逆水煤气变换反应研究进展

逆水煤气变换(RWGS)反应是将二氧化碳(CO₂)加氢转化为甲醇、低碳烯烃、芳烃以及汽油等高附加值化学品和燃料的关键步骤，对于实现CO₂资源化利用具有重要意义。本文综述了近年来RWGS反应的研究进展，包括RWGS反应热力学分析、催化机理、可选择的催化剂种类以及提升催化剂性能策略等方面。文章从热力学角度分析，RWGS反应在高温下有利，而低温下存在甲烷化竞争反应。RWGS反应机理主要包括氧化还原机理以及缔合机理，其中缔合机理包括甲酸盐路径和羧酸盐路径等。相比于其他催化体系，负载型金属催化剂展现出较优异的RWGS反应性能。另外，通过添加碱金属助剂、形成双金属合金以及选择合适载体和减小金属颗粒尺寸以优化金属-载体相互作用等手段可实现低温高效稳定的RWGS反应催化剂的设计开发。     

Ni/HAp逆水煤气变换催化剂

逆水煤气变换反应可以使CO_2生成更有价值的CO,被认为是目前最有应用前景的CO_2转化反应之一。本文采用浸渍法制备不同镍含量的Ni/HAp催化剂,通过XRD、TPR对催化剂进行了表征,并测试了其逆水煤气变换反应性能。结果表明,1%Ni/HAp催化剂中NiO颗粒较小,NiO与载体具有较强的相互作用,具有较高的逆水煤气变换反应活性和选择性;高含量的Ni/HAp中含有大颗粒NiO,NiO与载体相互作用较弱,反应中容易生成甲烷,降低了逆水煤气变换反应的选择性。     

二氧化碳逆水煤气变换催化剂制备与性能

CO_2由于热力学稳定性和动力学惰性,难以高效活化。采用并流沉淀法制备锆酸钡(BaZrO_3)催化剂并用于逆水煤气变换反应,结合物化表征和性能评价考察离子掺杂对催化活性、催化剂结构和还原性能的影响以及水热处理对催化剂结构和性能的影响。结果表明,过渡金属离子掺杂BaZrO_3催化剂产生晶格氧空位,提高CO_2转化率,以Mn离子掺杂的催化剂性能最好。晶格掺杂不会改变催化剂晶相结构,但增强晶格氧迁移能力,促进催化剂容易还原,进而显著提高逆变换催化活性。催化剂经水热处理可消除游离杂相,产物选择性提高至99.4%。优化条件下,Mn掺杂BaZrO_3催化剂上CO_2转化率大于48%,CO选择性大于99%,催化剂稳定性好,具有良好的应用前景。     

K掺杂对Co-CeO2催化剂逆水煤气变换反应性能的影响

CO_2的大量排放对环境的影响日益严重,CO_2的转化和利用成为一个重要的研究课题。逆水煤气反应能将CO_2转化为更有价值的CO,是最有应用前景的二氧化碳催化转化反应之一。通过共沉淀法方法制备了一系列K掺杂的Co-CeO_2催化剂,并将其用于逆水煤气变换反应。研究发现掺杂K后对催化剂的选择性、转化率都产生了影响,对催化反应选择性的影响尤其显著。K助剂能够有效抑制CH_4副产物的产生;随着K掺杂量的提高,催化剂的CO选择性明显提高。     

新型CuO/ZnO催化剂的制备及其在水煤气变换反应中的应用

首次采用沉积沉淀法,以Cu（OH）₂为前驱体制备不同CuO负载质量分数的CuO/ZnO水煤气变换（WGS）催化剂,并运用XRD、N₂物理吸附和TPR等方法对催化剂进行结构表征。结果表明,活性组分CuO在载体ZnO表面的分散程度、颗粒大小及CuO和ZnO之间相互作用对催化剂的活性均有影响。CuO的适宜负载质量分数为20％,所得CuO/ZnO催化剂样品WGS反应活性较好,在350 ℃,CO转化率可达95.5％。     

钛促进的钴钼基耐硫水煤气变换催化剂

开发成功一种新型水煤气变换催化剂即钛促进的耐硫钴钼基水煤气变换催化剂，它适用于变换以渣油或煤为原料高敢化生成的含硫一氧化碳气体制取氨合成气，羧基合成气，氢气和城市煤气，由于添加了钛，使催化剂易于硫化，提高了变换活性，特别是低温和／或低硫条件下的活性，稳定性好，机械强度及其稳定性高。可在低水气化和高空速，特别是可在高温低硫条件下使用。主要性能优于国际名牌工业钴钼耐硫变换催化性。     

A Novelγ-Alumina Supported Fe-Mo Bimetallic Catalyst for Reverse Water Gas Shift Reaction

In reverse water gas shift (RWGS) reaction CO2 is converted to CO which in turn can be used to pro-duce beneficial chemicals such as methanol. In the present study, Mo/Al2O3, Fe/Al2O3 and Fe-Mo/Al2O3 c...     

一种新γ相氧化铝负载的铁铝双金属催化剂用于反向水煤气转化反应(英文)

In reverse water gas shift (RWGS) reaction CO₂ is converted to CO which in turn can be used to produce beneficial chemicals such as methanol. In the present study, Mo/Al₂O₃, Fe/Al₂O₃ and Fe-Mo/Al₂O₃ catalysts were synthesised using impregnation method. The structures of catalysts were studied using X-ray diffraction (XRD), Brunauer-Emmett-Teller (BET) method, inductively coupled plasma atomic emission spectrometer (ICP-AES), temperature programmed reduction (H₂-TPR), CO chemisorption, energy dispersive X-ray (EDX) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Kinetic properties of all catalysts were investigated in a batch reactor for RWGS reaction. The results indicated that Mo existence in structure of Fe-Mo/Al₂O₃ catalyst enhances its activity as compared to Fe/Al₂O₃. This enhancement is probably due to better Fe dispersion and smaller particle size of Fe species. Stability test of Fe-Mo/Al₂O₃ catalyst was carried out in a fixed bed reactor and a high CO yield for 60 h of time on stream was demonstrated. Fe₂(MoO₄)₃ phase was found in the structures of fresh and used catalysts. TPR results also indicate that Fe₂(MoO₄)₃ phase has low reducibility, therefore the Fe₂(MoO₄)₃ phase signifificantly inhibits the reduction of the remaining Fe oxides in the catalyst, resulted in high stability of Fe-Mo/Al₂O₃ catalyst. Overall, this study introduces Fe-Mo/Al₂O₃ as a novel catalyst with high CO yield, almost no by-products and fairly stable for RWGS reaction.     

铁基无铬高温变换催化剂的制备及其催化性能

用过渡金属氧化物Co2O3·xH2O取代铁铬催化剂中的Cr2O3,以硝酸法制备了用于大型合成氨工艺使用的不含硫的铁基无铬CO高温变换催化剂。控制铁盐溶液中Fe2+和Fe3+的比例能保证催化剂的主相是γ Fe2O3。Co2O3·xH2O的存在减缓了催化剂因受热引起烧结而导致的比表面积下降,提高了热稳定性。活性评价结果表明,所制备的催化剂有很好耐热性和活性。Co2O3·xH2O的加入量w(Co2O3·xH2O)从1%增加到5%,耐热15h后的低温活性从29 6%提高到了61 3%,证明Co2O3·xH2O是Cr2O3理想的替代物。     

二氧化碳加氢逆水汽变换反应的研究进展

化石能源的热能利用产生大量的CO₂,破坏了地球生态系统中的碳平衡,严重威胁人类的可持续发展。利用可再生能源产生的氢气与CO₂通过逆水汽变换（RWGS）反应产生CO可以作为F-T合成的主要原料,有望部分替代煤制合成气路线,与此同时还是解决“弃风”、“弃光”等问题的有效方案之一。本文归纳了近年来研究RWGS反应所使用的催化体系,包括负载型金属催化剂、复合氧化物催化剂和过渡金属碳化物催化剂;介绍了在不同催化剂上RWGS反应的反应机理。重点分析了影响CO₂加氢制CO选择性的因素,包括催化剂活性组分的颗粒尺寸、载体效应、助剂、反应条件等以及如何提高催化剂的高温稳定性。总结了RWGS反应在不同催化体系上的优缺点,可为进一步设计高性能的RWGS反应催化剂提供借鉴。     

L—1型低汽气比低变催化剂的研制

L-1型低汽气比低变催化剂具有低汽气比条件下活性高、选择性好及堆密度低的特点,其性能已达到国内领先和国际先进的技术水平,具有广阔的市场应用前景。     

抗相变耐硫变换催化剂的表征及性能研究

以特殊工艺制得镁铝尖晶石为载体,采用浸渍法制备出新型XB-2耐硫变换催化剂,通过原粒度反应装置对其进行活性评价和300 h的稳定性试验,对反应前后的催化剂进行了XRD、BET、SEM表征,并且与某工业催化剂A进行对比。结果表明,XB-2型催化剂机械强度高、活性好,在高压、高汽气比条件下,其抗相变性能强、结构稳定。     

Study on the Mechanism of CO Formation in Reverse Water Gas Shift Reaction Over Cu/SiO2 Catalyst by Pulse Reaction, TPD and TPR

The mechanism of reverse water gas shift reaction over Cu catalyst was studied by pulse reaction with QMS monitoring, temperature programmed desorption (TPD) and temperature programmed reduction (TPR) of Cu/SiO₂ catalyst. The reduced and/or oxidized copper offered low catalytic activity for the dissociation of CO₂ to CO in the pulse reaction study with 1 ml volume of He/CO₂, but the rate of CO formation was significantly enhanced with H₂ participating in the reaction. The TPD spectra of CO₂ obtained by feeding H₂/CO₂ over copper at 773 K provided strong evidence of the formation of formate at high temperature. The formate derived from the association of H₂ and CO₂ is proposed to be the key intermediate for CO production. The formate dissociation mechanism is the major reaction route for CO production.     

低汽气比高温变换催化剂的表征及应用

通过对ICI71－4和LB型低汽气比高温变换催化剂在侧线试验装置上使用前后的结构进行测定，探讨适用于低汽气比合成氨工艺流程的催化剂的表征特性。     

器外预硫化耐硫变换催化剂的研制

探讨了器外预硫化耐硫变换催化剂的制备方法,研究了不同硫化剂以及硫化剂的加入方式、浸渍方法、硫化温度和时间对催化剂活性的影响,同时考察了该催化剂的储存性能。结果表明,以本实验采用的单质硫、有机多硫化物A和助剂K2溶于溶剂D1作为硫化剂,并在120℃时以共浸法浸渍4h制备的器外预硫化耐硫变换催化剂,在密闭条件下储存性能较为稳定,活性优于传统的固定床硫化的催化剂。     

低水气比耐硫变换工艺及催化剂在HT-L煤气化制甲醇装置中的应用

介绍了低水气比耐硫变换工艺在首套HT-L煤气化制甲醇装置中的应用情况,以及在运行过程中出现的问题和解决的方法。生产实践证明,低水气比耐硫变换工艺和QDB-05/QDB-04变换催化剂,完全能适应HT-L煤气化生产甲醇的需求,其应用前景广阔。