反应条件对CO甲烷化反应平衡及催化剂性能的影响

通过对CO甲烷化反应体系热力学计算,考察了反应条件和原料组成对平衡组成、平衡转化率以及CH_4选择性和积炭的影响。计算结果表明,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对CO平衡转化率、CH_4选择性和积炭有明显影响,其中,低温、高压和高氢碳比有利于提高CO转化率和CH_4选择性,而升高压力、增加氢碳比以及向原料气中加入水蒸气均能有效地减少积炭。另外,用Ni/MgO-Al_2O_3催化剂考察了反应条件和原料气组成对CO转化率、CH_4选择性以及积炭的影响,实验结果,反应温度、压力、氢碳比和汽气比对催化剂的CO转化率、甲烷选择性以及积炭的影响明显,并与热力学平衡计算的结果基本一致。     

合成气完全甲烷化催化剂研究

制备了一系列金属镍催化剂并对其用于合成气完全甲烷化的催化活性进行了研究,结果表明:当NiO担载量在20%以上可以保证催化剂在高温高空速条件下具有很好的活性。Al2O3担载型镍催化剂引入金属Mg、La有利于提高催化剂的活性和稳定性。担载型NiOLa2O3MgO/Al2O3催化剂(wNiO=24%),装填两段反应器,经过两段反应后,CO平均转化率为99.97%,H2平均转化率99.83%,CH4平均选择性为98.44%。催化剂连续运行1000h性能稳定。     

加压下甲烷空气部分氧化制合成气

采用固定床流动反应装置 ,研究了加压条件下镍基催化剂对甲烷空气部分氧化制合成气的催化性能 ,考察了镍负载量、助剂种类、反应温度、压力、CH4/O2 配比等因素对催化性能的影响。结果表明 ,Ni/α -Al2 O3-MgAl2 O4催化剂的镍负载量质量分数为 8%时 ,催化性能最佳 ,添加稀土助剂La2 O3的催化剂活性最好 ,且La2 O3的最佳添加量(质量分数 )为 2 %。 8%Ni-2 %La2 O3/α -Al2 O3-MgAl2 O4催化剂上的条件试验表明 ,在 70 0～ 90 0℃内 ,CH4转化率和CO选择性随温度升高而增加 ;随着压力的增加 (0 1～ 1 5MPa) ,CH4转化率和CO选择性下降 ;在甲烷空速为(0 8～ 2 0 )× 10 4h- 1 内 ,转化率和选择性基本不变。     

浆态床中CO_2加氢直接合成二甲醚的研究——反应条件对镁改性双功能催化剂性能的影响

首先采用浸渍法制备了w(MgO)=10%的改性HZSM-5分子筛,然后采用共沉淀浸渍法制备了CuO-ZnO-Al2O3-/MgO-HZSM-5双功能催化剂,利用XRD、BET、H2-TPR、NH3-TPD等手段进行表征。在连续式加压浆态床反应器中,以医用液体石蜡为惰性液相介质,研究了CO2加氢一步法合成二甲醚(DME)的催化反应,考察了不同温度(230℃～280℃)、不同压力(1.0MPa～4.0MPa)、不同氢碳比(n(H2)/n(CO2)=1.0～6.0)和不同空速(GHSV=1500 h-1～6000 h-1)对反应结果的影响。研究表明,提高反应温度有利于提高CO2转化率,但使二甲醚的选择性降低;增大压力和氢碳比有利于提高CO2转化率和二甲醚的选择性;增大空速会使CO2转化率和二甲醚选择性均呈现下降趋势。     

甲烷氧化制合成气300m~3/d规模扩试

在自制催化剂上进行了甲烷氧化制合成气工艺 30 0m3 /d规模的扩大实验。实验表明在原料气中加入少量水蒸气抑制了反应初期表面Ni晶粒的烧结 ,尤其是抑制了床层上部催化剂Ni晶粒的烧结 ,提高催化剂活性 ,甲烷转化率、CO和H2 选择性分别可达到 94%～ 96 %、90 %～ 92 %、94%～ 99% ;在V(CH4 ) /V(O2 ) /V(H2 O) =1 90 / 1/ 0 2 2、干气空速 1 3× 10 5/h、310m3 /d规模 2 0 0h寿命实验中 ,甲烷转化率和CO选择性均大于 90 % ,而H2 选择性高达 99%以上 ,催化剂显示了较好的活性和稳定性 ;实验也表明在高密度放热状态下 ,甲烷催化部分氧化制合成气工艺具备可操作性和工业化潜力 ,但工艺参数的优化有赖于工程模型的建立 ,需要进一步的扩大实验。     

α-Ni/γ-Al_2O_3催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的研究

在连续流动固定床装置上考察了α-Ni/γ-Al2O3催化剂制备方法和反应空速对一氧化碳甲烷化反应的影响。与其他方法制备的催化剂相比,采用研混还原法制备的催化剂活性较高,在n(CO):n(H2)=1:3、常压、593K及空速2500h-1反应条件下,研混还原法制备的w(Ni)为15%的α-Ni/γ-Al2O3催化剂催化一氧化碳合成甲烷的选择性达90%以上,一氧化碳的转化率接近100%。采用BET、XRD及TEM等技术对催化剂进行了表征。     

ZrO_2改性Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂对Fischer-Tropsch合成反应的催化性能

采用浸渍法制备了ZrO2改性Co-Ru/γ-A l2O3催化剂(以下简称催化剂),考察了反应温度、反应压力、气态空速和合成气n(H2)∶n(CO)对催化剂催化性能的影响。实验结果表明,随反应温度的升高,催化剂的催化活性提高,CH4的选择性增加,重质烃的选择性先增加后减小;升高反应压力有利于提高催化剂的催化活性、增加重质烃的选择性;增大气态空速不利于重质烃的生成;随n(H2)∶n(CO)的增大,CO的转化率和CH4的选择性增加、重质烃的选择性减小。在反应温度220℃、反应压力1.5M Pa、气态空速800h-1、n(H2)∶n(CO)=2.0的条件下,CO的转化率达到84.88%,烃的总选择性为99.63%,CH4和CO2的选择性分别为5.47%,0.37%,C5+占全部烃产物的质量分数为88.16%,重质烃的收率(以标准状况下1m3(H2+CO)计)为152.83g。     

甲烷空气催化部分氧化制合成气与含氮合成气制二甲醚的研究

采用常规浸渍法制备了经镧和镁改性的镍基催化剂 ,以铜锌铝甲醇合成催化剂和HZSM 5分子筛通过机械混合制备了二甲醚合成催化剂。采用固定床流动反应色谱装置研究了甲烷空气催化部分氧化制合成气的催化性能 ,同时开展了以含氮合成气制备二甲醚的研究。结果说明 ,镍基催化剂对甲烷空气部分氧化制合成气在常压下具有高的转化率 ,随压力升高 ,转化率明显下降 ,并且催化剂严重积炭 ,通过向反应体系添加H2 O和CO2 可以提高加压条件下的CH4转化率并抑制催化剂积炭 ,还可获得n(H2 ) /n(CO)接近 2的合成气 ,满足合成二甲醚的要求。采用含氮合成气制备二甲醚 ,在压力 7.0MPa ,空速 10 0 0h-1条件下 ,催化剂连续使用 2 0 0h性能基本稳定 ,CO转化率在 93%左右 ,DME选择性在 77%左右 ,DME收率在 72 %左右     

改性的Ni基催化剂上CO甲烷化性能的研究

采用浸渍法制备了NiO/Al2O3,NiO/TiO2-Al2O3,NiO-La2O3/Al2O3,NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂,考察了4种催化剂的CO甲烷化性能,并利用TG-DTG方法表征催化剂表面的积碳量。实验结果表明,NiO/TiO2-Al2O3,NiO-La2O3/Al2O3,NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂,即TiO2和La2O3改性的NiO/Al2O3催化剂的CO甲烷化反应活性均有所提高,其中NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂的活性、稳定性和抗积碳能力最好;采用NiO-La2O3/TiO2-Al2O3催化剂,CO甲烷化反应的适宜条件为:反应温度450℃、反应压力1.5 MPa、GHSV=10 000 h-1,在此条件下,CO转化率为99.5%,CH4收率和选择性均为98.1%。     

丁烯-1临氢异构化催化剂及工艺技术开发

针对泰州石化烯烃提浓装置存在的问题,开发了适用于丁烯-1临氢异构化的催化剂及工艺技术。实验室研究结果表明,该催化剂具有良好的活性、选择性和稳定性。在泰州石化进行了丁烯-1临氢异构化工业应用试验,在反应器操作压力1.5～1.8MPa、入口温度70～75℃、n(H2 ) /n(C==4 ) =3 .0mol·mol- 1 、碳四液相体积空速3h- 1的条件下,丁烯-1异构化率大于70 % ,丁二烯转化率大于98% ,单烯烃收率大于10 0 %。     

天然气水蒸汽重整商品催化剂上的沼气重整制氢

研究了将工业天然气水蒸汽重整催化剂Z118Y用于由等摩尔的甲烷和二氧化碳组成的模拟沼气的重整反应。考察了反应温度、空速、压力、还原温度及氧气含量对催化剂性能的影响。并运用BET、TG-DSC、TEM及H2-TPR对催化剂进行了表征。实验结果表明:还原温度对催化剂的活性及稳定性有很大的影响,反应气中适量添加氧气能提高甲烷转化率、一氧化碳选择性、H2/CO比、防止催化剂表面积炭并延长催化剂使用寿命。     

PtLiLa/γ-Al2O3催化剂上柴油水蒸气重整制氢实验研究

采用浸渍法制备了PtLiLa/γ-Al2O3催化剂。以－10号柴油为原料,在固定床管式反应器中研究了温度、水碳比、空速对PtLiLa/γ-Al2O3催化剂上柴油水蒸气重整制氢反应的影响,确定了适宜的反应条件。采用XRD和SEM方法对反应后的催化剂进行了表征。结果表明,PtLiLa/γ-Al2O3催化剂对柴油水蒸气重整制氢具有较好的催化性能,且稳定性良好。在温度680 oC,水碳摩尔比22,柴油空速0.3 h-1条件下,H2产率为28.66 mol/mol。     

GS-08乙苯脱氢催化剂的性能及其活性衰退原因的考察

考察了乙苯脱氢生成苯乙烯的反应条件，如：反应温度、系统压力、水。油质量比、乙本空速行动地CS－08催化剂性能的影响，发现提高反应温度和水／油质量比或降低反应压力和空速对脱氢反应有利。反应后催化剂钾含量及其分布、表面碳碍的分析结果表明，GS－08催化剂活性的衰退主要是由于钾的迁移和表面积炭所致，其中积炭引起的部分失活可以通过含氢气的水蒸汽再生得到恢复。     

带氧分布器的固定床反应器中甲烷-空气-水-二氧化碳制合成气

在带氧分布器的固定床反应器(FR-OD)中进行了Ni基催化剂上CH4-air-H2O-CO2三重整制合成气的研究。在分氧比为80%的条件下,考察了反应条件(压力、炉温、空速以及原料气CO2/CH4体积比)对催化剂床层温度分布和反应性能的影响,并进行了200h的寿命实验。结果表明,在压力为0.8MPa,出口温度为850℃,GHSV为13800h-1,原料气组成为V(CH4)/V(air)/V(H2O)/V(CO2)=1/2.4/0.8/0.4,分氧比为80%的条件下,催化剂床层入口处未出现热点,连续运行200h期间催化剂活性未见下降,以上结果初步表明采用氧分布器后的Ni基催化剂上可以较安全地进行甲烷三重整制合成气的操作。     

丁二酸二甲酯加氢制备γ-丁内酯

实验以丁二酸二甲酯为原料、甲醇为溶剂,在复合铜基催化剂Cu-ZnO-ZrO_2/Al_2O_3作用下,催化加氢制备γ-丁内酯。考察了反应温度、压力、氢酯摩尔比、液时空速和溶剂质量比等因素对加氢反应的影响。结果表明:在反应温度为200℃、压力为3.0 MPa、n(H_2):n(C_6H_(10)O_4)=150、丁二酸二甲酯液时空速为0.5 h、溶剂质量比为4:1的条件下,丁二酸二甲酯的转化率达到100%,γ-丁内酯的选择性达90%。     

模压Ni-CeO_2催化甲烷部分氧化反应性能研究

利用溶液浸渍法制备了m(Ni)/m(CeO2)=9/1的模压Ni-CeO2催化剂,研究了其催化甲烷部分氧化制合成气反应的性能。系统考察了进料CH4/O2摩尔比、反应温度、空速等工艺条件对模压Ni-CeO2催化剂催化甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响,并用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等方法对催化剂进行了表征。研究表明,在进料n(CH4)/n(O2)=1.9,反应温度930℃,空速1.2×105h-1的优化工艺条件下,模压Ni-CeO2催化剂表现出良好的甲烷部分氧化制合成气催化活性,CH4转化率为97%,H2和CO选择性分别为92%,98%。26h稳定性实验结果表明,Ni-CeO2催化剂在保持高催化活性的同时,也具有较好的稳定性。     

甲烷蒸汽重整MCFC重整器的研究

以MCFC(熔融碳酸盐燃料电池)应用为背景,从提高MCFC整个系统能效的角度出发,研究以电池堆为热源给反应器供热,并且出口气满足MCFC要求的甲烷蒸汽重整反应的各种工况条件。整个实验以MCFC的工作温度为基础,研究了温度、水碳比、空速等反应条件下的重整结果。当反应条件为温度650℃、水碳比6、空速403h-1、压力0 3MPa时,出口气体可以较好地满足MCFC工作要求。     

甲烷和富氧空气催化氧化制合成气

采用固定床流动反应装置,考察了３种不同氧化气氛下甲烷催化氧化制合成气的反应性能。在空速为５×１０５ｈ－１、ＣＨ４／Ｏ２＝２．０、外控温度为８００℃时,富氧空气（３４．５％Ｏ２＋６５．５％Ｎ２）具有和１００％Ｏ２气氛基本接近的反应性能,而且用空气或富氧空气取代纯氧明显减轻了催化剂床层的“热点”现象。针对富氧空气（３４．５％Ｏ２＋６５．５％Ｎ２）,考察了空速对反应性能的影响。结果表明,空速在３×１０５～８×１０５ｈ－１范围内ＣＨ４转化率＞９０％,ＣＯ选择性＞９０％,Ｈ２选择性接近１００％;合成气中（Ｈ２＋ＣＯ）／Ｎ２比值接近３．０,ＣＯ经水蒸汽变换后得Ｈ２／Ｎ２比值接近３．０,基本满足合成氨的要求     

粉末模压法制备甲烷部分氧化制合成气反应镍金属催化剂

普通的负载型镍基催化剂,在甲烷部分氧化制合成气反应条件下,存在活性组分易烧结、易流失等缺陷。本文采用粉末模压法制备金属镍催化剂,并研究了催化剂的制备条件及其影响因素。制备的催化剂体现了良好的催化活性,在原料气配比n(CH4)/n(O2)=2.0、反应温度950℃、空速1.4×105h-1时,CH4转化率为89.64%、O2几乎完全反应,H2和CO选择性分别为82.71%和88.90%。     

Mn改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢研究

研究了Mn改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应。考察了催化剂组成、反应温度和水醇比对反应的影响。研究结果表明,当催化剂的组成为Cu45Zn45Al5Mn5,反应温度为220～240℃,n(H2O)/n(CH3OH)=1～1 2,液体空速为3 0h-1左右时,反应具有较好的甲醇转化率、氢气产率和较低的出口CO含量,同时催化剂表现出较好的稳定性。