CO_2/CO甲烷化催化剂及其反应机理研究进展

概述了CO2/CO加氢制甲烷过程,重点阐述甲烷化催化剂制备方法、催化剂活性组分、助剂和载体对催化剂结构的影响;分析了甲烷化反应机理及甲烷化反应中催化剂失活现象。针对目前甲烷化催化剂现状,提出深入研究甲烷化反应机理、开发耐硫催化剂是甲烷化今后的研究方向。     

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。     

CO甲烷化研究进展

介绍了国内外CO制甲烷的工艺开发及应用现状,分析对比了国内外甲烷化催化剂的研究进展和技术特点,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。     

生物质燃气变换-甲烷化双功能催化剂研究进展

生物质燃气在达到居民使用标准前必须进行提质,变换-甲烷化工艺单元可同时降低CO含量和提高燃气热值,因此研发适合生物质燃气的变换-甲烷化双功能催化剂显得尤为重要。在已广泛研究的单功能水气变换和甲烷化催化剂基础上,近年来国内外对变换-甲烷化双功能催化剂也开展了诸多探究。本文从催化剂组成、制备方法和反应机理三方面对变换-甲烷化双功能催化剂进行了综述,详细介绍了适用于该种催化剂的活性组分、助剂与载体,比较分析了浸渍法、共沉淀法等传统制备方法与火焰喷雾燃烧法、等离子体分解法等新颖制备方法,并对变换-甲烷化双功能催化剂进行了总结和展望,指出未来制备催化剂时助剂可根据具体要求选择性添加,廉价的矿石可替代成为有竞争力的催化剂载体,变换-甲烷指出化机理可借助多种材料表征以及理论计算而获悉。     

煤制天然气催化剂研究进展

甲烷化催化剂是甲烷化工艺开发的基础,综述了甲烷化催化剂的活性组分、载体和助剂的研究进展以及影响甲烷化催化剂活性的因素,分析了国内外甲烷化催化剂现状。     

耐硫甲烷化催化剂研究进展

耐硫甲烷化作为一种非传统路径的甲烷化技术,目前尚未在煤制气领域有成熟的工业应用。介绍Mo系耐硫甲烷化催化剂的研究状况,主要针对负载型耐硫甲烷化催化剂的活性组分Mo、载体及助剂对催化剂甲烷化活性的影响以及对催化剂研究状况进行总结分析,并展望耐硫甲烷化技术未来发展方向。     

可用于富氢重整气中CO消除的负载型Ni基甲烷化催化剂研究进展

富氢重整气中微量CO会引起燃料电池中Pt电极的永久性中毒而影响燃料电池的性能,通过CO甲烷化反应是消除富氢重整气中微量CO的有效方法。介绍了近年来在CO甲烷化Ni基催化剂组成、制备方法和催化机理等方面的研究进展。阐述了载体的性质、稀土和贵金属助剂以及制备方法对CO甲烷化Ni基催化剂性能的影响。研究重点通过优化载体、组成和制备方法制备新型Ni基催化剂,使其在低温下对CO甲烷化反应有着很好的催化活性、选择性和稳定性,同时抑制高温下CO2甲烷化反应和逆水煤气反应的发生。     

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。     

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、CO₂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、CO₂甲烷化以及CO与CO₂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。     

负载型Ni基CO甲烷化催化剂研究进展

负载型Ni基催化剂是应用于CO甲烷化反应的重要催化剂,其金属分散度、活性位结构和化学组成是决定催化剂活性与稳定性的关键因素。综述了金属Ni活性中心结构、载体与助剂对负载型Ni基催化剂甲烷化反应活性和稳定性的影响,在提高催化剂活性的基础上,为开发低成本的负载型Ni基催化剂具有重要意义。     

耐硫甲烷化反应的研究进展

耐硫甲烷化工艺对含硫气氛和低H₂/CO比均有良好的适应性,是甲烷化技术发展的重要方向。其中Mo基催化剂是研究最为广泛的耐硫甲烷化催化剂。重点介绍了Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂和CeO₂-Al₂O₃载体以及CoO、NiO助剂对Mo基催化剂耐硫甲烷化性能的影响;分析了催化剂的硫化机理以及CoO、NiO助剂和CeO₂载体在硫化过程中的作用,指出硫化温度是影响催化剂的物种分布和催化性能的重要因素;阐述了耐硫甲烷化反应的机理;对甲烷化催化剂的研究方向进行展望。     

煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展

煤制天然气技术是将高碳能源转化为富氢、低碳能源的有效途径,发展以煤为原料、将合成气通过甲烷化反应制备天然气是今后煤清洁利用的重要途径。介绍了国内外煤制天然气的研究现状和甲烷化反应在煤制天然气中的应用。阐述了近年来CO、CO₂甲烷化催化剂中几种常见的氧化物负载型Ni基催化剂载体(Al₂O₃、ZrO₂、SiO₂、TiO₂)和催化剂助剂的制备方法以及化学结构特点,分析了一些新型催化剂载体（MWCNT、SiC、LaFeO₃）、贵金属催化剂、非晶态合金催化剂、钙钛矿催化剂的研究现状和制备方法对催化剂催化性能的影响。分别对因高温烧结、催化剂中毒和催化剂积炭在工业上引起的甲烷化催化剂失活进行分析,并提出催化剂的改进方法。阐述CO甲烷化反应的次甲基机理、表面碳机理和变换-甲院化反应机理;近年来CO₂甲烷化反应机理尽管一直存在分歧,但在催化过程中生成含碳中间物种的理论已被认同。今后甲烷化催化剂的研究方向包括开发新型甲烷化催化剂（低温催化剂、催化剂掺杂改性）、新型复合载体、抗硫催化剂（钼、钨催化剂）以及开发甲烷化新工艺和进一步深入探索甲烷化反应机理。     

Performance of Ni/Nano-ZrO2catalysts for CO preferential methanation简

Large surface areas nano-scale zirconia was prepared by the self-assembly route and was employed as support in nickel catalysts for the CO selective methanation. The effects of Ni loading and the catalyst calcination temperature on the performance of the catalyst for CO selective methanation reaction were investigated. The cata- lysts were characterized by Brunauer-Emmett-Teller （BET）, transmission electron microscope （TEM）, X-ray dif- fraction （XRD） and temperature-programmed reduction （TPR）. The results showed that the as-synthesized Ni/nano-ZrO2 catalysts presented high activity for CO methanation due to the interaction between Ni active particle and nano zir- conia support. The selectivity for the CO methanation influenced significantly by the particle size of the active Ni species. The exorbitant calcination resulted in the conglomeration of dispersive Ni particles and led to the decrease of CO methanation selectivity. Among the catalysts studied, the 7.5% （by mass） Ni/ZrO2 catalyst calcinated at 500℃ was the most effective for the CO selective methanation. It can preferentially catalyze the CO methanation with a higher 99% conversion in the CO/CO2 competitive methanation system over the temperature range of 260-280℃, while keeping the CO2 conversion relatively low.     

基于甲烷化反应的催化剂颗粒设计与过程强化

甲烷化反应过程的主要问题是“烧结”和“积炭”。基于甲烷化反应的强放热、减分子特性和对反应机理的认识,从催化剂与反应器的匹配性角度,论述了当前的主要甲烷化工艺、甲烷化催化剂、甲烷化反应及过程强化方法。流化床技术可有效防止催化剂的积炭和烧结,从与流化床反应器匹配的催化剂结构设计源头出发,制备具有耐磨损、易流化、低密度的高活性甲烷化催化剂,是流化床甲烷化发展的一个重要途径。     

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径,甲烷化是煤制天然气的关键反应,具有强放热、可逆和体积缩小的特点。针对甲烷化反应特点,工艺上主要采用多段绝热循环稀释CO含量、合成气变换与净化等策略实现高甲烷收率。对现有的传统甲烷化工艺进行归纳总结,并分析各自甲烷化工艺的特点。在此基础上,对甲烷化工艺路线进行比较,提出开发煤制天然气耐硫甲烷化新工艺,并对该工艺进行探讨。常规钼基耐硫甲烷化催化剂由于原料空速和转化率低,水热稳定性也有待提高,因而开发粗煤气多段耐硫甲烷化制天然气节能工艺及高效耐硫甲烷化催化剂是今后的研究方向。     

Recent progress in selective CO removal in a H2-rich stream

In this review, recent works related to the selective CO removal in a H₂-rich stream for the application of the low-temperature fuel cell are discussed. The membrane separation, the selective CO hydrogenation, and the preferential CO oxidation (PROX) have been generally studied to meet the requirement for the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) where the CO concentration should be controlled to be less than 10 ppm not to degrade the electrochemical performance of Pt anode. For the membrane separation, the thin layer of Pd-based alloy metal on the porous ceramic material coupled with the catalytic purification is the most advanced method at present. For PROX catalysts, supported Ru catalysts and Pt-based alloy catalysts have been successfully developed so far. The combination of highly selective PROX catalysts and the CO methanation catalyst can provide the extended temperature range to achieve the acceptable CO removal. Because each method has presently its own weak points, the further advance is still in need. The non-noble metal-based membrane requiring smaller pressure differentials is highly plausible in the membrane separation. The highly selective catalyst for CO methanation in the presence of excess CO₂ and H₂O can simplify the CO removal step. The PROX catalyst should be operative over a wide reaction temperature as well as at low temperatures not to cause the reverse water–gas shift reaction. During the development of these catalysts, the progress on the high-temperature PEM fuel cell or the CO-tolerant anode should be carefully evaluated.