白云石凹凸棒石黏土負(fù)載鐵鎳催化裂解焦油--以甲苯為例.pdf

1、生物質(zhì)氣化過(guò)程中產(chǎn)生的焦油是生物質(zhì)氣化技術(shù)最主要的障礙。目前利用催化劑將生物質(zhì)焦油進(jìn)一步催化轉(zhuǎn)化為合成氣是研究的熱點(diǎn)。因此本文從催化劑的性能和成本角度出發(fā)，開(kāi)發(fā)了廉價(jià)高效的白云石凹凸棒石黏土(DPC)型催化劑，選擇生物質(zhì)氣化主要副產(chǎn)物-甲苯為焦油模擬物，研究了DPC作為催化劑和載體對(duì)焦油的催化轉(zhuǎn)化性能，熱處理后白云石凹凸棒石黏土(CDPC)及其負(fù)載不同比例鐵鎳對(duì)甲苯的催化裂解性能。考察了反應(yīng)溫度、空速比、不同負(fù)載量、還原時(shí)間對(duì)催化劑性能

2、的影響，并研究了CO2對(duì)甲苯的催化重整性能，利用XRD、XPS、TEM等分析催化劑反應(yīng)前后的物相變化，闡明催化劑裂解甲苯的作用機(jī)理，研究結(jié)果如下:
　　(1)相較于白云石(DO），CDPC具有更高的比表面積和更優(yōu)的熱穩(wěn)定性，因此表現(xiàn)出更高的催化活性和熱穩(wěn)定性。不同反應(yīng)溫度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CDPC的甲苯轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的升高及空速的降低而提高。當(dāng)反應(yīng)溫度為800℃，空速比為3374h-1時(shí)，CDPC甲苯轉(zhuǎn)化率高達(dá)995％。通過(guò)一級(jí)動(dòng)

3、力學(xué)模型計(jì)算得到CDPC表觀活化能和指前因子分別為93.86kJ/mol和37×106h-1。
　　(2)負(fù)載鐵鎳后，由于活性組分Fe-N1合金的形成，以及DPC中白云石熱化學(xué)活性的增加，催化劑活性及抗積碳能力明顯提高。隨活性組分中Fe比例的增加催化劑活性逐漸提高，在8Fe2N1/DPC時(shí)可將3000ppm甲苯完全轉(zhuǎn)化。
　　(3)CO2重整實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)exN110-x/DPC催化劑在甲苯濃度為5000ppm時(shí)依然表現(xiàn)出

4、優(yōu)異的催化活性。當(dāng)CO2與甲苯濃度比為11時(shí)，F(xiàn)eN110-x/DPC的催化活性在2小時(shí)內(nèi)穩(wěn)定在90％以上。此外，提高催化劑還原時(shí)間可提高甲苯轉(zhuǎn)化率及穩(wěn)定性，但當(dāng)還原時(shí)間超過(guò)5小時(shí)，由于Fe-N1合金與載體間的燒結(jié)導(dǎo)致催化劑活性和穩(wěn)定性的降低。
　　(4)分析了反應(yīng)后催化劑表面積碳的存在形式。由XPS結(jié)果可知，催化劑表面碳的存在形式包括金屬碳化物、C-OH、C-O和吸附CO2。其中金屬碳化物結(jié)合能峰強(qiáng)度隨著催化活性及反應(yīng)時(shí)間的增加