甲烷化催化剂及反应机理的研究进展

概述了甲烷化反应在工业生产中的应用,重点介绍了甲烷化催化剂中活性组分、载体、助剂的种类及催化剂制备方法、条件对其催化性能的影响;分析了甲烷化催化剂失活的原因及甲烷化反应的机理,指出床层飞温和积碳是造成催化剂失活的主要因素,必须从甲烷化催化剂和工艺技术两方面予以改进;并对甲烷化催化剂研究进行了展望,提出高比表面复合载体的...     

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。     

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。     

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。     

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。     

焦炉煤气甲烷化研究进展

对国内外的焦炉煤气甲烷化技术发展概况进行了综述,分析、比较了各项技术的工艺流程与特点;进一步介绍了目前国内外甲烷化技术采用的催化剂,概括了催化剂活性组分、助剂及载体对甲烷化催化剂性能的影响,提出甲烷化技术及甲烷化催化剂的研究方向。     

甲烷合成催化剂及其抗烧结性能研究进展

阐述甲烷合成催化剂中活性组分、载体和助剂种类对其催化性能的影响;分析催化剂的烧结失活原因及机理;介绍提高催化剂抗烧结性能的改进措施。对甲烷合成催化剂研究进行展望,提出高比表面积复合载体的研制、助催化剂的添加和金属颗粒限域等方法是提高甲烷合成催化剂抗烧结性能的主要发展方向。     

甲烷二氧化碳重整镍基催化剂的研究进展

甲烷二氧化碳重整制合成气是对甲烷、二氧化碳这2种温室气体资源化利用的有效途径。近年来,研究最多的领域是关于该反应催化剂的开发,其中镍基催化剂的研究最广泛。为了全面了解甲烷二氧化碳重整反应及镍基催化剂的应用,介绍了甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究及机理;分析了镍基催化剂的积碳原因及消碳途径;论述了镍基催化剂的载体、助剂、制备方法对催化剂催化性能的影响;最后对镍基催化剂未来的研究方向进行了展望。热力学研究结果显示,高温低压有利于甲烷二氧化碳重整反应的进行;针对甲烷二氧化碳重整反应的机理尚没有统一的定论,不同催化剂应用于该反应,作用机理也不同;镍基催化剂积碳主要由甲烷裂解反应、一氧化碳歧化反应及一氧化碳氧化还原反应产生,为解决积碳问题,从催化剂方面着手,通过调控催化剂性质抑制积碳;载体性质、助剂类型、制备方法不同会对镍基催化剂产生不同作用;镍基催化剂距离工业化应用还有一段距离,在未来发展中可优化催化剂制备条件,深入探究催化剂的积碳机理,理论与实践相结合,进一步探究镍基催化剂的性能。     

煤制天然气工艺技术和催化剂影响因素的分析探讨

主要介绍了目前国内外煤制天然气的基础研究、工艺开发及应用进展;分析对比了国内外甲烷化催化剂,尤其是Ni基催化剂的研究进展和技术特点,并综合分析探讨了催化剂助剂、催化剂载体以及制备方法等对甲烷化催化剂性能的影响。     

合成气甲烷化催化剂的研究与进展

介绍了目前国内外甲烷化催化剂种类;综述了助剂、载体及制备方法对催化剂性能的影响;并对甲烷化催化剂的研究进行了展望,旨在为我国未来甲烷化催化剂的研究与发展提供参考。今后催化剂研究方向应包括三个方面:(1)与工艺技术结合,对不同工艺的催化剂进行优化;(2)开发抗硫催化剂,在保持催化活性的基础上提高其抗硫性能;(3)煤一步法制天然气催化剂的研究。     

不同工艺条件下耐硫甲烷化催化剂的反应活性研究

考察了钼基耐硫甲烷化催化剂在不同反应温度下的催化活性,结果表明反应温度在560℃附近时甲烷化活性最高。在此温度下研究了空速、原料气中H2S、H2O、CO2、CH4、H2/CO等浓度对反应活性的影响,结果表明,原料气中H2S含量的增加有利于提高催化剂的甲烷化反应活性;H2O的加入促进了水煤气变换反应的进行但抑制了甲烷化反应,因此CO转化率虽没有下降但甲烷化效率却有所降低;添加CH4对甲烷化反应没有明显影响,而添加CO2则明显抑制了甲烷的生成。结合催化剂表征结果进一步对各因素的影响机理进行了分析,这为耐硫甲烷化工艺条件优化及催化剂设计提供了重要依据。     

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。     

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。     

Raney Ni catalysts derived from different alloy precursors Part II. CO and CO2 methanation activity

Catalytic activity, in conjunction with reaction mechanism, was studied in the methanation of CO and CO₂ on three Raney Ni catalysts derived from different Ni-Al alloys using different leaching conditions. Main products were CH₄ and CO₂ in CO methanation, and CH₄ and CO in CO₂ methanation. Any other hydrocarbon products were not observed. Over all catalysts, CO methanation showed lower selectivity to methane and higher activation energy than CO₂ methanation. The catalyst derived from alloy having higher Ni content using more severe leaching conditions, namely higher reaction temperature and longer extraction time, showed higher specific activity and higher selectivity to methane both in CO and CO₂ methanation. In CO and CO₂ methanation on Raney Ni catalyst, catalytic activity was seen to have close relation with the activity to dissociate CO This paper was presented at the 2004 Korea/Japan/Taiwan Chemical Engineering Conference held at Busan, Korea between November 3 and 4,2004.     

CO选择性甲烷化的研究进展

CO选择性甲烷化被认为是适用于低温燃料电池的、最具发展潜力的CO深度去除技术,而该技术大规模应用的关键在于高性能负载型催化剂的开发。本文综述了近些年来CO选择性甲烷化的研究进展,以催化剂的选取和评判标准为起点,着重论述了CO和CO₂甲烷化的反应机理、粒径效应以及载体和助剂对催化剂活性和选择性的影响,最后总结了CO选择性甲烷化的研究并对未来的研究方向进行了展望。分析表明,选取合适的活性组分负载量以及载体和助剂可以大幅度提高催化剂的CO甲烷化活性,而通过氯离子改性以及Ru-Ni双金属的制备来控制金属-载体作用界面则是提高催化剂CO甲烷化选择性的关键。指出对甲烷化反应机理的研究和具有长期稳定性催化剂的开发是未来CO选择性甲烷化研究的重点。     

煤“一步法”制天然气催化剂

在固定床反应器中,以水蒸气为气化介质,考察了“一步法”煤制天然气K-Fe甲烷化催化剂的催化活性及稳定性,研究了反应动力学,并且考察了不同煤种对煤催化甲烷化的影响。在650℃、2 MPa下,K15Fe10Ca5对于煤气化及甲烷化均具有良好催化活性。XRD分析表明,活性组分K与Fe之间相互作用,形成的K₆Fe₂O₅促进了煤气化及甲烷化反应。Ca助剂的引入抑制了活性组分与煤中矿物质的结合,同时吸收了煤焦释放出的含硫气体,提高了催化剂的活性。在5次循环实验过程中,CH₄产率保持稳定,表明催化剂有较高的稳定性。修正随机孔模型很好地描述了K15Fe10Ca5催化神木煤焦甲烷化的行为,其中界面反应为控制步骤。煤中挥发分、灰分及含硫量等因素都会影响最终的产率。     

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。     

甲烷合成工艺和催化剂探讨

主要介绍了煤制天然气的发展历史、发展现状,甲烷合成反应基本原理,工业化甲烷合成工艺开发及应用进展,对比了不同工艺的优缺点;对比了甲烷合成催化剂,并分析了工业化甲烷合成催化剂的失活原因。