焦?fàn)t煤氣釕甲烷化催化劑的制備及研究

【摘要】： 近年來,環(huán)保要求日趨嚴格,節(jié)能減排步伐逐漸加快,同時,天然氣資源短缺,焦?fàn)t煤氣制天然氣引起了人們的密切關(guān)注,此項工作也正在成為焦?fàn)t煤氣利用的一項重要技術(shù)途徑。且利用我國豐富的剩余焦?fàn)t煤氣制天然氣對解決天然氣短缺,在能源安全、節(jié)能減排方面具有重要意義。許多文獻已報道了少量CO和CO2甲烷化的釕系或鎳系催化劑研究,但是,對焦?fàn)t煤氣制天然氣過程的釕基催化劑開發(fā)研究報道甚少。因此,本文選擇負載型Ru催化劑為研究對象,系統(tǒng)考察了活性氧化鋁載Ru催化劑的甲烷化性能。 1、研究了不同載體對負載型釕催化劑的影響。結(jié)果表明,不同載體負載釕催化劑的活性順序為：Ru／Al2O3Ru／MgORu／SiO2。 2、研究了不同活性組分以γ-Al2O3為載體的催化劑性能,結(jié)果表明催化劑活性順序為：Ru／Al2O3Co／Al2O3Ni／Al2O3,負載型釕催化劑不僅具有最低的活化能,而且具有較高的活性。 3、研究了制備方法(等體積浸漬法和超聲波浸漬法)、超聲波浸漬時間、超聲波頻率、Ru負載量對催化劑活性的影響。結(jié)果表明,Ru負載量為0.5wt%,超聲波浸漬不僅可以提高催化劑活性而且可以縮短浸漬時間,超聲波浸漬法制備催化劑合適的超聲浸漬時間為20min,超聲波頻率為40kHz。不同釕含量的Ru／Al2O3催化劑活性隨著Ru負載量增加CO轉(zhuǎn)化率和甲烷選擇性先增加后逐漸降低,但副產(chǎn)物CO2的選擇性也逐漸增加。Ru負載量為2wt%,CO轉(zhuǎn)化率達98.33%,甲烷化選擇性達83.29%,催化劑性達到最佳。 4、研究了制備條件(焙燒溫度和還原溫度)、助劑等對催化劑活性的影響。結(jié)果表明,催化劑最佳制備的焙燒溫度為500℃,還原溫度為400℃。催化劑不論是添加Ni,Co等Ⅷ族金屬還是添加Ce,La和K等非Ⅷ族助劑,催化劑活性改善不明顯,甚至有不同程度地降低。另外,氯離子的去除對催化劑活性也有影響,催化劑浸漬后用去離子水結(jié)合氨水洗滌,可有效去除氯離子,提高催化劑活性。 5、研究了空速、原料氣配比和反應(yīng)溫度對Ru／Al2O3催化劑上CO甲烷化反應(yīng)的影響,并對催化劑的熱穩(wěn)定性和耐毒性進行了初步的考察。結(jié)果表明,空速等于3000h-1時,CO轉(zhuǎn)化率和CH4選擇性達到最大；催化劑活性隨著H2和CO比值的增加而急劇升高；CO的轉(zhuǎn)化率和甲烷選擇性隨反應(yīng)溫度的升高先增加后略微下降,研究表明300-400℃為較適宜的反應(yīng)溫度；催化劑在測試時間26h內(nèi)活性穩(wěn)定高效,催化劑耐毒性測試其極限耐毒量為1.72μL.g-1。 【關(guān)鍵詞】：焦?fàn)t煤氣制天然氣 釕催化劑 合成氣 甲烷化
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TQ544
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-8
• 目錄8-11
• 符號說明11-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 概述12
• 1.2 煤制天然氣研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 甲烷化催化劑13-22
• 1.3.1 活性組分13-19
• 1.3.2 載體的選擇19-20
• 1.3.3 助劑的選擇20-22
• 1.4 甲烷化反應(yīng)動力學(xué)和反應(yīng)機理22-24
• 1.5 論文研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題24-26
• 1.5.1 研究目標(biāo)24
• 1.5.2 研究內(nèi)容24-25
• 1.5.3 擬解決的關(guān)鍵問題25-26
• 第二章 實驗原料、儀器設(shè)備及實驗方法26-36
• 2.1 實驗原料26-27
• 2.1.1 化學(xué)試劑及試驗儀器26
• 2.1.2 實驗氣體26
• 2.1.3 實驗主要設(shè)備26-27
• 2.2 催化劑制備27-28
• 2.2.1 載體的制備27
• 2.2.2 金屬催化劑的制備27-28
• 2.3 催化劑活性測試28-31
• 2.3.1 催化劑活性評價流程及方法28-29
• 2.3.2 爐溫的控制與計算29
• 2.3.3 流量的校正29-31
• 2.3.4 停留時間的確定31
• 2.4 數(shù)據(jù)處理方法31-34
• 2.4.1 色譜定性分析32-33
• 2.4.2 色譜定量分析33-34
• 2.5 催化劑表征34-36
• 2.5.1 X射線衍射分析(XRD)34
• 2.5.2 程序升溫還原(TPR)34-35
• 2.5.3 掃描電子顯微鏡(SEM)35
• 2.5.4 熱重分析(TG)35
• 2.5.5 傅里葉變換紅外光譜(FTIR)35-36
• 第三章 負載型釕催化劑CO甲烷化載體及活性組分研究36-48
• 3.1 不同載體負載釕催化劑的一氧化碳甲烷化研究36-37
• 3.2 活性組分對CO甲烷化的影響37-40
• 3.3 制備方法對釕催化劑一氧化碳甲烷化的影響40-44
• 3.3.1 浸漬方法對活性的影響40-41
• 3.3.2 SEM表征41-42
• 3.3.3 超聲波浸漬時間和頻率對催化劑活性的影響42-44
• 3.4 金屬負載量對釕催化劑的一氧化碳甲烷化影響44-47
• 3.4.1 負載量對釕催化劑的一氧化碳甲烷化反應(yīng)的影晌44-46
• 3.4.2 催化劑XRD表征46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 制備條件對一氧化碳甲烷化的影響48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 焙燒溫度的影響48-52
• 4.2.1 活性評價48-50
• 4.2.2 XRD表征50
• 4.2.3 TPR表征50-51
• 4.2.4 TG表征51-52
• 4.3 催化劑還原溫度的影響52-54
• 4.4 助劑的影響54-57
• 4.4.1 過渡金屬54-55
• 4.4.2 堿金屬、堿土金屬55-56
• 4.4.3 稀土氧化物56-57
• 4.5 氯離子的影響57-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第五章 反應(yīng)工藝條件的研究60-68
• 5.1 引言60
• 5.2 操作工藝條件對催化劑性能的影響60-67
• 5.2.1 空速的影響60-62
• 5.2.2 原料氣配比的影響62-63
• 5.2.3 反應(yīng)溫度的影晌63-64
• 5.2.4 催化劑熱穩(wěn)定性研究64-66
• 5.2.5 催化劑耐毒性研究66-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 CO甲烷化反應(yīng)機理初探68-72
• 6.1 催化條件下甲烷化反應(yīng)的研究68-69
• 6.2 FTIR譜圖分析69-71
• 6.3 本章小結(jié)71-72
• 第七章 結(jié)論與建議72-76
• 7.1 主要結(jié)論72-73
• 7.2 不足之處73
• 7.3 工作建議73-76
• 參考文獻76-84
• 致謝84-86
• 發(fā)表論文86

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