甲烷催化部分氧化銠基催化劑的性能研究.pdf

1、應用甲烷重整制合成氣，繼而制取一系列化工產(chǎn)品是目前天然氣化工應用中最為廣泛的途徑。目前工業(yè)生產(chǎn)中主要采用甲烷水蒸氣重整工藝制取合成氣，但其具有投資大、能耗高、產(chǎn)物不利于甲醇和F-T合成等缺點。在此背景下，甲烷催化部分氧化方法進入科研人員的視野，其具有投資小、能耗低、反應溫和、效率高、適用于大空速條件、產(chǎn)物完美適用甲醇和 F-T合成等優(yōu)點。然而甲烷催化部分氧化工藝同樣存在著諸多技術難題急需攻克，如非貴金屬催化劑活性較低且易因積碳而失活、反

2、應過程中存在熱點問題易導致催化劑結焦失活等。本文主要采用過飽和浸漬法制備不同形式的貴金屬Rh基催化劑，通過SEM、XRD和氣相色譜儀等實驗和理論的方法研究了制備所得Rh基催化劑的活性組分分散度、結構、不同工況下的催化活性和選擇活性、恒定溫度和進氣條件下的熱穩(wěn)定性和硫中毒特性，獲得如下主要研究成果：
　　（1）增加活性組分負載量會降低其在載體表面分散度，顆粒狀Rh易使CH4完全氧化，添加La、Ce、Zr、Ti有助于提高Rh在載體表面

3、的分散度，以及提升催化劑的熱穩(wěn)定性，但四種金屬助劑（La、Ce、Zr、Ti）的添加未明顯提升催化劑的抗硫中毒能力。
　?。?）催化劑活性及選擇性隨活性組分Rh含量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，其中0.5Rh催化劑具有最佳活性和合成氣選擇性；隨溫度的升高催化劑的活性及選擇性呈現(xiàn)逐步上升的趨勢，且溫度對活性及選擇性影響較大，750℃時催化劑活性和選擇性最好；CH4轉化活性及H2選擇性隨進氣流量的增大而減小，而CO隨進氣流量的增大而增大

4、；隨CH4濃度的增大，催化劑活性及選擇性降低。
　?。?）添加La、Ce、Zr、Ti有利于提高催化劑活性，但具有儲放氧能力的助劑（Ce、Zr、Ti）易將CH4完全氧化成H2O和CO2，會降低催化劑的選擇性，其中3La-0.5Rh、3Ce-0.5Rh、3Zr-0.5Rh和5Ti-0.5Rh表現(xiàn)出良好的催化活性和選擇性，而3Zr-0.5Rh在合成氣CO/H2≈1/2中表現(xiàn)出最佳的催化活性和選擇性。
　?。?）Rh基催化劑催化甲烷