合成天然氣的甲烷化催化劑研究.pdf

1、天然氣是優(yōu)質(zhì)、高效的清潔能源，采用物理化學(xué)方法合成天然氣能緩解能源危機(jī)，同時(shí)有效緩解環(huán)境污染帶來(lái)的壓力?；谖覈?guó)的資源稟賦，開(kāi)發(fā)以煤碳為原料合成天然氣的工藝技術(shù)，是合理利用我國(guó)資源，引導(dǎo)煤炭清潔高效利用的有效途徑。甲烷化技術(shù)作為煤制天然氣的關(guān)鍵步驟，在國(guó)內(nèi)外已有多年研究歷史，其核心催化劑的開(kāi)發(fā)受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。本文針對(duì)甲烷化反應(yīng)，研究了Co基催化劑的甲烷化性能，旨在開(kāi)發(fā)高活性、高穩(wěn)定性的甲烷化催化劑。
　　本文對(duì)制備的

2、Co3O4納米顆粒進(jìn)行甲烷化性能評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)該催化劑具有很好的甲烷化催化性能，CO轉(zhuǎn)化率達(dá)100％。但該催化劑在反應(yīng)中迅速失活，通過(guò)對(duì)反應(yīng)前后Co3O4納米顆粒進(jìn)行表征分析，發(fā)現(xiàn)催化劑的嚴(yán)重?zé)Y(jié)、大量積碳是導(dǎo)致其迅速失活的原因。通過(guò)物理混合方式添加Al2O3等稀釋劑，同時(shí)在甲烷化反應(yīng)前對(duì)催化劑進(jìn)行還原，能有效提高Co3O4的穩(wěn)定性。通過(guò)調(diào)變?cè)u(píng)價(jià)的工藝條件，得到了最優(yōu)的操作條件。
　　在優(yōu)化的操作條件下，通過(guò)對(duì)物理方法添加Al2O3稀

3、釋劑的納米Co3O4催化劑進(jìn)行不同程度的還原，并對(duì)還原所得催化劑進(jìn)行甲烷化性能評(píng)價(jià)以及相關(guān)表征分析，發(fā)現(xiàn)該Co3O4納米顆粒在CO甲烷化反應(yīng)中的活性態(tài)為CoO。
　　為進(jìn)一步提高催化劑的穩(wěn)定性，采用浸漬法、沉淀法等常用的制備方法制備了一系列負(fù)載型Co基催化劑。考察了不同Co負(fù)載量對(duì)浸漬法制備的Co/Al2O3催化劑的影響，以及不同制備方法、不同載體對(duì)負(fù)載型Co基催化劑的影響。
　　通過(guò)考察Co3O4納米催化劑的耐硫甲烷化性能

4、，發(fā)現(xiàn)晶型很好的Co9S8并非對(duì)甲烷化反應(yīng)不利，而Co9S8晶型被破壞可能是導(dǎo)致該催化劑失活的原因。Co作為助劑在Mo基催化劑上的作用較為復(fù)雜，本研究通過(guò)在0.00-1.20 vol.%范圍內(nèi)考察H2S濃度對(duì)25%MoO3/Al2O3和5%CoO-25%MoO3/Al2O3催化劑甲烷化性能的影響，發(fā)現(xiàn)只有在H2S濃度高于0.40 vol.%時(shí)，在25%MoO3/Al2O3中添加Co助劑才會(huì)有促進(jìn)作用；H2S濃度低于0.40 vol.%時(shí)