高分散Ni-Co/C催化剂的制备及催化重整玉米芯挥发分的研究
发布时间：2021-07-29 12:55
焦油的低温脱除是生物质气化工业化利用亟待突破的关键技术之一。以改性褐煤焦为碳前驱体通过离子交换法制备Ni/C催化剂被证明是焦油低温气化高效廉价的催化剂,但稳定性较差限制了它的大规模应用。本论文以褐煤为前驱体通过引入助金属Co制备了一系列高分散的Ni-Co/C双金属催化剂。使用两段式下坠床石英反应器对玉米芯热解挥发分的低温（450 oC）重整进行探究,以甲苯为模型化合物进行水蒸气重整实验探究双金属催化剂的协同作用机理,为生物质低温催化气化制备合成气和富氢气体工艺的开发提供了理论依据和技术支持。本文先用HCl对胜利褐煤（SL）进行改性处理,通过离子交换将Ni负载到酸洗褐煤（AWSL）上;然后用浸渍法引入不同含量的助金属Co,经碳化制备了一系列Ni-Co/AWSL催化剂。运用XRD、XPS、H2-TPR、SEM和TEM等对Ni-Co/AWSL进行表征,并与离子交换法制备的单金属Ni/AWSL和Co/AWSL催化剂进行对比,探究Ni和Co的赋存状态。Co的引入不仅保留了原催化剂的高表面积和孔道特性,同时提高了负载金属的分散性和还原性,改善了金属的电子...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
褐煤离子交换示意图
硕士学位论文162.3实验步骤（ExperimentalProcedure）2.3.1褐煤的酸洗采用酸浸法处理制备酸洗胜利褐煤（AWSL）：配置5mol/L的盐酸，称取一定量的褐煤粉末（约20g）加入其中，水浴加热在55oC下保持1h,离心沉降，过滤，再用去离子水洗涤，直至滤液呈中性且检测不到Cl离子。所得滤饼在110oC下干燥12h。2.3.2催化剂的制备图2-1催化剂的制备Figure2-1Preparationofcatalyst如图2-1所示，对于改性褐煤负载的单金属催化剂，采用离子交换法制备。配置一定浓度的NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O溶液（0.1mol/L的Ni2+），加入氨水调节PH至11，然后将经过处理后的褐煤加入配置好的金属前体溶液中，搅拌24h进行离子交换，接着对离子交换后的煤样进行过滤，洗涤并在105oC下干燥12h。所得的干燥Ni/AWSL前体在650oC下碳化脱除挥发分，从而得到单金属Ni/AWSL催化剂。作为对照的单金属Co/AWSL以2CoCO3·3Co(OH)2·H2O作为金属前体，具体制备流程与离子交换的Ni/AWSL相同。此外，单金属10wt%Coim/AWSL，以Co(NO3)2·6H2O作为前体，运用初湿浸渍法将金属Co负载在酸洗处理后的褐煤上，经由真空静置，干燥过夜，最后碳化制得。对于Ni-Co双金属催化剂，是在原来Ni/AWSL前体的基础上引入活性金属Co。以Co(NO3)2·6H2O为金属前体，使用初湿浸渍法制备Ni-Co双金属催化剂，最后在650oC下脱除褐煤中的挥发分得到双金属Ni-Co/AWSL催化剂。根据制备过程中Co金属前体溶液浓度不同，得到的催化剂金属负载量也有区别，记作
2实验17Ni-x%Co/AWSL（其中x%表示质量百分比且仅为理论值，实际金属负载量需通过ICP-MS测定，wt%）。2.3.3实验装置和流程通过对生物质挥发分的催化重整来衡量催化剂的催化性能。实验装置如图2-2所示：重整反应是在两段式石英下坠床反应器中进行，反应器总长度为900mm,管径20mm。将反应器固定在竖直放置的可独立控温的两段式电加热炉的炉膛中。气化和催化床层分别位于炉膛的温控中心，其温度由插入炉膛中心的2根K型热电偶测量，两段炉的炉温分别由各自的PID温度控制器独立控制。该装置确保了催化单元独立于生物质的热解，利于对工艺参数和催化条件的探究，同时便于催化剂的回收再利用。同时该设计能够实现催化温度的实时精确调节（电炉内的实际温度与热点偶的观测温度的温差在10oC以内），图2-3所示是两段式石英反应器在600oC的恒温区标定图。图2-2实验装置图Figure2-2Schematicofexperimentalsetup在玉米芯挥发分的催化重整实验中，将1g玉米芯（40-60目）放置于上段热解床层中，催化剂放置在适应反应器下段催化床层中，调节催化床层的高度为2cm，将空速设置为最佳的3600h-1[89]。对于惰性气氛下的催化重整，下层催化剂（16-40目）在惰性气氛下加热到设置的催化温度，保持30min，接着上段炉以20oC/min的速率由室温加热到900oC并在该温度下保持5min。在这个过程中，热解产生的挥发分被氩气由上至下吹扫到催化床层上进行催化重整。对于催化水蒸
【参考文献】：
期刊论文
[1]推进能源转型的现实路径[J]. 马建堂. 中国石油石化. 2020(02)
[2]生物质能源产业发展研究动态与展望[J]. 余智涵,苏世伟. 中国林业经济. 2019(03)
[3]生物质能研究现状及未来发展策略[J]. 马隆龙,唐志华,汪丛伟,孙永明,吕雪峰,陈勇. 中国科学院院刊. 2019(04)
[4]生物质气化过程中焦油脱除技术研究进展[J]. 姜建国,张卫杰,孙荣峰,关海滨,许敏. 山东科学. 2019(01)
[5]Chemoselective hydrogenation of phenol to cyclohexanol using heterogenized cobalt oxide catalysts[J]. Zhongzhe Wei,Yi Li,Jing Wang,Haoran Li,Yong Wang. Chinese Chemical Letters. 2018(06)
[6]农村生物质能源化利用研究综述[J]. 穆献中,余漱石,徐鹏. 现代化工. 2018(03)
[7]Ni基生物质焦油重整催化剂的研究进展[J]. 杨泽,李挺,王美君,常丽萍,任秀蓉. 化工进展. 2016(10)
本文编号：3309362
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
褐煤离子交换示意图
硕士学位论文162.3实验步骤（ExperimentalProcedure）2.3.1褐煤的酸洗采用酸浸法处理制备酸洗胜利褐煤（AWSL）：配置5mol/L的盐酸，称取一定量的褐煤粉末（约20g）加入其中，水浴加热在55oC下保持1h,离心沉降，过滤，再用去离子水洗涤，直至滤液呈中性且检测不到Cl离子。所得滤饼在110oC下干燥12h。2.3.2催化剂的制备图2-1催化剂的制备Figure2-1Preparationofcatalyst如图2-1所示，对于改性褐煤负载的单金属催化剂，采用离子交换法制备。配置一定浓度的NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O溶液（0.1mol/L的Ni2+），加入氨水调节PH至11，然后将经过处理后的褐煤加入配置好的金属前体溶液中，搅拌24h进行离子交换，接着对离子交换后的煤样进行过滤，洗涤并在105oC下干燥12h。所得的干燥Ni/AWSL前体在650oC下碳化脱除挥发分，从而得到单金属Ni/AWSL催化剂。作为对照的单金属Co/AWSL以2CoCO3·3Co(OH)2·H2O作为金属前体，具体制备流程与离子交换的Ni/AWSL相同。此外，单金属10wt%Coim/AWSL，以Co(NO3)2·6H2O作为前体，运用初湿浸渍法将金属Co负载在酸洗处理后的褐煤上，经由真空静置，干燥过夜，最后碳化制得。对于Ni-Co双金属催化剂，是在原来Ni/AWSL前体的基础上引入活性金属Co。以Co(NO3)2·6H2O为金属前体，使用初湿浸渍法制备Ni-Co双金属催化剂，最后在650oC下脱除褐煤中的挥发分得到双金属Ni-Co/AWSL催化剂。根据制备过程中Co金属前体溶液浓度不同，得到的催化剂金属负载量也有区别，记作
2实验17Ni-x%Co/AWSL（其中x%表示质量百分比且仅为理论值，实际金属负载量需通过ICP-MS测定，wt%）。2.3.3实验装置和流程通过对生物质挥发分的催化重整来衡量催化剂的催化性能。实验装置如图2-2所示：重整反应是在两段式石英下坠床反应器中进行，反应器总长度为900mm,管径20mm。将反应器固定在竖直放置的可独立控温的两段式电加热炉的炉膛中。气化和催化床层分别位于炉膛的温控中心，其温度由插入炉膛中心的2根K型热电偶测量，两段炉的炉温分别由各自的PID温度控制器独立控制。该装置确保了催化单元独立于生物质的热解，利于对工艺参数和催化条件的探究，同时便于催化剂的回收再利用。同时该设计能够实现催化温度的实时精确调节（电炉内的实际温度与热点偶的观测温度的温差在10oC以内），图2-3所示是两段式石英反应器在600oC的恒温区标定图。图2-2实验装置图Figure2-2Schematicofexperimentalsetup在玉米芯挥发分的催化重整实验中，将1g玉米芯（40-60目）放置于上段热解床层中，催化剂放置在适应反应器下段催化床层中，调节催化床层的高度为2cm，将空速设置为最佳的3600h-1[89]。对于惰性气氛下的催化重整，下层催化剂（16-40目）在惰性气氛下加热到设置的催化温度，保持30min，接着上段炉以20oC/min的速率由室温加热到900oC并在该温度下保持5min。在这个过程中，热解产生的挥发分被氩气由上至下吹扫到催化床层上进行催化重整。对于催化水蒸
【参考文献】：
期刊论文
[1]推进能源转型的现实路径[J]. 马建堂. 中国石油石化. 2020(02)
[2]生物质能源产业发展研究动态与展望[J]. 余智涵,苏世伟. 中国林业经济. 2019(03)
[3]生物质能研究现状及未来发展策略[J]. 马隆龙,唐志华,汪丛伟,孙永明,吕雪峰,陈勇. 中国科学院院刊. 2019(04)
[4]生物质气化过程中焦油脱除技术研究进展[J]. 姜建国,张卫杰,孙荣峰,关海滨,许敏. 山东科学. 2019(01)
[5]Chemoselective hydrogenation of phenol to cyclohexanol using heterogenized cobalt oxide catalysts[J]. Zhongzhe Wei,Yi Li,Jing Wang,Haoran Li,Yong Wang. Chinese Chemical Letters. 2018(06)
[6]农村生物质能源化利用研究综述[J]. 穆献中,余漱石,徐鹏. 现代化工. 2018(03)
[7]Ni基生物质焦油重整催化剂的研究进展[J]. 杨泽,李挺,王美君,常丽萍,任秀蓉. 化工进展. 2016(10)
本文编号：3309362
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3309362.html
教材专著
