甲烷、二氧化碳转化制合成气的研究——Ⅰ.催化剂及其催化性能

采用固定床流动反应装置研究了金属负载型催化剂对甲烷二氧化碳转化制合成气的催化活性,考察了催化剂活性组份、载体及反应条件等对合成气生成量的影响。发现负载型Ni/Al_2O_3催化剂对甲烷二氧化碳转化具有高催化活性,其合成气生成量随反应温度升高或压力降低而增加。通过测定发现,当镍负载量低于13.15w％时,即使在热力学积炭区使用Ni/Al_2O_3催化剂,它也具有高抗积炭性能。考察了Ni/Al_2O_3-5催化剂在700℃下连续运行120小时的瞬间活性,发现产物合成气摩尔含量一直保持在91％左右,催化剂活性无任何降低趋势。     

镍调变六铝酸盐LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)催化甲烷部分氧化制合成气的研究

采用高温焙烧硝酸盐氧化物分解法,通过同晶取代作用,把过渡金属活性组分镍镶嵌在六铝酸盐晶体的晶格中,制备了一系列镍调变六铝酸盐复合氧化物LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)催化剂,通过XRD、TPR、XPS等手段,考察了镍调变六铝酸盐LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)的体相结构、氢还原性、表面性质和对甲烷部分氧化制合成气反应催化活性。六铝酸盐LaNiAl_(11)O_(19-δ)的体相结构在经过900℃还原前后基本保持不变,基于结合能数据和TPR实验可推断Ni的价态为Ni~(2+),且调变镍本身的价态不随其调变量的改变而改变。实验表明,还原六铝酸盐LaNi_yAl_(12-y)O_(19-δ)展示了良好的催化活性,在500～800℃反应温度范围内,甲烷和氧气的转化率随温度的升高而迅速增大,当870℃时,甲烷和氧气的转化率均可达到100%。在相同反应条件下,对不同调变量镍催化剂,其催化活性随镍调变量(y值)的增大而提高。该法制得的六铝酸盐催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中具有良好的稳定性和催化活性,并具有很好的应用前景。     

乙酸甲酯水蒸气重整制合成气热化学平衡分析

采用Gibbs自由能最小化法对乙酸甲酯(MC)水蒸气重整制合成气反应进行热化学平衡计算,考察了温度、水酯比(n(H_2O)∶n(MC))和压力等因素对MC水蒸气重整制合成气反应产物的影响。实验结果表明,随温度升高,合成气含量明显增大,氢碳比(n(H_2)∶n(CO))、CH_4和CO_2含量则减小,在800~1 000℃时,合成气含量达最大,氢碳比较稳定,有利于合成气的制备;在温度大于800℃时,随水酯比的增加,合成气含量先增大后减小,在水酯比为4时较为适宜;随压力增加,合成气含量减小,CH_4和CO_2含量增加,低压有利于合成气的制备。在800~1 000℃、水酯比为4、常压条件下,MC水蒸气重整制合成气含量可达86%(φ)。     

铝酸钙催化重油裂解-气化工艺

分别以FCC催化剂、石英砂、碱性铝酸钙为接触剂,在流化床反应器上对胜利减压渣油进行裂解-气化实验,考察接触剂的性能,优化裂解工艺条件.另外,在800℃下,将铝酸钙上的沉积焦炭与水蒸气、氧气反应转化为合成气,考察焦炭气化转化率及气化产物组成.结果表明:与FCC催化剂和石英砂相比,碱性铝酸钙能抑制结焦,提高液相产物收率;当...     

非平衡条件下甲烷部分氧化反应体系的温度特征

根据对ＣＨ４－Ｏ２在热力学上反应特征的分析，采用镍负载型催化剂Ｎｉ／ＲＭＡ，较详细地研究了甲烷部分氧化制合成气反应体系的非平衡态和温度特征。结果表明，在低温高空速时，产物合成气含量可以明显超过热力学理论值。其原因之一是，催化剂床层存在局部热点温度，使床层实际温度明显高于测定指示温度；第二，反应在低温高空速时处于非平衡态，反应达到平衡前更有利于生成合成气。在６５０～８５０℃高温之间时，通过准确控制反应体系的温度，甲烷转化率和合成气收率可以接近热力学理论平衡值。当温度较高时，在催化剂上方空间将发生甲烷燃烧反应     

天然气和二氧化碳转化制合成气的研究──I．催化反应性能

研究了Ｎｉ－５和Ｎｉ－５－ＲＭ催化剂对ＣＨ４－ＣＯ２、Ｃ２Ｈ４－ＣＯ２和天然气－ＣＯ２转化制合成气的催化反应性能。发现Ｎｉ～５－ＲＭ催化剂对ＣＨ４－ＣＯ２转化不仅具有高的活性和选择性，而且具有良好的抗积炭性能和稳定性。该催化剂对天然气和ＣＯ２转化反应，通过加入极少量的消炭剂Ａ，不仅可以有效防止反应体系积炭，而且对催化活性和选择性基本没有影响。在８５０℃连续使用３００ｈ，产物合成气含量一直保持在９５．５％（ｍｏｌ）左右，催化剂活性无任何降低趋势。     

工业低镍催化剂上天然气—CO2—水蒸气和氧化转化制备合成气的研究

假设密置单层排布模型,在理论上探讨了高温、高压下低镍催化剂应用的可行性。并采用低比表面积工业α－Al2O3载体,经CeO2和MgO改性研制工业低镍HSD－2催化剂。HSD－2催化剂在1123K、1．0MPa下,天然气、氧气、二氧化碳、水蒸气转化制合成气反应体系在n(natural gas):n(CO2):n(O2):n(H2O)=1:0.1:0.3:1.3,空速为GHSV＝11822h^-1条件下连续反应125h,CH4转化率始终保持在90％－94％,H2的选择性为94％－96％左右。较相同镍含量的Ni/α-Al2O3催化剂活性高,稳定性和抗积炭性强。     

Cu基甲醇合成催化剂在两种模拟工业合成气中反应的结构变化及稳定性研究

不同原料转化得到的合成气的CO₂含量有明显差异，但均能通过传统甲醇催化剂的催化反应来制甲醇。为了研究不同CO₂含量的合成气对催化剂结构和性能稳定性的影响，采用模拟煤气化和天然气转化制成的合成气，在工业尺寸的列管式夹套反应器上进行了甲醇合成反应，研究了原颗粒工业催化剂在使用前后微观粒子和催化剂性能稳定性的变化。结果表明，5种原颗粒工业催化剂使用前后的Cu和ZnO晶粒尺寸均增大，且在模拟天然气转化制成的合成气条件下，催化剂中Cu和ZnO晶粒尺寸增大速率更快，催化剂整体性能的发挥受到限制，不利于保持催化剂性能的稳定。高CO₂含量更容易破坏Cu⁺的稳定性，并且导致Zn物种形态的转变。     

甲烷二氧化碳和氧气转化制合成气

采用固定床流动反应装置,考察了NiO（Ni：9．17wt％）／Al2O3镍负载型催化剂上甲烷、二氧化碳和氧气转化制合成气反应。结果表明,反应温度≥700℃时,基本达到热力学平衡;空速介于1．5－9．5×104h－1之间,反应活性基本不变。而反应温度≤650℃时,反应活性首先随空速的增加而增加,达一最大值后,空速继续增加,活性不增加反而下降。该催化剂在850℃,CH4／CO2／O2＝1／1／0．5,空速1400h－1条件下连续运行1000h,其活性一直保持在89％左右,具有良好的稳定性。     

工业低镍催化剂上天然气-CO_2-水蒸气和氧气转化制备合成气的研究

假设密置单层排布模型 ,在理论上探讨了高温、高压下低镍催化剂应用的可行性。并采用低比表面积工业α Al2 O3 载体 ,经CeO2 和MgO改性研制工业低镍HSD - 2催化剂。HSD - 2催化剂在 112 3K、1.0MPa下 ,与天然气、氧气、二氧化碳、水蒸气转化制合成气反应体系在n(naturalgas)∶n(CO2 )∶n(O2 )∶n(H2 O) =1∶0 .1∶0 .3∶1.3 ,空速为GHSV =1182 2h 1条件下连续反应 12 5h ,CH4 转化率始终保持在 90 %～ 94% ,H2 的选择性为 94%～ 96 %左右。较相同镍含量的Ni/α Al2 O3 催化剂活性高 ,稳定性和抗积炭性强     

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     

天然气－H_2O－CO_2转化制取合成甲醇原料气的研究 Ⅰ．反应条件对合成气组

用新研制的具有高抗结炭性能的负载型镍催化剂ＳＹＭ－１，模拟工业用变温固定床，进行了ＣＨ４－Ｈ２Ｏ－ＣＯ２体系制取合成甲醇用合成气的实验。结果表明，该催化剂对ＣＨ４－Ｈ２Ｏ－ＣＯ２反应具有良好的催化活性，能够制得工业合成甲醇用的合成气。甲烷的转化率和产物ＣＯ含量随温度升高而增加，随压力增大而下降。其较佳的反应条件为：反应温度９００℃；压力０．１～０．７ＭＰａ，甲烷空速５００～１５００ｈ－１；原料配比ＣＨ４：Ｈ２Ｏ：ＣＯ２＝１：（１．１～１．５）：０．３。     

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。     

富氢气体中一氧化碳选择催化氧化净化初探

对甲醇重整制得的富氢气体中CO催化氧化净化进行了初步的探讨 ,制备了一种催化活性和选择性较好的0 5 %Pt/γ Al2 O3 催化剂 ,在反应温度为 15 0℃、pO2 /pCO=1 5时 ,产物中CO的含量低于气相色谱的最低检测限 ,且氢的消耗量较低。     

MgO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂用于甲烷重整制取合成气研究

采用分步浸渍法制备了不同MgO含量改性的γ-Al2O3载体Ni基催化剂,并利用XRD、H2-TPR对催化剂进行表征。在γ-Al2O3中添加适量的MgO,使得γ-Al2O3表面形成MgAl2O4尖晶石,改善催化剂的反应性能。考察了催化剂MgO添加量,反应温度和压力对甲烷蒸汽重整以及甲烷二氧化碳重整反应的影响,以及原料气CO2/CH4比对甲烷-二氧化碳-水蒸汽三重整制得的合成气的H2/CO比的影响。催化剂最佳的MgO添加量为10%质量分数。在甲烷-水蒸汽-二氧化碳混合重整反应中,当n(H2O)/n(CH4)为1时,n(CO2)/n(CH4)在0.4~0.5之间能得到n(H2)/n(CO)约为2的合成气。     

合成气直接制取二甲醚催化剂的制备因素及其应用

研究了ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３和ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３／ＨＺＳＭ－５催化剂的制备方法及合成反应条件对合成气直接制取二甲醚反应的影响。结果表明，采用共沉淀沉积法制备催化剂，３５０°Ｃ下焙烧，２３０～２４０°Ｃ下还原ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的活性最高。ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３／ＨＺＳＭ－５催化剂上合成反应的适宜条件：温度２７０～３００°Ｃ，压力４．０ＭＰａ，空速１５００ｈ－１，Ｈ２ＣＯ＝２～２．８（ｍｏｌ比），原料气中ＣＯ２的浓度为５％（ｖ）。     

双峰孔分布CN—18催化剂上甲烷蒸汽转化宏观动力学

CN-18气态烃蒸汽转化催化剂是以α-Al     

载体中添加La对Ni／γ-Al_2O_3催化剂催化甲烷自热重整制氢反应的影响

采用共沉淀法制备了γ-Al2O3载体和La添加量不同的LaxAl100-xO(m(La):m(Al)=x:(100-x))载体,然后用浸渍法制备了Ni负载量(质量分数)为10％的Ni／γ-Al2O3和Ni／LaxAl100-xO催化剂。用X射线衍射技术对Ni/γ-Al2O3和Ni／ LaxAl100-xO催化剂进行了表征,并在固定床微反装置中考察了Ni／γ-Al2O3和Ni/LaxAl100-xO催化剂对甲烷自热重整制氢反应的催化性能。实验结果表明,添加La的催化剂催化性能有很大提高。考察了反应温度、原料气配比和甲烷空速对Ni/La30Al70O催化剂催化性能的影响。实验结果表明,反应温度和n(O2):n(CH4)对Ni/La30Al70O催化剂的催化性能影响较大;在n(CH4):n(O2): n(H2O)=1．00:0．50:2．50、反应温度800℃、甲烷空速4 800 h-1的条件下,甲烷转化率达到100％,H2收率为67％。