Ni基催化剂的制备与甲烷二氧化碳重整制合成气的研究

【摘要】： 利用甲烷和二氧化碳两种“温室气体”催化重整制取CO和H_2合成气是近几年来颇受关注的课题。甲烷二氧化碳重整可以制备低H_2/CO比的合成气(≦1),而低H_2/CO比的合成气更适合生产如甲醛、聚碳酸脂,乙醇等化工原料。虽然甲烷二氧化碳重整具有环境和经济上的诸多优势,但工业上基于此重整反应的生产并不多。从经济角度考虑,镍基催化剂是最常用的催化剂,但甲烷二氧化碳重整反应工业化的主要障碍之一是镍基催化剂的积碳问题。 本文采用溶胶-凝胶法制取了一种新型催化剂:La_2NiO_4/MCM-41;此外,在本实验室研究成果的基础上制取了一系列工业催化剂,并对所制的催化剂的活性和稳定性进行了系列评价。结果表明,所制工业催化剂具有较好的活性(850℃甲烷和二氧化碳的转化率都高于90%),经过长时间反应也未发现明显的失活,基本上满足工业反应的要求。同时,工业催化剂还在上海焦化有限公司进行了中试放大试验。 另外用BET、X-射线衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)等技术对催化剂进行了表征,通过程序升温氧化(TPO)技术对催化剂表面的积碳进行了分析。 【关键词】：甲烷二氧化碳重整 工业催化剂 La_2NiO_4/MCM-41 积碳
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 文献综述7-24
• 1.1 前言7
• 1.2 天然气化工的研究现状7-9
• 1.2.1 天然气间接转化法8-9
• 1.2.1.1 水蒸气转化法8
• 1.2.1.2 甲烷部分氧化法8-9
• 1.2.1.3 二氧化碳转化法9
• 1.3 甲烷二氧化碳重整的研究进展9-16
• 1.3.1 甲烷二氧化碳重整催化剂的研究10-15
• 1.3.1.1 金属活性组分10-11
• 1.3.1.2 载体的选择及对催化剂性能的影响11-12
• 1.3.1.3 金属和载体的相互作用12-13
• 1.3.1.4 制备方法对催化剂性能的影响13-14
• 1.3.1.5 助剂对催化剂性能的影响14-15
• 1.3.2 反应条件对催化剂性能的影响15-16
• 1.4 甲烷二氧化碳重整催化剂的失活研究16-17
• 1.5 甲烷二氧化碳重整的热力学研究17-18
• 1.6 甲烷二氧化碳重整的催化机理及动力学研究18-20
• 1.7 分子筛的研究20-24
• 1.7.1 沸石分子筛ZSM-521
• 1.7.2 MCM-41 分子筛21-24
• 1.7.2.1 MCM-41 分子筛的研究进展21-22
• 1.7.2.2 MCM-41 分子筛的合成22-24
• 第二章 实验部分24-28
• 2.1 实验材料24-25
• 2.1.1 药品24
• 2.1.2 实验仪器24-25
• 2.2 催化剂的制备25-26
• 2.2.1 MCM-41 载体的制备25
• 2.2.2 La_2NiO_4 /MCM-41 催化剂的制备25
• 2.2.3 共沉淀法制备NiO-CoO-MgO-Al_2O_3催化剂25
• 2.2.4 工业催化剂的制备25-26
• 2.2.4.1 负载型工业催化剂的制备25-26
• 2.2.4.2 Ni-Ru/La_2O_3工业催化剂的制备26
• 2.3 催化剂的活性测试26-27
• 2.4 催化剂的表征27-28
• 第三章 实验结果与讨论28-45
• 3.1 催化剂的BET表征分析28-29
• 3.2 催化剂的XRD表征分析29-31
• 3.3 催化剂的 TPR 表征分析31-33
• 3.4 催化剂的活性评价33-42
• 3.4.1 实验室范围内催化剂和反应条件优化33-38
• 3.4.1.1 不同载体对催化剂活性的影响33-34
• 3.4.1.2 空速大小对催化剂活性的影响34-36
• 3.4.1.3 NiO-CoO-MgO-Al_2O_3催化剂的活性评价36-37
• 3.4.1.4 制备方法的选择37-38
• 3.4.2 工业用催化剂的活性评价38-42
• 3.4.2.1 La_2NiO_4/ZSM-5 工业催化剂的性能38-40
• 3.4.2.1.1 以柱状ZSM-5 为载体的工业催化剂性能38-39
• 3.4.2.1.2 以粉体ZSM-5 为载体的工业催化剂性能39-40
• 3.4.2.2 Ni-Ru/La_2O_3工业催化剂的性能40-42
• 3.5 甲烷二氧化碳重整使用后催化剂上积碳的TPO分析42-45
• 第四章 全文总结45-46
• 第五章 参考文献46-51
• 第六章 发表论文和参加科研情况说明51-52
• 第七章 附录52-53
• 第八章 致谢53

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