甲烷二氧化碳催化重整制合成氣的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近幾年來(lái),甲烷二氧化碳重整制取合成氣過(guò)程受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,與甲烷水蒸汽重整、甲烷部分氧化制取合成氣過(guò)程相比,該過(guò)程有以下優(yōu)點(diǎn):首先,氣體產(chǎn)物中氫氣和一氧化碳的比例接近1:1,因此可直接作為羰基合成以及費(fèi)一托合成的原料；第二,它可以減少二氧化碳和甲烷這兩種溫室效應(yīng)最大的氣體的排放,有非常重要的環(huán)境效益;
　　 然而,影響該過(guò)程實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化的主要問(wèn)題在于,該過(guò)程是一個(gè)強(qiáng)吸熱反應(yīng),這就需要很高的反應(yīng)溫度達(dá)到高的轉(zhuǎn)化率。但在

2、如此高的反應(yīng)溫度下,催化劑容易形成積碳結(jié)焦而失活。以鎳為活性組分的催化劑由于催化活性高,價(jià)格較貴金屬催化劑便宜而廣泛用于甲烷二氧化碳重整過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn),通過(guò)選擇合適的載體、向催化劑中添加助劑、控制催化劑組分比例以及改善制備操作工藝等方法可以提高鎳基催化劑的性能。
　　 本文制備了鎳金屬擔(dān)載量為8.5％(wt％)、MgO助劑擔(dān)載量為2％的甲烷二氧化碳重整反應(yīng)的Ni—MgO/γ-Al2O3催化劑。設(shè)計(jì)了甲烷二氧化碳連續(xù)重整固定床反應(yīng)

3、器。首先在常壓、原料氣空速1200h-1、CH4/CO2=1:1、700℃和800℃下分別進(jìn)行了催化劑活性和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了反應(yīng)溫度、氣體空速和原料氣中甲烷與一氧化碳體積分?jǐn)?shù)的比值對(duì)甲烷二氧化碳重整反應(yīng)的影響規(guī)律。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,反應(yīng)溫度對(duì)該鎳基催化劑上的甲烷二氧化碳重整反應(yīng)影響效果顯著:隨著反應(yīng)溫度的升高,甲烷和二氧化碳轉(zhuǎn)化率、氫氣和一氧化碳的選擇性增加較快。反應(yīng)溫度的不同對(duì)合成氣中一氧化碳與氫氣的體積

4、比影響很大,這為通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度而得到需要的二者的體積百分比的合成氣提供了可能。
　　 原料氣空速對(duì)甲烷二氧化碳重整反應(yīng)有較大影響:隨著原料氣空速的增加,甲烷和二氧化碳轉(zhuǎn)化率都有一定程度的下降；氫氣和一氧化碳選擇性的下降幅度都較??；合成氣中一氧化碳與氫氣的收得率出現(xiàn)一定幅度的下降趨勢(shì)。
　　 原料氣中二氧化碳與甲烷體積比對(duì)甲烷和二氧化碳轉(zhuǎn)化率影響較大:隨著原料氣中二氧化碳與甲烷體積比的增加,甲烷轉(zhuǎn)化率增加,而二氧化碳的轉(zhuǎn)