助剂对煤基合成气甲烷化反应用镍基催化剂的促进作用

助剂促进的合成气甲烷化反应用镍基催化剂具有反应活性高、使用寿命长以及甲烷选择性高等优点,被广泛应用于煤基合成气甲烷化制替代天然气反应中。本文重点介绍了贵金属、碱土金属、稀土金属以及过渡金属助剂等对活性镍基催化剂的分散度、还原度、双金属合金协同效应、镍基催化剂结构稳定性及其对合成气甲烷化反应速率和产物选择性的影响。较系统地分析了这些助剂改性镍基催化剂的作用机制。提出了非贵金属助剂以及复合助剂将是合成气甲烷化用镍基催化剂助剂研发的发展方向,旨在为煤基合成气制替代天然气甲烷化催化剂的研发提供借鉴和参考。     

合成气制低碳醇用催化剂的研究进展

合成气选择催化合成低碳混合醇等清洁燃料是能源化工领域的研究热点,高选择性、高活性并具有优良稳定性的催化剂的设计与开发是低碳醇合成技术的关键。本文对目前研究相对集中的改性甲醇合成催化剂、Cu-Co基以及MoS₂基低碳醇合成催化剂进行了综合评述,系统总结了不同催化剂体系的研究现状,分析了当前合成低碳醇用催化剂领域的热点和难点问题,并指出了低碳醇合成催化剂在今后一段时间内的发展方向。     

合成气制混合醇催化剂研究进展

将我国丰富的煤炭资源经合成气转化为混合醇,作为合成气化学重要的研究领域,该技术的突破对于提高煤化工产品品味、实现煤炭清洁利用、降低醇类化学品石油依赖度具有重要意义,受到了国内外工业界和学术界的广泛关注。制约合成气制混合醇发展的瓶颈在于高效能催化剂的开发,合成气制混合醇催化剂包括贵金属催化剂、改性甲醇合成催化剂、改性费托合成催化剂和钼基催化剂,对以上催化剂逐一进行介绍,详细阐述了国内外最新研究进展,并对各类催化剂性能做出简要评价,为合成气制混合醇早日实现工业应用提供借鉴。     

合成气制多碳醇技术进展

综述了合成气(CO+H_2)制多碳醇的工艺及催化剂研究进展。详细介绍了相关的工艺开发国内国外状况,对铑基催化剂、改性甲醇合成催化剂(高压/高温、中压/低温)、改性FT催化剂和含碱金属硫化物等常用四种合成气制多碳醇催化剂进行了详述,并简要分析了工艺因素对多碳醇合成的影响。近年来,改性的FT催化剂受到关注,特别是Co Cu、Cu Fe基体系催化剂研究取得了一定进展。     

合成低碳混合醇的催化剂

面临世界石油资源日益短缺,发展以煤炭为原料的新能源路线具有极其重要的战略意义,由煤经过合成气生产低碳混合醇(MHA),是实现这一目标的重要途径之一。由合成气生产MHA使用的催化剂大致可分为四类;改性的甲醇合成催化剂、改性的Fisc-her-Tropsch合成催化剂、甲醇合成和Fischer-Tropsch合成混合催化剂和其它催化剂。本文扼要综述各类催化体系的特点、催化剂组成、反应条件以及产物的碳数分布。     

Fischer-Tropsch合成中的CO活化机理

Fischer—Tropsch(F—T)合成是将煤炭、天然气和生物质等含碳资源间接转化为液体燃料的关键工艺步骤,深入了解其反应机理,对于完善F-T合成催化剂设计以及优化其工业操作条件具有重要的理论价值．对近年来有关F—T合成中关键的CO活化机理研究进行了总结和评述,着重介绍了不同过渡金属元素对CO的吸附和活化性质,并就金属晶面与CO的相互作用、催化助剂的影响以及F—T合成反应中与H2的共吸附作用等方面进行分析,为进一步的研究工作提供理     

合成气制混合燃料醇的研究进展

合成气直接转化制混合燃料醇等清洁燃料是能源化工领域的研究热点,过程涉及醇合成和费托合成步骤,体系非常复杂,而高性能催化剂和高效分离工程的开发是混合燃料醇工艺大规模应用的关键技术.本文综述了合成气制混合燃料醇的典型反应工艺和当前催化剂的最新研究进展,系统总结了改性甲醇合成、改性费托合成、硫化物及其他类型催化剂体系的研究现状,指出通过调控活性相结构与组成、提高催化剂稳定性和产物中混合醇的选择性是合成气制混合醇催化剂的发展方向,提出了通过多反应、多过程耦合实现合成气定向转化制混合醇及C₂₊醇的应用前景.     

费托组元改性的低碳混合醇催化剂研究进展

综述了Mo系耐硫催化体系、Co改性催化体系、Fe改性催化体系、Ni改性催化体系以及Rh改性催化体系等费托组元改性催化剂的低碳混合醇合成反应性能,对费托组元改性催化剂的制备条件、工艺参数、助剂和载体等影响因素进行了重点介绍,并对该催化剂的特点及发展趋势进行了展望。     

合成气制低碳醇钼基催化剂助剂的研究进展

钼基催化剂具有独特的抗硫性和抗积炭性,在合成气制低碳醇催化体系中最具发展前景。钼基催化剂催化性能受助剂的影响较大。碱金属的加入能明显提高催化剂对醇的选择性,但使CO转化率下降;碱金属盐中阴离子种类对反应活性影响显著;将Co、Ni、Rh等加入碱金属掺杂的催化剂中,可以提高C2+醇的选择性;助剂Rh有利于醇选择性的提高,但反应条件苛刻,成本较高。不同类型催化剂的催化反应机理不同,与表面物相种类有关。选择适当助剂,有望得到性能优良的CO加氢合成低碳醇钼基催化剂。     

水滑石前体法制备低碳混合醇催化剂研究进展

合成气直接制低碳混合醇一直备受关注,高性能催化剂的制备是研究的重点。水滑石(LDHs)由于其独特的性质使其成为优秀的金属催化剂前体材料。文章回顾了Cu基改性费托合成催化剂双活性中心合成醇的反应机理,重点综述了水滑石前法制备低碳混合醇催化剂的研究进展,并进一步讨论了水滑石前驱体法制备低碳混合醇催化剂面临的挑战和发展趋势。     

煤基合成气制甲烷工艺与催化剂研究进展

煤制天然气是煤炭高效清洁利用的重要途径,甲烷化是煤制天然气的关键反应,具有强放热、可逆和体积缩小的特点。针对甲烷化反应特点,工艺上主要采用多段绝热循环稀释CO含量、合成气变换与净化等策略实现高甲烷收率。对现有的传统甲烷化工艺进行归纳总结,并分析各自甲烷化工艺的特点。在此基础上,对甲烷化工艺路线进行比较,提出开发煤制天然气耐硫甲烷化新工艺,并对该工艺进行探讨。常规钼基耐硫甲烷化催化剂由于原料空速和转化率低,水热稳定性也有待提高,因而开发粗煤气多段耐硫甲烷化制天然气节能工艺及高效耐硫甲烷化催化剂是今后的研究方向。     

复合固体酸催化剂在合成气制二甲醚中的应用研究

对镁碱沸石(FER)进行Zn、Mn金属改性,对γ-Al2O3进行S2O2-3、Ni2+改性,将改性后的FER和γ-Al2O3复合用于合成气直接制二甲醚催化剂中,作为甲醇脱水催化剂组分,制备出了Cu-Zn-Al/ASN/FZM双功能催化剂.在连续固定床高压反应器中,研究了改性条件、复合比及反应温度对催化剂性能的影响.在2...     

Preparation of Cu/ZnO catalyst using a polyol method for alcohol-assisted low temperature methanol synthesis from syngas

A polyol method was used to prepare Cu/ZnO catalysts for alcohol-assisted low temperature methanol synthesis from syngas. Unlike conventional low temperature methanol synthesis, ethanol was employed both as a solvent and a reaction intermediate. Catalyst characterization revealed that Cu/ZnO catalysts were successfully and efficiently prepared using the polyol method. Various preparation conditions such as PVP concentration and identity of ZnO precursor strongly influenced the catalytic activity of Cu/ZnO catalysts. Copper dispersion and catalyst morphology played key roles in determining the catalytic performance of the Cu/ZnO catalyst in alcohol-assisted low temperature methanol synthesis. A high copper dispersion and platelike Cu/ZnO structure led to high catalytic activity. Among the catalysts tested, 5_Cu/ZnO_Zn(Ac)₂ had the best catalytic performance due to its high copper dispersion.     

尿素燃烧法制备镍基甲烷化催化剂及其催化反应性能

以拟薄水铝石、硝酸镍以及镁、钴、镧和铁的硝酸盐为原料,尿素为燃烧剂,采用尿素燃烧法制备系列镍基(以及含助剂)甲烷化催化剂。通过XRD和BET等对催化剂结构进行表征,采用固定床反应器评价催化剂的合成气甲烷化催化反应性能,考察Ni含量、尿素与原料质量比、焙烧温度和不同助剂等对催化剂结构和性能的影响,评价催化剂的稳定性。结果表明,Ni O质量分数为7.5%~44.8%时,采用尿素燃烧法均可制备γ-Al2O3为载体的镍基甲烷化催化剂,最佳制备条件为:尿素与原料质量比3∶1,焙烧温度450℃,燃烧时间40 min。26.1%Ni O/γ-Al2O3催化剂表现出较好的催化性能,在230℃和常压条件下,CO转化率和CH4选择性分别达99.5%和98.3%。26.1%Ni O-2.6%La2O3/γ-Al2O3催化剂在(230~700)℃经过多次升降反应温度和1 460 h的长周期稳定性测试,表现出较好的稳定性和耐热冲击性能。     

甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展

综述了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的最新研究进展,比较了不同类型的催化剂在重整反应过程中的性能差异,分析了催化剂的积炭过程和重整反应机理,对非常规供能方式进行了阐述,指出了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究方向。     

Conversion of hydrocarbon fuels to syngas in a short contact time catalytic reactor

Some results of the theoretical and experimental research on the oxidative production of syngas from hydrocarbon fuels in catalytic reactors which operate at high temperatures and short contact times are presented. Pilot scale tests of the partial oxidation of methane, isooctane and gasoline have been carried out in nearly adiabatic conditions on structured catalysts developed at the Boreskov Institute of Catalysis and characterized by a low (≤0.5 wt./wt.%) content of noble metals. High yield of syngas and stable performance of the catalysts were revealed in the experiments. The details of interaction between chemical and physical processes inside adiabatic monolith reactor have been elucidated by mathematical modeling of the partial oxidation reaction on the base of catalyst detailed chemistry. The problems that emerged from the short contact time reactor operating on a pilot scale are also discussed.     

CO2电催化还原产合成气研究进展

CO₂电催化还原产合成气是通过CO₂资源化利用实现碳中和的有效途径之一,但仍存在过电位高、选择性差、难以精准调控合成气组成比例等问题。本文综述了CO₂电催化还原产合成气的催化剂研究进展,包括金属催化剂、金属配合物催化剂、金属氧化物及硫化物催化剂、金属单原子催化剂以及非金属催化剂等;进一步地,概述了H型电解池、连续流电解池、固体氧化物电解池以及膜反应器电解池等电化学反应池特征。在此基础上,总结了提升CO₂电催化还原产合成气效率的有效策略,包括阳极反应耦合、双活性位催化剂结构设计以及催化剂多级形貌调控等。最后探讨了CO₂电催化还原产合成气领域未来的发展方向：通过机器学习辅助催化剂设计筛选;结合多尺度模拟理解电化学界面过程;利用原位表征技术探究反应机理等。     

A review on catalyst development for conventional thermal dry reforming of methane at low temperature

Carbon dioxide (CO₂) utilization and conversion, as one of the main parts of carbon capture, utilization, and storage (CCUS), is not only considered an important way to mitigate global warming but also an attractive industrial route to produce valuable fuels and chemical feedstocks. Catalytic dry reforming of methane (DRM) is a promising technology for carbon dioxide utilization and conversion as it can produce syngas, carbon monoxide (CO), and hydrogen (H₂) for widespread industrial production processes. In most studies of the DRM reaction, a relatively high operational temperature (i.e., >700°C) has been applied since the reactivity limitation of widely used Ni-based catalysts at low temperatures and the extremely endothermic property of the DRM reaction. However, high cost and high requirement of thermal stability for catalysts have become a severe problem impeding the further commercialization of DRM technology. Decreasing the operational temperature (i.e., <700°C) is considered a promising way for further application of the DRM route to convert CO₂ and produce syngas. However, traditional Ni-based catalysts suffered from unsatisfied reactivity and severe coke formation, leading to quick deactivation at low temperatures. Developing a catalyst with excellent catalytic activity, coke resistance, and improved thermal stability is necessary for low-temperature DRM reactions. In recent years, with significant development in materials, catalyst design, and computational simulation, some synthesized catalysts have achieved considerable improvement in catalytic performance in low-temperature DRM. Hence, a review of recent development on low-temperature DRM catalysts is provided here to further guide and profoundly understand catalyst design for low-temperature DRM.     

The kinetic study of catalytic low-rank coal gasification under CO2 atmosphere using MVRM

In this study, we carried out a kinetic investigation and analysis of the syngas produced by low-rank coal gasification. We conducted a proximate and ultimate analysis of six types of coals in order to measure the amount of sulfur and ash. The coal was then analyzed using a thermo gravimetric analyzer (TGA) to select a suitable sample. The selected Samhwa coal sample was mixed with catalysts. Samples mixed with catalysts were used to determine the activation energy under CO₂ atmosphere using the modified volume reaction model (MVRM). An analysis of the resulting syngas was performed using gas chromatography (GC).