煤制代用天然气镍基催化剂研究进展

综述了镍基甲烷化催化剂的研究现状。重点阐述了助剂、载体以及制备方法对催化剂催化性能的影响。在保持镍基甲烷化催化剂催化活性的基础上,提高催化剂的耐高温、抗积炭和抗硫中毒的性能是镍基甲烷化催化剂的主要研究方向。在保持催化剂良好性能的基础上,降低镍基甲烷化催化剂的生产成本对于其在工业生产中的应用具有重要意义。     

CO2甲烷化催化剂的研究进展

CO₂甲烷化反应因其可以将温室气体CO₂转化为清洁能源(CH₄)而受到广泛关注。本文介绍了CO₂甲烷化反应的机理与热力学研究进展,分析了CO₂甲烷化催化剂活性中心、粒子尺寸和载体效应对催化剂反应性能的影响规律。介绍了高熵合金、溶出型金属等新型催化剂在CO₂甲烷化反应中的应用,总结了影响Ni基CO₂甲烷化催化剂反应稳定性的2个主要因素(粒子烧结和硫中毒)以及提高Ni基催化剂抗烧结和抗硫中毒的举措(利用限域效应、添加CeO₂等),从而为新型CO₂甲烷化催化剂的研究和开发提供理论基础。最后,对CO₂甲烷化催化剂的研究开发进行了展望。     

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。     

MoO_3对Ni/Al_2O_3催化剂CO甲烷化性能的影响

采用共浸渍法制备了NiO-MoO_3/Al_2O_3催化剂,利用N_2物理吸附、XRD、H_2-TPR、H_2-TPD和TG等手段对催化剂的结构和性质进行表征,并考察了其在低H_2/CO摩尔比(约为1)和微量硫(5μg/g)的条件下进行CO甲烷化的催化性能。结果表明,MoO_3的引入能减弱Ni物种与载体间的强相互作用,提高催化剂的还原性能,增加Ni活性中心数。随着MoO_3质量分数的增加,催化剂的甲烷化性能先升高后降低,在MoO_3质量分数为3%时甲烷化性能最佳。积碳和硫中毒是催化剂失活的主要原因,适量MoO_3的添加能提高催化剂对H_2的吸附能力,增强催化剂的抗积碳性能,同时还能缓解硫中毒引起的失活,从而明显改善催化剂的稳定性。     

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。     

Ni-Mo系双活性组分耐硫甲烷化催化剂活性研究

为提升耐硫甲烷化催化剂活性,华烁科技股份有限公司开发出NSM-42型Ni-Mo系耐硫甲烷化催化剂,并在常压管式反应评价装置上对该系列催化剂进行了性能研究。测试了反应温度、空速、进料比等操作条件对NSM-42型催化剂性能的影响,并对改进的NSM-43型催化剂进行了30 h寿命试验。试验结果显示,随着反应空速的增加,NSM-42型催化剂反应活性下降;在反应温度350℃~400℃、催化剂焙烧温度375℃、高氢碳比下,催化剂表现高的甲烷化活性;NSM-43型催化剂30 h寿命试验的前20 h,CO转化率可达99%,CH4选择性可达78%。     

B_2O_3负载量对MoO_3/CeO_2-Al_2O_3耐硫甲烷化性能的影响

考察B_2O_3负载量对于MoO_3/CeO_2-Al_2O_3催化剂对耐硫甲烷化活性的影响,利用BET、XRD、TEM、NH3-TPD等手段对催化剂进行了表征。结果表明,催化剂的耐硫甲烷化活性随B_2O_3负载量增加呈现先升高后降低的变化规律;当B_2O_3负载量为0.5%时,催化剂的耐硫甲烷化活性最高,CO转化率达到55%。结合表征分析,发现添加B_2O_3会影响催化剂载体的结构和表面酸度,从而影响活性组分的分散程度,进而影响MoO_3/CeO_2-Al_2O_3催化剂的耐硫甲烷化性能。催化剂的晶化程度太高或单位面积上的强酸量太多均不利于甲烷化反应;较好的活性组分分散度有利于催化剂甲烷化活性的提高。     

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。     

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。