CO和H2的選擇性分別可達(dá)99％、95％、