高嶺土改性及其負(fù)載型Ni基催化劑合成氣甲烷化性能研究.pdf

1、以煤原料合成天然氣是我國煤炭高效清潔利用和解決國內(nèi)天然氣供需矛盾的重要手段。合成天然氣一般包括煤氣化、合成氣變換、脫硫脫碳、合成氣甲烷化、分離等工藝反應(yīng)過程，合成氣甲烷化反應(yīng)為強放熱過程，所以合成氣甲烷化催化劑須要具一定的高溫活性和穩(wěn)定性。載體不僅關(guān)系到催化劑的活性、選擇性，還關(guān)系到所制備催化劑的熱穩(wěn)定性、機械強度和催化過程的傳遞特性。
　　本論文首先通過焙燒、酸或堿改性高嶺土，然后以改性過的高嶺土作為載體，采用沉淀法制備Ni基甲

2、烷化催化劑，其中NiO含量為25％。利用X射線衍射（XRD）、X射線熒光光譜分析（XRF）、N2吸脫附（N2-adsorption-desorption）、H2程序升溫還原（H2-TPR）和透射掃描電鏡（TEM）等手段對改性高嶺土以及催化劑的物相、結(jié)構(gòu)、元素組成進(jìn)行系統(tǒng)表征和分析，同時在催化劑床層溫度350-650oC，0.1 MPa，空速300000 ml·g·h-1，反應(yīng)氣中H2/CO=3:1條件下，采用石英管反應(yīng)器考察催化劑的CO

3、甲烷化性能。
　　高溫焙燒使高嶺土的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)均發(fā)生改變。600oC和900oC焙燒的高嶺土出現(xiàn)石英的特征峰，1100oC焙燒的高嶺土出現(xiàn)γ-Al2O3的衍射峰，而1400oC焙燒的高嶺土則有明顯的莫來石的特征衍射峰，且比表面積、孔容以及孔徑均明顯變小。
　　焙燒溫度不同導(dǎo)致高嶺土中活性鋁含量不同，酸處理會將活性鋁溶出，從而提高高嶺土的比表面積和孔容以及負(fù)載型 Ni基催化劑中活性組分與載體之間的相互作用，最終影響還原后Ni

4、晶粒在載體表面的分散度。采用原料硝酸和原料硝酸鎳兩步法改性高嶺土制備的催化劑甲烷化活性高于僅硝酸鎳一步法改性制得的催化劑。主要是由于兩步法相當(dāng)于增加了酸濃度并延長了酸浸時間，導(dǎo)致高嶺土中的活性 Al2O3浸出量不同，同時先用硝酸處理高嶺土，使其具有一定的比表面積和孔結(jié)構(gòu)，然后再用硝酸鎳等原料進(jìn)行處理，有利于活性組分在催化劑表面的分散。
　　堿處理過程中高嶺土中的活性氧化硅和氧化鋁同時被抽提，但低溫焙燒高嶺土中的活性鋁在酸性溶液中比

5、堿性溶液更容易被抽提。堿改性高嶺土負(fù)載Ni基催化劑中活性組分與載體之間的相互作用比酸處理的相互作用強（1400oC焙燒高嶺土堿改性兩步法催化劑除外）。焙燒溫度低于1100oC時，兩步法堿處理高嶺土負(fù)載的 Ni基催化劑活性高于一步法，但當(dāng)焙燒溫度繼續(xù)升高時（1400oC），隨著反應(yīng)溫度不同，催化劑活性表現(xiàn)出不一樣的差別。當(dāng)反應(yīng)溫度低于550oC時，兩步法＞一步法，當(dāng)反應(yīng)溫度高于580oC時，兩步法<一步法。這與活性組分與載體之間的相互作用