Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n催化劑上的水煤氣變換反應研究

【摘要】：我國化石能源資源的稟賦特點是缺油、少氣、煤炭相對豐富。煤炭作為我國的主要能源在相當長的時間內(nèi)不會改變,但其直接燃燒利用造成的環(huán)境污染越來越不被人們接受,潔凈高效利用煤炭成為未來的發(fā)展方向。熱解作為一項煤分質(zhì)轉化多聯(lián)產(chǎn)技術的核心工藝,越來越受到人們的關注,但其過程產(chǎn)生的廢水難以處理。為了解決廢水處理問題,將水煤氣變換反應引入熱解過程,減少或脫除熱解過程產(chǎn)生的廢水,最終實現(xiàn)熱解過程廢水零排放。研究適合與煤熱解過程耦合的水煤氣變換反應催化劑成為一個關鍵問題。 本論文采用共沉淀法制備了鎂鋁復合氧化物載體,考察了鎂鋁摩爾比、水解溫度、pH值、老化時間以及焙燒溫度對鎂鋁復合氧化物理化性質(zhì)的影響。結果表明：水解溫度為70℃、水解溶液的pH值為9.5、焙燒溫度為550℃C以及老化時間為5h條件下制備的鎂鋁復合氧化物具有較完整的晶型,并且具有很好的孔結構和比表面積。 在連續(xù)固定床反應器上對Co-Mo-K/Al2O3-MgO-n (n=0、0.2、0.5、0.8、1)催化劑上的水煤氣變換反應進行研究,探討了不同催化劑載體的水煤氣變換反應活性,結果表明：五種催化劑的變換活性由大到小順序為Co-Mo-K/Al2O3-MgO-0.8Co-Mo-K/Al2O3Co-Mo-K/MgOCo-Mo-K/Al2O3-MgO-0.5Co-Mo-K/Al2O3-MgO-0.2。 考察了反應條件對變換反應的影響,結果表明:Co-Mo-K/Al2O3-MgO-n催化劑上的水煤氣變換反應的最佳反應溫度為300℃、最佳的氣液比為900ml/ml、最佳壓力為0.5Mpa。 考察了苯對變換反應的影響,結果表明：苯的添加使CO在CMMA-0.8催化劑上的轉化率有所降低,明顯抑制了水煤氣變換反應的進行。通過熱力學計算和實驗研究表明：苯在200℃-400℃的范圍內(nèi)是可以發(fā)生加氫反應,由于苯和水煤氣在催化劑活性位點上的競爭吸附以及化學反應平衡的影響,水煤氣變換反應和苯加氫反應存在一定程度的拮抗作用。 同時考察了噻吩對水煤氣變換反應的影響,實驗結果表明：噻吩的添加使水在CMMA-n催化劑上的轉化率降低,抑制了水煤氣變換反應的進行。切換為不含噻吩的溶液后,在一定時間內(nèi),CO轉化率有一定程度的回升,說明所制備的催化劑CMMA-n有一定的抗硫性能。與工業(yè)催化劑QCS-4相比,CMMA-n催化劑的抗硫性能略差。 【關鍵詞】：水煤氣變換反應 鎂鋁復合氧化物 苯 噻吩
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TQ546;O643.36
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 引言10-11
• 1 文獻綜述11-33
• 1.1 水煤氣變換反應的研究11-19
• 1.1.1 水煤氣變換反應11
• 1.1.2 水煤氣變換反應的影響因素11-12
• 1.1.3 水煤氣變換反應機理的研究12-19
• 1.2 水煤氣變換反應催化劑的研究狀況19-29
• 1.2.1 鈷鉬催化劑的組成研究20
• 1.2.2 鈷鉬催化劑載體研究20-23
• 1.2.3 鈷鉬催化劑助劑的研究23-27
• 1.2.4 耐硫變換催化劑的硫化研究27-29
• 1.3 國內(nèi)外主要工業(yè)化耐硫變換催化劑的研究現(xiàn)狀29-32
• 1.3.1 國外主要工業(yè)化的耐硫變換催化劑29-30
• 1.3.2 國內(nèi)主要工業(yè)化的耐硫變換催化劑30-32
• 1.4 本論文研究內(nèi)容32-33
• 2 實驗部分33-42
• 2.1 實驗藥品與儀器33-34
• 2.1.1 實驗藥品33
• 2.1.2 實驗儀器33-34
• 2.2 催化劑活性評價裝置34-35
• 2.2.1 催化劑硫化與老化34
• 2.2.2 實驗裝置與流程34-35
• 2.2.3 實驗方案35
• 2.3 催化劑的表征35-36
• 2.3.1 X射線衍射(XRD)36
• 2.3.2 N_2物理吸附36
• 2.4 催化劑的制備36-42
• 2.4.1 Al_2O_3-MgO-n載體的制備36
• 2.4.2 制備因素對Al_2O_3-MgO-n載體性質(zhì)的影響36-41
• 2.4.2.1 反應溫度的影響36-37
• 2.4.2.2 反應pH值的影響37-38
• 2.4.2.3 老化時間的影響38-39
• 2.4.2.4 焙燒溫度的影響39-40
• 2.4.2.5 鎂鋁分子比的影響40-41
• 2.4.3 Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n催化劑的制備41-42
• 3 Co.Mo-K/Al_2O_3-MgO-n催化劑上的水煤氣變換反應性能的研究42-52
• 3.1 Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n催化劑的表征42
• 3.2 Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n上的水煤氣變換反應性能42-44
• 3.3 化學反應程度的計算44-46
• 3.4 反應條件對Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n上水煤氣變換反應的影響46-50
• 3.4.1 反應溫度對Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n上水煤氣變換反應的影響46-47
• 3.4.2 反應壓力對Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n上水煤氣變換反應的影響47-48
• 3.4.3 氣液比對Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n上水煤氣變換反應的影響48-49
• 3.4.4 空速對Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-n上水煤氣變換反應的影響49-50
• 3.5 MgO對催化劑CMMA-n積碳量的影響50-52
• 4 芳香族化合物對Co-Mo-K/Al_2O_3-MgO-0.8上水煤氣變換反應的影響52-66
• 4.1 反應器內(nèi)反應熱力學的計算52-54
• 4.2 苯對水煤氣變換反應的影響54-61
• 4.2.1 不同接觸時間下苯對水煤氣變換反應的影響54-55
• 4.2.2 不同溫度下苯對水煤氣變換反應的影響55-57
• 4.2.3 不同壓力下苯對水煤氣變換反應的影響57-59
• 4.2.4 不同空速下苯對水煤氣變換反應的影響59-61
• 4.3 萘對水煤氣變換反應的影響61-66
• 4.3.1 不同溫度下萘對水煤氣變換反應的影響61-63
• 4.3.2 不同壓力下萘對水煤氣變換反應的影響63-66
• 5 含硫化合物對CMMA-n催化劑上水煤氣變換反應的影響66-69
• 5.1 前言66
• 5.2 CMMA-n催化劑的抗硫性能測試66-69
• 結論69-71
• 參考文獻71-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況76-77
• 致謝77-78

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