高分散Ni基催化劑催化漿態(tài)床甲烷化性能研究.pdf

1、甲烷化技術是煤制天然氣的核心。采用漿態(tài)床反應器可避免固定床反應器中催化劑高溫燒結和積炭問題，為甲烷化工藝提供一條新思路。但目前的工業(yè)甲烷化催化劑在漿態(tài)床中催化活性和穩(wěn)定性不理想，因此亟需開發(fā)一種低溫活性好、穩(wěn)定性高的甲烷化催化劑。
　　負載型甲烷化催化劑上的金屬分散度、顆粒尺寸、金屬與載體相互作用等均會影響其催化反應性能。本文采用二氧化硅為載體，通過改性浸漬法制備負載型Ni基催化劑，研究助劑ZrO2、表面活性劑β-環(huán)糊精及沉積碳對

2、催化劑結構及催化漿態(tài)床甲烷化性能的影響，以期獲得高分散鎳基催化劑。結合TEM、H2-TPR、H2脈沖化學吸附、N2-吸脫附、粉末XRD、in-situ XRD、TG-MS、XPS和CO-TPD等表征手段，深入分析了催化劑結構與漿態(tài)床甲烷化性能之間的關系，得出的結論如下：
　　（1）與不含ZrO2助劑的Ni/SiO2催化劑相比，添加不同含量ZrO2改性的NixZr/SiO2催化劑的鎳物種顆粒明顯減小，鎳物種與SiO2載體相互作用增強

3、且金屬Ni表面積和分散度增大。ZrO2含量為5 wt％和10 wt%的催化劑具有最優(yōu)的催化劑結構與物化性質，在反應條件為300℃、1.0 MPa和空速為3000 mL·g-1·h-1下，這兩者催化劑表現(xiàn)出相近且最佳的CO轉化率，并顯著提高了催化劑的穩(wěn)定性。
　?。?）在優(yōu)選的ZrO2含量為5 wt%基礎上，添加不同含量的β-環(huán)糊精進一步改性催化劑。隨著β-環(huán)糊精含量的增加，催化劑的比表面積、金屬分散度逐漸增加，晶粒及顆粒尺寸逐漸減

4、小。當β-環(huán)糊精與金屬Ni摩爾比為1：5時制備的Ni5Zr/SiO2-CD(1:5)催化劑鎳物種晶粒及顆粒尺寸最小、金屬Ni分散度最高、金屬面積最大、活性Ni物種數(shù)最多。該催化劑在300℃、1.0 MPa和高空速6000 mL·g-1·h-1的反應條件下，表現(xiàn)出最優(yōu)的CO轉化率和CH4選擇性。
　?。?）采用丙三醇水溶液為溶劑，在惰性氣氛中焙燒碳化制備Ni基催化劑。其與直接在空氣中焙燒的 Ni基催化劑相比，沉積碳制備的 Ni基催化