雙床催化劑催化甲烷自熱部分氧化制合成氣的研究.pdf

1、甲烷部分氧化反應(yīng)制合成氣作為甲烷利用的有效途徑之一，與傳統(tǒng)的水蒸汽重整法制合成氣相比，具有投資小、能耗低、反應(yīng)速率快等優(yōu)點(diǎn)，而且生成的H2/CO比約為2.0，可直接應(yīng)用于下游的甲醇生產(chǎn)或費(fèi)托合成，具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文基于甲烷部分氧化反應(yīng)制合成氣的氧化-重整機(jī)理，采用通過酸處理泡沫鎳制得的Ni金屬整體型催化劑作為氧化反應(yīng)催化劑，以Ni/MgAl2O4顆?；騈iMg/α-Al2O3整體型催化劑作為重整反應(yīng)催化劑，設(shè)計(jì)了用于甲烷部分氧化

2、反應(yīng)的Ni-Ni/MgAl2O4和Ni-NiMg/α-Al2O3兩種雙床催化體系，考察了它們?cè)谧詿釛l件下的催化性能，研究了床層形式，床層長(zhǎng)度、進(jìn)料流速、預(yù)熱進(jìn)料溫度等工藝條件對(duì)Ni-Ni/MgAl2O4和Ni-NiMg/α-Al2O3兩種雙床催化體系反應(yīng)性能的影響，并與單床上的結(jié)果進(jìn)行了比較，利用BET、TGA和XRD等技術(shù)對(duì)反應(yīng)前后的重整催化劑進(jìn)行了一系列表征。
　　 Ni-Ni/MgAl2O4雙床催化體系在重整催化劑的鎳負(fù)載

3、量為10wt.％時(shí)，催化活性和選擇性最高。對(duì)Ni-Ni/MgAl2O4雙床催化體系，在進(jìn)料比CH4/O2=2.0，進(jìn)料流率為1676ml/min(S.T.P)，氧化段床層和重整段床層長(zhǎng)度均為5mm時(shí)，甲烷轉(zhuǎn)化率、氫氣和一氧化碳的選擇性分別達(dá)到85.3％、91.5％和93.0％；預(yù)熱進(jìn)料可進(jìn)一步提高反應(yīng)性能。對(duì)Ni-NiMg/α-Al2O3雙床催化體系，在進(jìn)料比CH4/O2=2.0，進(jìn)料流率為1676ml/min(S.T.P)，氧化段床層

4、長(zhǎng)度為5mm，重整段床層長(zhǎng)度為9mm時(shí)，甲烷轉(zhuǎn)化率、氫氣和一氧化碳的選擇性分別達(dá)到84.5％、95.3％和91.9％。研究結(jié)果表明，雙床催化體系能夠促進(jìn)下游的重整反應(yīng)，有效改善單床催化劑的反應(yīng)性能，進(jìn)一步提高甲烷轉(zhuǎn)化率和合成氣選擇性。
　　 對(duì)重整催化劑的表征及雙床的穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果表明，將高溫下穩(wěn)定的Ni金屬整體型催化劑置于床層上游可以避免重整催化劑暴露在高溫、高分壓的甲烷氣氛和氧化條件下，有效地抑制了負(fù)載型Ni基重整催化劑的晶