含塵煤熱解揮發(fā)分催化改質特性研究.pdf

1、煤熱解揮發(fā)分中含有的重質焦油和所攜帶的煤灰容易形成焦油渣，嚴重影響后續(xù)輸送及能源的清潔利用。目前催化裂解法是解決這一問題的有效途徑之一。焦油裂解催化劑分為人工合成催化劑和天然礦石催化劑兩類，本文分別選擇這兩類催化劑中的Ni-Al2O3和白云石催化劑作為研究對象，通過添加不同助劑分別制備了四種 Ni-Al2O3催化劑和一種改性白云石催化劑，以焦油模型化合物作為研究對象，在微型固定床反應器中進行焦油裂解實驗，研究了操作條件對催化劑催化活性的

2、影響，確定了每種催化劑的優(yōu)選操作條件，比較了不同催化劑的活性、穩(wěn)定性和再生性，并對優(yōu)選的2％NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑和10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑進行含塵焦油裂解實驗，研究了粉塵中的主要氧化物對催化劑催化活性的影響。
　　添加K2O、MgO、CeO2和ZrO2四種助劑所制備的2%NiO/1%CeO2-Al2O3、2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3、1%NiO/0.1%MgO

3、-Al2O3和3%NiO/5%K2O-Al2O3催化劑的優(yōu)選操作條件分別為：反應溫度800℃，空速11000h-1，水料比3:1；反應溫度800℃，空速16000h-1，水料比5:1；反應溫度800℃，空速16000h-1，水料比4:1和反應溫度800℃，空速12000h-1，水料比4:1。通過對四種 Ni-Al2O3催化劑活性和穩(wěn)定性的比較可知，同時添加 CeO2和ZrO2的2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化活性較

4、高，穩(wěn)定性最好。NH3-TPD結果顯示K2O、MgO屬于堿性物質，可以降低Ni-Al2O3催化劑表面酸性，有利于減少催化劑表面積炭；XRD顯示同時添加CeO2和ZrO2會形成(Zr0.85Ce0.15)O2固溶體，可以提高催化劑的穩(wěn)定性。10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑的最佳操作條件為反應溫度800℃，空速300h-1，水料比5:1，再生溫度700℃，再生時間1h。XRD表征結果顯示，改性白云石催化劑中形成了 MgO-NiO固

5、溶體和La(NiO3)晶相。
　　在10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑的催化作用下，H2和CO的產率較高，而在2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑的催化作用下，CH4、C2+及大分子烴類氣體的產率較高。10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑的穩(wěn)定性和再生性比2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑較差。XRD測試結果表明，10%NiO/1%La2O3-白云石催化劑中形成了 NiO-M

6、gO晶相和 La(NiO3)固溶體2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑中形成了(Zr0.85Ce0.15)O2固溶體結構。XPS測試結果表明，Ni元素的電子結合能在兩種催化劑表面發(fā)生不同的偏移。MgO和CaO的引入對2%NiO/1%CeO2/2%ZrO2-Al2O3催化劑有一定的抗積炭的作用。CaO的引入可以提高兩催化劑的活性；但由于兩催化劑的成分不同，MgO對兩種催化劑活性的影響差別較大；Fe2O3的引入會使兩催化