甲烷化催化剂及其失活研究进展

阐述甲烷化催化剂活性组分、载体和助剂种类对催化性能的影响。分析催化剂失活的主要原因为中毒失活、积炭失活和烧结失活。目前在国内外工业装置上得到应用的主要为Al2O3、镁铝尖晶石类负载的Ni基甲烷化催化剂。通过载体改性、助剂添加及调配提升催化剂性能是催化剂研发的主要方向。复合载体可以形成特定的稳定结构,提高催化剂的热稳定性;其较高的比表面积利于Ni的分散;碱金属、碱土金属和稀土金属的添加,可以调变载体表面酸性和电负性,减小Ni晶粒尺寸,降低积炭的可能性。     

甲烷化催化剂失活原因浅析

简要介绍对该公司年产8万t合成氨装置净化工段甲烷化工序使用的J105型甲烷化催化剂快速失活的原因进行了分析,判断是由于进气中含有硫醇和噻吩硫化物引起的,采取的措施是将原用的T102精脱硫剂更换为EAC-6硫醇精脱硫剂。     

二氧化碳甲烷化催化剂及反应机理研究进展

在“双碳”目标的背景下,明确碳处理路径至关重要。利用可再生能源制得的氢,将二氧化碳(CO₂)通过甲烷化反应制备合成天然气(SNG)被广泛认为是一种高效、有前景的碳捕集利用技术,有望实现碳循环利用。近年来,二氧化碳甲烷化催化剂及相关反应机理均取得了许多新进展。鉴于此,本工作对该反应进行了系统的综述。首先,介绍了CO₂甲烷化反应的热力学研究中不同反应条件的影响;随后从活性金属、载体、制备方法及辅助技术等四方面介绍了CO₂甲烷化催化剂的研究进展,其中活性组分包括非贵金属基(Ni,Fe,Co和Mo)和贵金属基(Ru,Rh,Pt和Pd),载体包括传统氧化物(Al₂O₃,SiO₂,TiO₂,ZrO₂和CeO₂)和新型载体材料(金属有机框架和碳基材料),催化剂制备方法包括传统制备方法(浸渍法、共沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法和固相合成法)和合成辅助技术(超声波、微波和等离子体等);总结了CO₂     

基于催化剂防护及SNG品质的甲烷化工艺设计

描述了甲烷化过程中发生的主要反应,指出多级循环绝热固定床是适合完全甲烷化的成熟工艺。着重分析了甲烷化催化剂4种失活模式:高温烧结、硫中毒、析碳及羰基镍形成带来的活性流失,指出有效的应对措施是:循环气稀释进气CO反应浓度、进一步深度脱硫、保持高温水汽比及开停车过程N2置换。基于煤基合成气甲烷化过程中所有耗氢反应物质的量的配比平衡,推导了进气组分配比模数公式,提出了以平衡模值为基点建立模数调节区间的方法,端点模值对应SNG最低的质量保证值。实例证明以此方法可得到预期的SNG组分,并验证了所得SNG是一种优质清洁的替代性天然气。     

煤基合成气甲烷化机理及工艺特性研究进展

探究CO与CO_2在催化剂表面的加氢反应机理,指出主流甲烷化催化剂主要为Ni/γ-Al_2O_3催化剂,通常失活形式为硫中毒、析碳及生成羰基镍活性流失;甲烷化工艺中采用深度脱硫、保持水/汽比及N_2置换的方法加以预防;通过化学平衡常数比较,明确了煤基合成气中CO为主导组分,通过模数公式将合成气组分控制在一定模数区间内以达到预期的SNG组分;根据甲烷化反应特性,采用多级循环固定床甲烷化以达到完全甲烷化,采用废热锅炉系统富产中、高压过热蒸汽以达到甲烷化余热的回收利用。     

掺杂型负载金属催化剂在甲烷裂解反应中的研究进展

甲烷催化裂解反应能够同时制取不含碳氧化物的高纯氢和纳米碳材料,引起研究界的广泛关注。Ni、Fe和Co是常用的甲烷裂解反应的催化剂的活性组分,但单活性组分的负载型金属催化剂往往存在转化率低和寿命短等缺点,通过催化剂的设计改进其性能是催化剂研究工作的重要方向之一。除了制备方法的选择和反应条件的优化,利用不同金属组分性质间的差异,在其中引入第二或第三组分,同样能够有效改善催化剂的性能。对掺杂型负载金属催化剂的研究进行了综述。概述了催化剂的失活机理及模型（活性位覆盖模型和孔道口堵塞模型）,以及如何从失活原因出发进行掺杂型负载金属催化剂的设计。根据掺杂元素作用方式不同,分类介绍了当前掺杂型负载金属催化剂的主要研究成果及其未来的发展方向。     

煤制合成天然气甲烷化催化剂工业运行与失活原因分析

对煤制合成天然气甲烷化催化剂工业应用全生命周期进行了研究,总结了煤制合成天然气甲烷化催化剂在不同应用时期内的运行特征;采用硫/碳分析仪、XRD、氮气物理吸脱附等表征手段,对失活催化剂进行检测,分析了不同装填位置催化剂硫中毒、积碳及高温烧结情况;通过不同状态催化剂的活性评价实验,验证了硫、积碳、烧结对催化剂活性的影响程度;并讨论了引起工业催化剂床层热点位置下移直至完全失活的原因。研究结果表明:轻度积碳对催化剂活性影响不大,严重积碳会造成催化剂粉碎,床层压降升高;高温烧结会造成催化剂比表面积显著下降,热点位置下移,但不足以使催化剂失活;硫在催化剂上的吸附达到一定值后会向下穿透,硫对催化剂的低温活性影响显著,对催化剂的高温活性影响较弱,硫在催化剂上的缓慢积累是催化剂失活的主要原因。     

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。     

CO2催化加氢甲烷化研究进展

介绍了CO2加氢甲烷化反应及其热力学性质。从催化剂和反应机理等角度阐述了CO2加氢甲烷化反应研究进展。认为采取全球CO2循环策略系统是降低大气中CO2含量的一条有效途径。     

生物质合成气催化甲烷化技术研究进展

天然气因其清洁、高效、使用方便的特点而有着其他化石能源无法比拟的优势。随着天然气需求量的增加,天然气供需矛盾也逐渐凸显,生物质合成气催化制取合成天然气成为解决天然气供需矛盾的技术之一。针对生物质合成气甲烷化过程中存在的问题,从反应过程、催化剂、反应器等方面阐述了生物质合成气甲烷化研究现状;对比了不同催化剂的催化性能,分析得出Ni基催化剂是最适合工业化的甲烷化催化剂之一。列举了国外一些固定床和流化床甲烷化反应器工业化的案例,分析了其各自的生产工艺及优缺点,得出流化床是甲烷化反应器中较为有前景的反应器,并对生物质合成气催化制取合成天然气技术的发展方向进行了展望。     

加氢脱氮反应与加氢脱氮催化剂的研究进展

介绍石油馏分中主要含氮组分和其结构特性，以及典型含氮化合物的加氢脱氮反应网络、反应机理、反应动力学，阐述了加氢脱氮催化剂改性的不同途径：载体的改性、活性组分和助剂的选择、活化方法的改进等。     

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。     

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。     

FCC催化剂的镍中毒

本文总结了关于流化催化裂化（FCC）催化剂上镍沉积方式、形态和镍沉积对催化裂化反应影响的研究成果。分析了镍中毒引起催化剂失活的原因,对当前FCC加工过程中防止镍中毒的方法进行了总结和比较,并对今后国内FCC催化剂镍中毒研究课题提出建议。     

生物质热解催化剂积炭问题的研究进展

生物质催化热解获得生物油等高质产品是最有前途替代传统化石能源的方法之一,但在热解过程中存在着严重的催化剂失活问题,其中积炭是导致催化剂失活的最主要因素。本文对近年来生物质催化热解领域的催化剂积炭问题进行综述,重点介绍催化剂积炭失活原因及表征方法、积炭的影响因素分析（催化剂结构、催化剂酸性与反应温度）、抑制催化剂积炭的方法 （催化剂改性、高压反应条件等）以及积炭催化剂再生方法 （氧化灼烧再生、臭氧低温再生、非热等离子体再生等）,并介绍了近年来新兴的微波催化热解技术对催化剂积炭的抑制和消除作用,然后针对该领域目前所面临的困难和发展方向进行展望,以期为生物质催化热解过程中催化剂积炭问题研究提供理论基础。     

Catalytic CO2 Methanation: Providing Optimal Test Conditions for Kinetic Investigations

In the context of using renewable energies and recycling climate-changing gases, methanation of CO₂ provides one possibility. However, volatile availability of renewable energies for hydrogen production and fluctuating CO₂ streams from different sources lead to enhanced demand in investigating the influence of dynamic process operation on the catalyst performance, including detailed kinetic characterization. Reliable kinetic measurements require isothermal temperature control and absence of macrokinetic diffusion limitations. Both were investigated in this work while the determination of steady-state kinetic parameters is part of ongoing studies. Furthermore, a detailed analysis with respect to the long-term-stability of the nickel-based catalyst was performed.     

催化湿式氧化中锰铈催化剂的研究进展

催化湿式氧化技术是一种通过选用适当催化剂,处理高浓度、高毒性以及难生物降解有机废水的有效方法。以Mn、Ce为活性成分的催化剂,具有成本低,活性高、稳定性和选择性好等优点。因此,锰铈催化剂已成为国内外的研究应用的热点。本文评述了锰铈催化剂的制备方法及应用概况,研究了催化剂的失活机理,探讨了催化剂再生措施,以期对有关研究者提供一定的参考。