制备方法对钼基耐硫甲烷化催化剂性能的影响

合成气甲烷化是煤制天然气工艺的主要过程之一。与传统的镍基催化剂相比,钼基催化剂用于耐硫甲烷化可以省去精脱硫过程和水汽变换过程,具有一定的技术和成本优势。但是钼基催化剂活性相对较低,尤其是低温活性和高温稳定性有待提高。对比研究不同方法制备的MoO₃/ZrO₂催化剂在固定床反应器上的耐硫甲烷化性能,发现采用溶液燃烧法制备的催化剂在相同条件下具有较高的耐硫甲烷化活性,当空速为5000 h^-1、反应压力为3MPa、反应温度为300℃和400℃时其CO转化率可分别达到26%和79%。催化剂的N₂物理吸附、透射电镜、X射线衍射和Raman光谱等表征结果表明,溶液燃烧法制备的催化剂具有较小的ZrO₂晶粒尺寸和较大的比表面积,活性组分Mo物种在ZrO₂载体上的分散性更好。而采用共沉淀法和浸渍法制得的MoO₃/ZrO₂催化剂存在不同程度的Mo物种团聚现象,导致其耐硫甲烷化活性较低。     

钼基耐硫甲烷化催化剂放大制备

采用共沉淀法对铈铝复合载体进行放大制备,考察制得的复合载体成型后负载Mo基催化剂的放大制备效应。结果表明,催化剂进行逐级放大制备过程中,CO转化率略降,放大效应不大。对催化剂进行表征发现,小试制备的载体酸强度略高于放大制备的载体酸强度,说明Al的不饱和配位键较多,更加有利于活性组分的负载和CO的吸附。另外,与小试制备催化剂相比,催化剂放大制备后,MoO_3颗粒尺寸略增,这是导致放大制备后催化剂催化反应活性略降的原因之一。     

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。     

耐硫甲烷化催化剂的研究

煤制天然气采用耐硫甲烷化催化剂,减小了反应设备体积,对节省投资和降低能耗有积极意义。采用等体积浸渍法制备系列Mo-Ni/γ-Al2O3耐硫甲烷化催化剂,并对催化剂活性及耐硫性进行评价,考察浸渍液中不同Co和W元素添加量对催化剂活性的影响。结果表明,耐硫甲烷化催化剂活性中心MoS2和WS2的生成有利于提高CO转化率和CH4选择性,促进合成气生成CH4,Co的添加不利于提高催化剂的CO转化率和CH4选择性,而W元素的添加有利于提高催化剂的CO转化率和CH4选择性。在反应温度550℃、压力2 MPa和空速1 800 h-1条件下,n（H2）∶n（CO）=1∶1时,CO转化率为64.24%,CH4选择性为52.00%。n（H2）∶n（CO）=3∶1时,CO转化率为77.90%,CH4选择性为68.41%。     

载体制备方法对MoO_3/ZrO_2耐硫甲烷化催化剂的影响

采用沉淀法制备了ZrO_2载体并进一步制备用于耐硫甲烷化反应的MoO_3/ZrO_2催化剂,考察了沉淀过程中增加醇洗以及醇溶液中高温老化处理对ZrO_2织构性质、晶相结构和形貌的影响。利用N_2物理吸附、X射线衍射、透射电子显微镜和X射线光电子能谱等手段对载体的结构与表面性质和催化剂活性相的形态与分布进行了表征。结果表明,醇洗和高温老化过程可以显著改善ZrO_2的结构特征,获得比表面积较大且晶粒尺寸更小更均匀的ZrO_2载体;进而有利于促进相应Mo基催化剂中MoS_2活性相的分散,使催化剂表现出优异的甲烷化活性。     

Ni-Mo双金属催化剂的甲烷化性能与耐硫稳定性

采用沉淀-浸渍法合成一系列Ni-Mo基双金属催化剂,在固定床反应器中对其催化活性和耐硫性能进行评价,并辅以不同的表征手段阐释其作用机理。实验结果表明,以MCM-41分子筛为载体的催化剂活性和稳定性优于以NaY、γ-Al₂O₃和拟薄水铝石（PB）为载体的催化剂;反应前后催化剂的表征结果则说明Ni-Mo分子间适宜的相互作用是决定催化剂性能的关键。MCM-41载体催化剂中适宜的Ni-Mo分子间相互作用使得此催化剂中活性组分与载体间的相互作用适中,还原后的活性金属Ni能够均匀分散在载体表面,从而提高了催化剂的耐硫稳定性和抗积炭能力。不同Ni-Mo比同样会影响Ni-Mo分子间的相互作用,通过考察确定20Ni-10Mo/MCM-41的活性和稳定性最优。     

一种高活性耐硫甲烷化催化剂的反应性能

本文报道了一种多组分钼系耐硫甲烷化催化剂的反应性能。考察了反应温度、压力、空速和原料气组成对活性的影响,结果表明,此催化剂具有活性高、稳定性好和对原料气中硫浓度适应性强等特点。在压力2.0MPa、空速1000h~(-1)、入口温度380℃的反应条件下,CO 转化率约达95％,甲烷选择性约为75％。CO 转化率与原料气中 H_2S 浓度呈X_(co)∞[H_2S]~(0.05)关系。     

Ni-Mo双金属催化剂的甲烷化性能与耐硫稳定性

采用沉淀-浸渍法合成一系列Ni-Mo基双金属催化剂,在固定床反应器中对其催化活性和耐硫性能进行评价,并辅以不同的表征手段阐释其作用机理。实验结果表明,以MCM-41分子筛为载体的催化剂活性和稳定性优于以Na Y、γ-Al_2O_3和拟薄水铝石(PB)为载体的催化剂;反应前后催化剂的表征结果则说明Ni-Mo分子间适宜的相互作用是决定催化剂性能的关键。MCM-41载体催化剂中适宜的Ni-Mo分子间相互作用使得此催化剂中活性组分与载体间的相互作用适中,还原后的活性金属Ni能够均匀分散在载体表面,从而提高了催化剂的耐硫稳定性和抗积炭能力。不同Ni-Mo比同样会影响Ni-Mo分子间的相互作用,通过考察确定20Ni-10Mo/MCM-41的活性和稳定性最优。     

低温耐硫甲烷化催化剂硫化过程

采用燃烧法制备MoO₃/ZrO₂催化剂,该催化剂由于具有比表面积大、粒径小的优点,表现出很高的低温耐硫甲烷化活性。通过考察硫化工艺条件的影响发现,硫化过程中硫化时间、硫化压力、硫化氢浓度的影响不大,而硫化温度的影响较明显,300℃下恒温硫化效果最佳,表征结果表明,300℃下恒温硫化可以使催化剂完全硫化,得到较多的MoS₂晶格条纹,有利于提高催化剂的甲烷化活性。恒温硫化时,硫化温度低于300℃时,催化剂硫化不完全,形成的MoS₂晶格条纹较少;硫化温度过高会导致催化剂过度硫化并发生团聚,从而导致催化剂的耐硫甲烷化活性降低。分步硫化时目标温度为400℃时效果最佳,且与300℃恒温硫化的效果接近,对于MoO₃/ZrO₂催化剂,可选择300℃恒温硫化,适宜的硫化条件为：硫化压力0.1 MPa,硫化温度300℃,硫化氢浓度3% H₂S/H₂,硫化时间4 h。     

低温耐硫甲烷化催化剂硫化过程

采用燃烧法制备MoO_3/ZrO_2催化剂,该催化剂由于具有比表面积大、粒径小的优点,表现出很高的低温耐硫甲烷化活性。通过考察硫化工艺条件的影响发现,硫化过程中硫化时间、硫化压力、硫化氢浓度的影响不大,而硫化温度的影响较明显,300℃下恒温硫化效果最佳,表征结果表明,300℃下恒温硫化可以使催化剂完全硫化,得到较多的Mo S2晶格条纹,有利于提高催化剂的甲烷化活性。恒温硫化时,硫化温度低于300℃时,催化剂硫化不完全,形成的Mo S2晶格条纹较少;硫化温度过高会导致催化剂过度硫化并发生团聚,从而导致催化剂的耐硫甲烷化活性降低。分步硫化时目标温度为400℃时效果最佳,且与300℃恒温硫化的效果接近,对于MoO_3/ZrO_2催化剂,可选择300℃恒温硫化,适宜的硫化条件为:硫化压力0.1 MPa,硫化温度300℃,硫化氢浓度3%H_2S/H_2,硫化时间4 h。     

耐硫甲烷化催化剂的有效导热系数研究

在常压空气气氛下采用稳态法测试了KD306型耐硫甲烷化催化剂的有效导热系数,运用Woodside随机模型,建立了反应状态下有效导热系数的计算模型。研究表明,该催化剂有效导热系数较大,温度、压力影响明显,组成影响较小。     

制备方法对镍基芳烃加氢催化剂抗硫性能的影响

用不同方法制备了一系列Ni/γ-Al₂O₃负载型催化剂。在压力1.0 MPa、温度200 ℃、空速2.0 h^－1条件下用固定床连续流动微反装置进行了抗硫性评价。模型反应物是质量分数为750×10^－6噻吩的甲苯-噻吩混合溶液。结果表明,制备方法明显影响催化剂加氢活性和抗硫性能;催化剂活性差异主要取决于活性组分Ni在载体上的结构特征。     

耐硫甲烷化的研究进展

近年来,甲烷化的研究热点之一为耐硫甲烷化工艺技术,由于其具有极广阔的应用前景,而受到研究者的广泛关注。Mo基作为该工艺的催化剂得到了重点研究,因此对其助剂、复合载体、合成条件以及方法对甲烷化催化性能的作用进行了综述,并对耐硫直接反应机理及Mo基催化剂的结构模型进行阐述。     

国内外城市煤气耐硫甲烷化催化剂研究概况

耐硫甲烷化催化剂的开发引起了城市煤气甲烷化工艺的改革,简化了流程,节省了资源和投资。本文介绍了这方面的研究发展情况。     

新型耐硫直接甲烷化过程及催化剂开发

煤制天然气作为一种清洁高效的煤化工技术近年来逐渐成为工业和学术界研究的热点。本文通过对比新型耐硫直接甲烷化工艺与传统甲烷化工艺,阐述耐硫直接甲烷化工艺在经济和技术上的优势和可行性。同时,介绍北京低碳清洁能源研究所耐硫直接甲烷化催化剂的研究进展。     

SDM-1型耐硫甲烷化催化剂宏观动力学

<正> 1 引言 耐硫甲烷化催化剂具有耐硫、抗析炭等特点,可简化甲烷化工艺流程,便于工厂操作。设计合理的工业反应器和延长催化剂使用寿命是目前工业化急需解决的问题。作者对SDM-1型耐硫甲烷化催化剂宏观动力学进行了研究。 2 实验 2.1 测试装置 实验流程见图1。反应器为增压内循环无梯度反应器,将直径27mm、高25mm的催化剂筐置于导流环中,筐下方装有调速叶轮,转速1200～7200r/min。用热电偶测量反应床温度。实验用原料气由钢瓶中配制,配制后倒置48h以上,使气体充分混合。原料气经净化器脱除有害杂质后,由质量流量计计量,进入预热器升温至300℃,送反应器,出口气体经分离器至皂膜流量计计量,然后放空,或送HP5890色谱仪分析。 动力学测试前通过空白试验证实实验装置无催化活性。当转速为2850r/min,实验范围内消除了外扩散影响。H_2S体积浓度控制在0.09％     

宽温型镍基甲烷化催化剂制备及催化性能

利用挤条成型及等体积浸渍法制备了负载型镍基甲烷化催化剂。通过H₂-TPR等表征方法对催化剂进行表征,研究了MgO对镍基催化剂中NiO与载体Al₂O₃相互作用力的影响。催化剂活性评价表明,助剂MgO在甲烷化反应中对CH₄选择性具有明显的促进作用。考察了催化剂的高温稳定性,并对镍基催化剂的低温失活现象进行了研究。     

铝铈助剂对镍基甲烷化催化剂性能的影响

用沉淀法制备了镍基甲烷化催化剂,采用X-射线衍射、氢气程序升温还原和扫描电镜等技术对合成催化剂进行了表征.结果表明,铝助剂对形成微球状催化剂有较大的促进作用,铝铈助剂对镍基催化剂的还原有明显的促进作用,铈助剂大幅提高了催化剂的抗积碳能力.复合催化剂的催化活性明显高于单一催化剂.