催化甲烷化固碳技术浅析

有效利用工业副产品和燃料燃烧产生的CO_2,能提高工业资源的利用率同时减少排放。碳是一种可再生的资源,利用催化技术固定CO_2生成高附加值产品,实现变废为宝,CO_2甲烷化是一项独特而有前景的技术。本文系统地探讨主流CO_2甲烷化催化剂、反应机理、反应器革新等方面的研究进展,重点分析催化剂的活性位本质、助剂和载体的影响,分类阐述主流反应机理,以期有利于CO_2甲烷化进一步深入研究。     

镍基催化剂的二氧化碳甲烷化催化性能

为循环利用CO_2,减少其排放,减缓温室效应,分析讨论了镍基催化剂对CO_2甲烷化的催化性能,介绍了以Si O_2、海泡石、Si C、碳纳米管、Al_2O_3、Ti O_2及Zr O_2为载体的镍基催化剂性能。认为以Zr O_2为载体的催化剂对于CO_2甲烷化反应的催化活性远远高于Mg O、Al_2O_3、Si O_2和海泡石负载的催化剂,工业化前景较好。开发新的催化剂不仅要考虑载体价廉易得、成本较低,还必须考虑催化剂的高活性和稳定性、避免积碳和烧结等因素。     

生物质合成气甲烷化机理及催化体系研究进展

天然气的供需矛盾促使人们寻找新的天然气资源,其中利用生物质合成天然气(Bio-SNG)的替代技术受到了全世界的关注。在整个工艺过程中,生物质合成气制取甲烷是关键技术,而甲烷化催化剂是其核心要素。简述了近年来生物质合成气甲烷化机理及其催化体系的研究进展,重点讨论了合成气中CO甲烷化、CO_2甲烷化反应机理,以及甲烷化催化剂中活性金属、助剂和载体对CO甲烷化、CO_2甲烷化以及CO与CO_2共存条件下甲烷化反应性能的影响,分析了目前仍存在的主要问题,并指出了进一步研究的发展方向。     

RuNi双活性组分负载型TiO_2催化CO_2甲烷化反应研究

采用共沉淀法制备了一种RuNi双金属负载型催化剂(RuNi/TiO_2),通过XRD、BET、TEM及H_2-TPR表征确定了催化剂的组成及还原性质。考察了RuNi/TiO_2催化剂对CO_2甲烷化反应活性的影响,并对反应温度、RuNi负载量等反应条件进行了优化。结果表明,相较Ru或Ni单组分负载的TiO_2催化剂,双金属负载显著提高了其催化活性,CO_2转化率达到了80%以上,甲烷选择性接近100%,且RuNi/TiO_2催化时反应速率达到了0.55 mol CO_2/(g Ru)·h。同时,通过原位傅里叶红外光谱探究了以H_2O为还原剂时紫外光照射条件下CO_2甲烷化反应机制。     

铁基微胶囊催化剂制备及在CO_2甲烷化反应中的性能研究

以Fe_2O_3、CTAB、TEOS、氨水和氯钯酸铵为原料,采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3@SiO_2、Fe_2O_3@SiO_2-PdO、PdO-Fe_2O_3@SiO_2-1和PdO-Fe_2O_3@SiO_2-2微胶囊催化剂,在高压固定床反应装置上评价了催化活性。通过XRD、H_2-TPR、TEM和N_2物理吸附等方法对催化剂进行了表征。结果表明,无定型SiO_2均匀包覆在α-Fe_2O_3粒子上,制得了微米级胶囊催化剂,且具有介孔结构,比表面积较大,对CO_2甲烷化反应的催化性能明显改善,CH_4选择性大幅提高。与Fe@SiO_2-Pd相比,在Pd-Fe@SiO_2-1和Pd-Fe@SiO_2-2催化剂上,CH_4选择性大幅提高,充分体现了催化剂核内Pd与Fe间的协同催化作用。SiO_2膜太厚,不利于CO_2甲烷化反应,在膜厚度适中的Pd-Fe@SiO_2-1催化剂上,进行CO_2甲烷化反应,综合效果最好,CH_4选择性达76.2%。     

铁基微胶囊催化剂制备及在CO_2甲烷化反应中的性能研究

以Fe_2O_3、CTAB、TEOS、氨水和氯钯酸铵为原料,采用浸渍法和溶胶-凝胶法制备了Fe_2O_3@SiO_2、Fe_2O_3@SiO_2-PdO、PdO-Fe_2O_3@SiO_2-1和PdO-Fe_2O_3@SiO_2-2微胶囊催化剂,在高压固定床反应装置上评价了催化活性。通过XRD、H_2-TPR、TEM和N_2物理吸附等方法对催化剂进行了表征。结果表明,无定型SiO_2均匀包覆在α-Fe_2O_3粒子上,制得了微米级胶囊催化剂,且具有介孔结构,比表面积较大,对CO_2甲烷化反应的催化性能明显改善,CH_4选择性大幅提高。与Fe@SiO_2-Pd相比,在Pd-Fe@SiO_2-1和Pd-Fe@SiO_2-2催化剂上,CH_4选择性大幅提高,充分体现了催化剂核内Pd与Fe间的协同催化作用。SiO_2膜太厚,不利于CO_2甲烷化反应,在膜厚度适中的Pd-Fe@SiO_2-1催化剂上,进行CO_2甲烷化反应,综合效果最好,CH_4选择性达76.2%。     

CO2甲烷化研究进展

CO_2是造成温室效应的主要气体,作为碳基能源使用的末端形态,CO_2也是种重要的基础碳源。因此,将CO_2转化为能源产品可以快速实现碳的循环,对环境与能源领域意义重大。介绍了CO_2的排放、回收以及资源化利用现状,从催化剂体系、反应机理、合成工艺以及工业化现状等方面系统地介绍了CO_2甲烷化的发展。针对H2供给对CO_2甲烷化应用的限制,分析了电解水制氢再与CO_2进行甲烷化反应的电制气(Pt G)技术的发展现状、工艺路线及其经济性,讨论了该技术在我国应用的可行性。提出随着CO_2捕集与新能源相关技术的发展,Pt G技术会更加成熟,将有望成为未来CO_2资源化利用的重要形式。     

基于原位生长法的Ni-Ce-LDHs/γ-Al_2O_3催化剂在CO_2甲烷化反应中的活性研究

分别采用原位沉淀法和浸渍法制备催化剂并在CO_2甲烷化反应体系中考察催化剂的性能。结果表明,原位沉淀法制备的催化剂在反应体系中表现出较好的低温活性;采用XRD、TEM、CO_2-TPD以及XPS对所得催化剂的形貌结构进行了表征,表明:原位沉淀法制备的催化剂具有较小的活性组分粒径和较高的活性组分分散度,以及较高的表面碱性,使其在甲烷化反应中表现出较好的低温活性。     

CO_2非均相催化加氢及氧化脱氢研究进展

综述了CO_2非均相转化为多种化学品的若干途径,主要包括CO_2加氢制甲醇和CO_2甲烷化工艺及作为弱氧化剂氧化低碳烷烃脱氢制烯烃工艺,着重分析了非均相转化过程的关键技术和难点问题,包括催化剂的特性、催化反应机理及工业应用中存在的问题,同时对非均相资源化应用的发展前景提出设想。     

Co负载量对Co/TiO2催化CO2甲烷化性能影响

采用沉淀-沉积法制备出w(Co)=10%、15%、20%和25%的Co/TiO_2催化剂,并用于催化CO_2甲烷化反应。通过XRD、TEM、N_2吸附-脱附、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和CO_2程序升温脱附(CO_2-TPD)对催化剂进行了表征与测试。结果表明,Co的负载影响了催化剂中Co3O4晶粒尺寸、比表面积、孔径以及催化剂的还原性能,且Co物种与TiO_2载体发生了强相互作用。其中,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂中Co颗粒平均尺寸约为8nm,比表面积及孔径分别为40.9 m2/g和6.96 nm,且Co分散度达10.1%,从而更有利于CO_2甲烷化反应。此外,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂表面具有最大的中强碱位量(28μmol/g),从而可活化更多的CO_2。活性测试结果表明,当反应温度为400℃、压力0.5 MPa、原料气空速3 600 m L/(g·h)、V(H_2)/V(CO_2)=4时,w(Co)=20%的Co/TiO_2催化剂的活性最好,其CO_2转化率和CH_4选择性可分别达到69.9%和98.3%,且在20 h内保持稳定。     

Ni-Co双金属催化剂应用于CO_2甲烷化的研究

以Al_2O_3为载体,采用共浸渍法制备Ni-Co双金属催化剂,研究了Ni-Co摩尔比对CO_2甲烷化催化研究影响。分别采用低温氮气吸附脱附、X射线衍射、CO_2化学吸附、H_2-TPD、H_2-TPR对催化剂进行表征,结果表明,Co的加入对催化剂表面的酸碱性和Ni晶粒尺寸没有显著影响,但却显著提高了催化剂的催化性能,通过在线检测发现,加入Co后催化剂的二氧化碳的裂解温度显著降低,说明Co的加入显著降低了反应的活化能,提高了催化剂的性能。     

浅谈二氧化碳甲烷化及Ni基催化剂

CO2的回收与资源化利用在环境和能源领域是一个热点研究方向。本文介绍了CO2加氢甲烷化生产CH4的背景及技术研究现状,以及近年来Ni基催化剂用于CO2甲烷化的研究进展,分析探讨了目前提高催化剂CO2甲烷化低温活性的研究方法,及催化剂低温高效性能与其微观结构的关系。     

CO与CO2甲烷化反应研究进展

介绍了甲烷化反应的催化剂,尤其是Ni基催化剂的研究进展,综述了助剂、载体以及制备方法对甲烷化催化剂催化性能的影响,不同催化剂上CO和CO2甲烷化反应过程的机理。     

CO、CO_2及其共存体系的甲烷化反应

介绍了甲烷化的反应体系,CO、CO2甲烷化反应的机理;比较了CO体系、CO2体系和CO、CO2共存体系的甲烷化反应特点以及三种反应体系对催化剂的要求;综述了适用于不同体系催化剂的研究进展,并重点介绍了多种催化剂的载体、助剂与活性组分之间的相互作用方式以及几种催化剂对碳氧化物甲烷化反应的催化机理;甲烷化反应的应用方向逐步从合成氨、合成气制天然气向燃料电池、焦炉煤气等方向扩展,对反应体系的研究也由CO甲烷化体系向CO2甲烷化体系和共存体系方向发展;复合载体负载的多金属催化剂成为现在甲烷化催化剂的主要研究方向,纳米颗粒催化剂、等离子体等技术开始应用于甲烷化催化剂。     

Ni-Ru/TiO2-凹凸棒石复合材料的制备及其CO2甲烷化性能

基于黏土矿物在催化剂制品中的广泛应用和因CO_2增长过快造成的全球温室效应,通过溶胶凝胶法在凹凸棒石(ATP)表面负载TiO_2并以其为载体,采用浸渍法制备了用于CO_2甲烷化的Ni-Ru/TiO_2-ATP催化剂。比较Ru和Ni负载量对催化性能的影响,重点考察了反应温度和空速对甲烷化过程的影响,并采用原位红外测试技术进一步揭示了其反应机理。结果表明:双金属催化剂具有优异的低温催化活性。制备的催化剂中5Ni-1Ru-TiO_2-ATP的催化效果最佳,在350℃时CO_2转化率达到47.9%,在400℃时转化率最高,为59.6%。比相同条件下制备的不含Ru的催化剂在350℃时的转化率提高31.8%,在400℃时提高26.5%。进气速率过大会导致气固相接触不充分,催化效果变差。原位红外分析发现该多元复合催化剂遵循一种以CO~*基团为中间体的反应机理。     

J105型甲烷化催化剂的应用

一、J105型甲烷化催化剂简介 J105甲烷化催化剂是南化公司研究院于1970～1981年在J101型甲烷化催化剂的基础上,添加了稀土金属氧化物、结构稳定剂氧化镁,并降低了Al_2O_3的含量,改进了制备方法而研制成功的新产品。曾获1987年全国     

非晶态Ni-B/MCM-22催化剂上二氧化碳甲烷化的研究

本文采用固定床反应装置考察了非晶态镍基催化剂CO2甲烷化催化反应活性。研究结果表明:以化学还原法制备的非晶态镍基催化剂的二氧化碳甲烷化活性较高;由XRD及TEM结果可知,非晶态镍基催化剂中镍的分散度较高;以MCM-22分子筛为催化剂载体的非晶态镍基催化剂CO2的转化率高于以γ-Al2O3为载体的非晶态催化剂。     

在定型气相色谱仪中增设小型甲烷化转化炉分析微量CO、CO_2

在色谱分析中,利用热导池鉴定器分析微量CO、CO_2,往往因灵敏度不够而不能满足分析的要求。氢火焰鉴定器虽然灵敏度较高,但必须将CO、CO_2等转化为CH_4,才能出现色谱信号。为此须增设一甲烷化柱,这对于已定型的色谱仪来说是有困难的。因工作需要,我们     

部分甲烷化生产中热值煤气的研究

含高浓度CO和CO_2的气体的甲烷化,在工程上碰到几个主要的问题:(1)是反应强烈放热,使催化剂床产生剧烈温升,可能使催化剂烧结;(2)是反应气体中H_2/CO克分子比较低,增加了板结的可能性;(3)是反应气体中存在的对催化剂有害的毒物使催化剂失活。因此,对煤气甲烷化过程的研究通常包括两个方面:甲烷化工艺(包括反应器)的研究和甲炕化催化剂的研究。本报告简要地介绍了有关煤气部分甲烷化工艺及两种类型的甲烷化催化剂的研究结果。     

常温精脱硫新工艺工业应用初探

介绍了我国开发的ＨＬ－１、ＩＴＬ－４常温精脱硫剂新工艺在联（甲）醇厂、双甲流程、中低变一甲烷化流程、食品级ＣＯ２气体、双氧水、甲酸钠、ＤＭＦ等生产工艺中的应用，以保护甲醇、甲烷化、氨合成等化肥催化剂、高效吸附剂、贵金属催化剂及产品质量。