復(fù)合載體鎳基催化劑及其CO甲烷化反應(yīng)研究.pdf

1、煤制天然氣是生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品的有效途徑。甲烷化反應(yīng)放熱量大，常用的Ni/Al2O3催化劑工業(yè)應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題是還原困難和熱穩(wěn)定性差。研究表明，摻雜稀土的復(fù)合載體能夠改善Ni和Al2O3的相互作用、提高催化劑抗積碳性能和阻止活性組分的聚集燒結(jié)。本文利用CeO2豐富的表面缺陷，對(duì)CeO2-Al2O3復(fù)合載體中CeO2與Al2O3的相互作用、表面性能、酸堿性、晶相結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了系統(tǒng)研究，優(yōu)化了CeO2-Al2O3復(fù)合載體的合成條件，并探討其

2、結(jié)構(gòu)調(diào)控和CO甲烷化反應(yīng)性能的關(guān)聯(lián)。
　　采用浸漬法制備的復(fù)合載體中氧化鈰含量的增加，有利于降低氧化鎳的還原溫度，增加還原量。CeO2-Al2O3復(fù)合載體有效阻止了鎳鋁尖晶石的形成。20％N40%CAJ催化劑CO轉(zhuǎn)化率在350℃時(shí)達(dá)到最大值99%，表現(xiàn)出低的起活溫度。
　　沉淀法制備鈰鋁復(fù)合載體的優(yōu)化制備條件為：鈰鋁比20%、pH=10、焙燒溫度650℃、陳化溫度80℃。其中高的pH值增加了Al(OH)3的溶解能力，使得Ni

3、與Al的作用力相對(duì)減弱，催化劑的低溫鎳和中溫鎳還原量明顯增大。焙燒溫度升高產(chǎn)生的鎳鋁尖晶石成分，抑制了催化劑活性。當(dāng)反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，20%N20%CAC10催化劑CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，甲烷產(chǎn)率達(dá)到97%，甲烷選擇性達(dá)到96.5%。該催化劑50h的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)證實(shí)在反應(yīng)溫度為450℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率均保持在99%以上，甲烷的產(chǎn)率保持在96%附近，甲烷選擇性在95%左右。
　　溶膠-凝膠法制備的鈰鋁復(fù)合載體具有一定蜂孔狀結(jié)構(gòu)。20

4、%N40%CAR750催化劑在500℃時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，甲烷的產(chǎn)率達(dá)到96.3%，甲烷選擇性達(dá)到96%。蜂孔結(jié)構(gòu)有利于催化活性的提高，但因不完善的孔結(jié)構(gòu)，降低了催化劑的高熱活性。
　　采用共沉淀法制備的介孔YAlO孔道具有一定的有序性的蠕蟲狀孔道結(jié)構(gòu)，孔壁上含有 Al5Y3O12晶粒，晶粒經(jīng)介孔相互連通，晶粒大小約為6nm。介孔催化劑NYA50h的50h穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，隨時(shí)間增加活性下降，該催化劑的高熱穩(wěn)定性明顯低于20%N