Ni-MgO-Al-,2-O-,3-催化劑對高溫焦爐煤氣中焦油組分的催化轉化.pdf

1、焦爐煤氣是煉焦工業(yè)的主要副產(chǎn)品，含有豐富的氫氣和甲烷，其體積含量分別為55％和27％左右，是一種潛在的廉價制氫原料。
　　 本文研究的目的是研制一種有效的鎳基催化劑，利用高溫焦爐煤氣自身的物理熱和化學熱，直接將焦爐煤氣中焦油組分轉化為小分子氣體，并對催化劑的結構和反應機理進行系統(tǒng)的研究。論文內(nèi)容主要包含以下幾個方面：
　　 (1)采用共浸漬薄水鋁石(AlOOH)法制備的NiO/MgO/Al2O3催化劑，通過BET、XRD

2、、SEM和TEM等手段對催化劑的結構進行表征。結果表明，催化劑經(jīng)800℃焙燒后，形成了MgAl2O4或Ni Al2O4尖晶石結構，具有較大的比表面積、孔容以及屬于中孔范圍的孔徑。在800℃的氫氣氣氛下還原，催化劑表面形成均勻分散的金屬Ni的納米晶粒。在經(jīng)1-甲基萘模擬的高溫焦爐煤氣催化反應30h后，催化劑表面的金屬Ni顆粒的尺寸和分散狀況幾乎沒有變化，顯示催化劑具有非常高的穩(wěn)定性。
　　 (2)成功地將Ni/MgO/Al2O3催

3、化劑應用于高溫焦爐煤氣下焦油催化轉化反應。系統(tǒng)地研究了以1-甲基萘模擬的高溫焦油組分催化轉化的性能?？疾炝舜呋瘎┲苽?、反應條件及水碳摩爾比等對催化劑性能的影響。研究表明，MgO改性的Ni/MgO/Al2O3催化劑能將1-甲基萘將完全轉化為小分子的氣體，并具有良好的穩(wěn)定性；反應后催化劑的熱重分析表明MgO加入能顯著提高催化劑的抗積炭能力。
　　 (3)研究了H2S對催化劑性能的影響。首次發(fā)現(xiàn)在Ni/MgO/Al2O3催化劑上，反應

4、氣中高濃度H2S氣體能促進焦油催化轉化為小分子氣體。這可能是由于H2S在Ni表面的可逆吸附形成更適合于重整反應的活性位，而阻止中間體CHx(1≤x≤3)形成的碳在金屬中溶解、擴散，并形成惰性碳的前驅體金屬碳化物，從而導致積炭的減少。
　　 (4)提出了高溫焦爐煤氣中焦油的催化轉化機理，給出高溫低水常壓體系中焦油組分催化裂解反應模型。模型認為焦油轉化主要包含二個反應：焦油水蒸氣重整反應和一氧化碳甲烷化的反應。焦油重整反應生成CO和