整体型海绵镍催化剂催化甲烷部分氧化制合成气

利用电沉积法制得的海绵镍制备了整体型海绵镍催化剂,并将其应用于甲烷部分氧化制合成气反应。考察了原料气配比、反应温度、空速、催化剂床层高径比等工艺条件对整体型海绵镍催化剂催化甲烷部分氧化制合成气反应的影响,并对催化剂进行了扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)表征。根据研究结果确定优化的工艺条件为:反应温度950℃,空速1.35×105h-1,原料气配比n(CH4)∶n(O2)=1.5,催化剂床层高径比0.75。在此工艺条件下的反应结果:CH转化率约90%,H选择性约80%,CO选择性约90%。     

流化床甲烷临氧CO_2自热重整制合成气研究

采用分步浸渍方法,制备了高分散的Ni/MgO-SiO2催化剂,并在固定床和流化床反应器中对该催化剂用于甲烷临氧CO2自热重整制合成气反应进行了评价。反应结果表明,催化剂在两种反应器中均表现出接近热力学平衡的初活性;随着空速的变化及反应时间的延长,催化剂的活性在两种反应器中表现出明显的差异。采用TEM测试手段对反应后的催化剂进行表征。结果表明,流化床反应器对反应过程、消除积碳及控制活性组分晶粒烧结有较明显的促进作用。与固定床反应器相比,流化床反应器是适合甲烷临氧CO2自热重整制合成气的反应器。     

稀土镍基催化剂在甲烷选择氧化制合成气中的催化性能

研究了Ｎｉ／ＺｒＯ２、Ｎｉ／ＺＳＭ、Ｎｉ／ＴｉＯ２－ＺｒＯ２、Ｎｉ／Ｙ／ＺｒＯ２和Ｎｉ／Ｃｅ／ＺｒＯ２等系列镍基催化剂，在常压固定床流动反应装置上考察了催化剂在甲烷选择性氧化制合成气中的催化活性与选择性。研究了载体、金属镍担载量及稀土添加物对催化剂性能的影响。考察了不同反应温度、空速及烷氧比条件下的催化反应性能。结果表明，稀土促进的Ｎｉ／ＺｒＯ２体系是良好的甲烷选择氧化制合成气催化剂。当反应温度高于７００℃、空速为２．８４×１０５ｍｌ／ｇ·ｈ，烷氧比为２时，甲烷单程转化率＞９２％，ＣＯ＋Ｈ２选择性＞９０％。     

采用异形催化剂的两段法CPO制合成气工艺研究

介绍了采用异形催化剂的固定床两段法催化部分氧化制合成气的新工艺 ,对异形La -Mn钙钛矿催化剂上发生的甲烷催化燃烧反应进行了考察 ,研究了温度、压力及空速等工艺条件对两段法造气工艺的影响 ,结合异形La助Ni基催化剂进行了两段法联合制合成气工艺条件的研究 ,并考察了床层压降、催化剂机械强度等异形催化剂的物性。结果表明 ,采用异形催化剂在催化剂活性、操作安全性和提高能效等方面更适合于两段法制合成气工艺的放大研究。异形催化剂具有良好的机械性能 ,可有效的降低床层压降并使床层具有更加稳定均匀的热波分布。     

薄层固定床反应器中甲烷氧化偶联反应热效应的研究

研究了甲烷氧化偶联制乙烯强放热反应在催化剂装量为２００ｍｌ的薄层床中的起燃条件、甲烷空速、ＣＨ４／Ｏ２比、床层高度、反应时间等与床层温升和催化剂活性的关系，得出在床层高度为３０～５４ｍｍ的薄层床中，反应可平稳地进行，反应的最高温区在气体进催化剂层人口以下１５～３０ｍｍ内，床层厚度的增加对Ｃ２收率影响不大，但Ｃ２选择性下降。床层最高温度随甲烷空速升高而增加，最高温区增宽。ＣＨ４／Ｏ２比增加温度降低，Ｃ２选择性增高。用预热与加强保温的办法，该反应在薄层床反应器中可能实现自热反应。     

甲烷临氧自热重整反应中双金属催化剂的研究进展

概述了微量贵金属修饰的传统镍基催化剂对甲烷临氧自热重整反应中催化剂氧化、温度分布图和积炭的影响。微量贵金属的修饰有效抑制了镍颗粒在催化剂床层入口处的氧化，使沿催化剂床层的温度分布比较平缓。另外，即使在加压下也能有效地抑制积炭的形成。因此，微量贵金属修饰的镍基催化剂是甲烷临氧自热重整制合成气反应的优秀催化剂。     

甲烷催化部分氧化制合成气反应器的改进

在带空气分布器的固定床反应器中,以空气为氧源,采用NiO-La2O3/MgAl2O4-α-Al2O3催化剂,进行了甲烷催化部分氧化制合成气的研究。考察了空气流量分配比(D)对催化性能、催化剂床层轴向温度分布、催化剂床层轴向原料组成和产物分布的影响。实验结果表明,D不影响催化剂床层出口处的气体组成;当D为80%时,沿催化剂床层轴向n(O2):n(甲烷)可保持在0.10～0.22,催化剂床层入口处的温升明显下降,整个催化剂床层轴向温度分布均匀,表明采用空气分布器有利于提高甲烷部分氧化反应的选择性,抑制了甲烷的完全氧化。     

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。     

反应条件对Co/SBA-15催化剂Fischer-Tropsch合成性能的影响

采用初湿浸渍法制备了 Co/SBA—15催化剂,采用 N_2物理吸附、X 射线衍射和透射电子显微镜等方法对载体和催化剂进行了表征;在小锈钢固定床反应器中,对 Co/SBA—15催化剂的 Fischer—Tropsch 合成性能进行r评价,考察了反应温度、反应压力及合成气空速对 CO 转化率和产物选择性的影响,得到了 CO 转化率与反应温度、反应压力和合成气空速间的定量关系,并给出了数学表达式。实验结果表明,CO 转化率与反应温度呈指数关系、与反应压力呈线性关系、与合成气空速呈反比关系,过高或过低的反应温度、低反应压力和大合成气空速都不利于长链烃的生成。同时考察了反应时间对 Co/SBA-15催化剂 Fischer-Trop-sch 合成性能的影响。随反应时间的延长,CO 转化率降低,产物选择性变化不大,在考察反应温度、反应压力及合成气空速的影响时,可以忽略反应时间的影响。     

煤制合成天然气中甲烷化过程的分析与计算

合成气甲烷化是煤制合成天然气过程中的重要步骤。基于自制Ni/Al2O3催化剂的合成气甲烷化评价结果,通过热力学分析、反应温升计算、多级绝热固定床的工艺分析、流程模拟和能量分析,计算和讨论了合成气甲烷化反应在热力学平衡限制和催化剂使用温度250~650℃限制下的适宜工艺条件。以最大化生产高压蒸汽为能量优化目标的前提下,最优方案是第1级反应器的出口温度处于催化剂使用温度上限,所产高压蒸汽热量占总反应热的83%;适当降低反应器出口温度、增产中低压蒸汽,可降低有效能损失;优选工艺方案的有效能利用率达到65.19%。     

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。     

甲烷氧化偶联制乙烯放大实验中催化剂稳定性的研究

用Ｌａ－Ｂａ－Ｏｘ－助剂作为甲烷氧化偶联催化剂，研究了从０．５ｍｌ放大到３０ｍｌ和２００ｍｌ装量时催化剂的稳定性。实验表明，在催化剂装量放大时用薄层反应器和通过反应条件的合理调整（如适当地降低反应空速与反应管外加热的温度等），使２００ｍｌ装量的催化剂反应时床层热点温度与０．５ｍｌ催化剂床层的热点温度相差≤６０℃，从而在ＣＨ４∶Ｏ２＝（４．７５～５．０８）∶１、ＣＨ４空速５０００ｈ－１、催化剂床层热点温度８４０℃条件下，实现了２００ｍｌ装置催化剂的１０００ｈ稳定运转，其Ｃ２选择性和收率分别保持在６２．４％～７１．９％和１６．５％～１７．３％，甲烷转化率为２３．５％～２６．６％。该结果与０．５ｍｌ催化剂装量的１０００ｈ稳定性实验结果基本一致。反应前后催化剂的结构和物性变化对催化剂活性影响不大     

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。     

甲烷催化部分氧化制取合成气的研究Ⅱ．添加贵金属Pt的Ni／Al_2O_3催化剂的研究

采用固定床流动反应装置研究了添加贵金属Ｐｔ的Ｎｉ／α－Ａｌ２Ｏ３催化剂对甲烷部分氧化制取合成气的催化活性；考察了不同Ｐｔ添加量、ＣＨ４／Ｏ２配比、反应温度、空速等因素对催化剂性能的影响。结果表明，Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３添加Ｐｔ后其活性和ＣＯ及Ｈ２的选择性明显提高     

工艺条件对RFT-2催化剂固定床费-托合成性能的影响

在固定床费-托合成装置上研究了反应温度、压力、n(H2)/n(CO)、空速、汽包压力和表观气速对工业生产的RFT-2催化剂反应性能和催化剂床层温度分布的影响。结果表明反应温度对RFT-2性能影响显著,随温度提高活性迅速增加,催化剂床层的热点区域变宽和峰值增加,而且在不同温度范围对敏感程度不同。提高压力可以增加反应活性,改善选择性,催化剂床层温度分布变差。n(H2)/n(CO)主要影响费托合成催化剂的活性和产物选择性,对催化床层温度分布影响较小。空速增加会造成CO和H2的转化率的下降,选择性和催化剂床层温度分布变化不明显。通过调节汽包压力来控制催化剂床层温度非常有效和灵敏,对反应性能和温度分布影响显著。表观气速提高可以改善催化剂床层径向的传热,使反应管的传热得到强化,温度分布更加均匀。     

液体介质对固定床钴基催化剂费-托合成性能的影响

为解决固定床费-托合成中因传热限制而产生热点导致反应恶化的问题,将费-托合成产生的轻质油与原料气共同引入反应器,在中型装置上以工业RFT-2钴基固定床费-托合成催化剂为研究对象,考察轻质合成油空速、组成对费-托合成性能、催化剂床层温度分布、产品分布的影响。结果表明：轻质合成油的注入有利于降低CO2的选择性,降低液体产品的烯烃含量;随注油空速的增加,甲烷选择性升高,C5+选择性略有降低,催化剂床层温度分布显著改善,热点消失。将轻质合成油分成不同的馏分段注入反应器,随着注入馏分的变重,甲烷和C5+的选择性均降低,催化剂床层温度分布的均匀性提高。因此,轻质合成油的注入不仅可以改善催化剂床层温度分布、提高费-托合成性能,而且可以通过调整注入的轻质合成油组成来获得不同的产品组成。     

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