煤合成氣甲烷化Ni基催化劑的研究.pdf

1、煤炭是中國現(xiàn)階段主要的一次能源，主要集中在西部交通欠缺地區(qū)，煤炭的利用面臨著長距離運(yùn)輸所導(dǎo)致?lián)p耗大、成本高以及環(huán)境污染嚴(yán)重等問題，開展煤炭資源的就地轉(zhuǎn)化，特別是通過氣化、甲烷化技術(shù)轉(zhuǎn)化成可以管道輸送的天然氣對(duì)我國能源戰(zhàn)略具有重要的意義。煤氣化技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，煤制天然氣剩下的技術(shù)難題是合成氣甲烷化，然而甲烷化技術(shù)的關(guān)鍵是研發(fā)活性高且穩(wěn)定性好的催化劑。
　　本文通過研究制備方法、活性組分Ni含量、助劑Mg的添加、水熱溫度和時(shí)間等因素

2、對(duì)催化劑甲烷化活性的影響，發(fā)現(xiàn)共沉淀與水熱復(fù)合法制備的催化劑機(jī)械強(qiáng)度大且活性較高；Ni含量為20 wt％時(shí)，催化劑活性較好；助劑Mg的添加對(duì)催化劑活性略有提高，且有利于提高催化劑的穩(wěn)定性；水熱溫度及時(shí)間對(duì)催化劑活性影響不大，與商業(yè)催化劑N182(40 wt%Ni含量)活性比較表明，自制的催化劑活性組分Ni含量低但活性更優(yōu)。
　　通過共沉淀水熱復(fù)合法制備的Ni-Mg/Al2O3催化劑，考察中溫焙燒和還原對(duì)其結(jié)構(gòu)和甲烷化催化性能的影響

3、，通過XRD、H2-TPR、TEM等表征發(fā)現(xiàn)隨焙燒溫度增加，催化劑中NiAl2O4物相呈增多趨勢(shì)，至900℃時(shí)，催化劑中鎳物種完全以NiAl2O4形式存在，催化劑比表面積從500℃焙燒的130 m2/g降至900℃焙燒的34 m2/g。針對(duì)600℃焙燒的催化劑，反應(yīng)活性隨還原溫度升高呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，其最佳還原溫度為650℃，這主要是Ni物種還原度、還原后Ni晶粒尺寸等多重因素影響。通過關(guān)聯(lián)甲烷化性能與催化劑結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn) NiO與載體

4、Al2O3之間相互作用適中，還原后表面能夠形成尺寸較小的鎳晶粒，催化劑才具有較好的甲烷化活性和穩(wěn)定性。
　　針對(duì)高溫焙燒生成難以還原的鎳鋁尖晶石結(jié)構(gòu)，考察了高溫1000℃還原對(duì)其甲烷化反應(yīng)性能及結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)于1000℃還原條件下不同溫度焙燒的催化劑，通過XRD、H2-TPR、TEM及BET等表征發(fā)現(xiàn)隨著焙燒溫度的增加，Ni晶粒均較大，均出現(xiàn) MgAl2O4尖晶石結(jié)構(gòu)，孔容和比表面積逐漸減小而最終趨于穩(wěn)定，而活性呈現(xiàn)出先增大后降低