高效铁系变换催化剂的研制
本文选题:催化剂 + 共沉淀法 ; 参考:《山东理工大学》2015年硕士论文
【摘要】:铁铬系高(中)温变换催化剂具有较好的耐热性能、较高的机械强度、有一定的耐硫能力、寿命较长、原料廉价易得等特点,被广泛应用于高(中)温变换制氢装置。但该催化剂低温活性差,起活温度高,堆密度较大,耐沸水能力差等缺陷束缚了其发展。本文针对其缺陷开展研究,探索高效铁系变换催化剂的制备条件,考察了高效铁系变换催化剂的工艺性能,完成实验室小试,并对最优产品进行表征分析。本文选用共沉淀法,分步沉淀的加料方式制备催化剂。活性组分的原料采用硝酸盐,减少了催化剂制备中洗涤次数并降低了催化剂本体含硫量。沉淀剂选择弱碱,试验发现弱碱更有利于催化剂棒状晶型的形成,更有利于降低催化剂的堆密度。试验中主要考查了助剂铜含量、投料方式、反应温度、终点pH值、老化时间、干燥方式和焙烧温度对催化剂活性的影响。经微型固定床反应器测试得出最优制备条件为:投料方式:分步沉淀法,沉淀剂:NaHCO3,反应温度为:75℃,终点pH值:10,老化时间:120min,用烘箱120℃干燥3h,焙烧温度:350℃。试验中对不同铜助剂的含量和不同投料方式制备的催化剂进行X射线衍射、H2-TPR表征,对催化剂前驱体进行TG-DTG表征。结果表明:铜离子能进入氧化铁反尖晶石结构,与置换出的二价铁离子相互作用减低了催化剂的还原温度,从而使催化剂具有较好的低温活性;分步沉淀的投料方式使催化剂活性组分间分散度更好,活性高;焙烧温度低于300℃,氢氧化物分解不完全,高于400℃三氧化二铁晶相发生不可逆转化影响催化剂活性。最优制备条件下制备出的自制催化剂再经微型固定床反应器测试其适合的工艺条件,从水气比、空速、耐热能力以及抗沸水能力上对自制催化剂进行性能考察。试验得出:自制催化剂有很好的低温活性和耐热性,可以在低水气比、高空速条件下正常运转,最低水汽比可达0.8,最大空速可达9000h-1,并且耐沸水能力好。本文的研究适用于铁系高温变换催化剂的制备和生产,对进一步催化剂制备工艺优化和实验室中试有着一定的指导意义。
[Abstract]:The high (medium) temperature conversion catalyst of iron chromium system has good heat resistance, high mechanical strength, high sulfur tolerance, long life, cheap and easy to get raw materials, and is widely used in high temperature conversion hydrogen production plant. However, the catalyst has poor low temperature activity, high living temperature, large density of heap, and poor boiling water tolerance and other defects. In this paper, in view of its defects, the preparation conditions of high efficiency iron transformation catalyst are explored, the process performance of high efficiency iron system transformation catalyst is investigated, laboratory test is completed, and the optimal product is characterized. In this paper, the catalyst is prepared by coprecipitation method and step precipitation method. The raw material of active component is used in this paper. Nitrate reduces the washing times in the preparation of the catalyst and reduces the content of sulfur in the catalyst. The precipitant selects weak alkali. It is found that the weak base is more beneficial to the formation of the rod like crystal and is more conducive to the reduction of the density of the catalyst. In the test, the content of copper, the way of feeding, the reaction temperature, the end pH value and the aging time are mainly examined in the experiment. The effect of drying method and calcination temperature on the activity of the catalyst. The optimum preparation conditions were obtained by the micro fixed bed reactor test: the feeding method: step precipitation method, NaHCO3, the reaction temperature was 75, the end pH value: 10, the aging time: 120min, the drying 3H at 120 C and the calcination temperature: 350. X ray diffraction and H2-TPR characterization of the catalyst prepared by the amount and the different feeding methods show that the precursor of the catalyst is characterized by TG-DTG. The results show that the copper ions can enter the structure of the iron oxide anti spinel, and the interaction with the replacement of the two valence iron ions reduces the reduction temperature of the catalyst, thus making the catalyst with better low temperature activity; The feeding mode of step precipitation makes the activity of the catalyst with better dispersion and high activity, the calcination temperature is lower than 300, the decomposition of hydroxide is not complete, and the irreversible transformation of the crystal phase of ferric oxide is higher than 400 C, and the catalyst activity is influenced by the irreversible transformation of the crystal phase of ferric oxide. The prepared catalyst is then tested by the micro fixed bed reactor. The properties of the self-made catalyst are investigated from the ratio of water to gas, air velocity, heat resistance and boiling water. It is concluded that the self-made catalyst has good low temperature activity and heat resistance, it can operate normally at low water to gas ratio and high altitude, the minimum water vapor ratio can reach 0.8, the maximum airspeed can reach 9000h-1, and the boiling water resistance ability can be resisted. The study of this paper is suitable for the preparation and production of iron system high temperature transformation catalyst. It has certain guiding significance for the optimization of the preparation process of the catalyst and the laboratory test.
【学位授予单位】:山东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:O643.36;TQ116.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 苏玉蕾;何丰;李华波;;催化剂成型工艺及技术研究[J];工业催化;2013年04期
2 季金水;张临阳;;氮化熔铁颗粒催化剂活性维持的研究Ⅱ.——催化剂成型方法的选择[J];燃料学报;1959年03期
3 朱洪法;;催化剂成型技术[J];石油化工;1981年11期
4 刘希尧;田敏;;扫描电镜在炼油催化剂成型研究中的应用[J];电子显微学报;1984年04期
5 林土胜,潘湘文;催化剂成型机的数字化压力测控技术[J];华南理工大学学报(自然科学版);1995年08期
6 苏玉蕾;何丰;李华波;;催化剂成型工艺及技术研究[J];舰船防化;2013年04期
7 宗凤丽;祁德祥;;高温变换催化剂的微观结构对其理化性能的影响[J];化学工业与工程技术;2008年05期
8 肖立;;新型镶嵌式催化剂挤条成型装置的研制[J];工业催化;2010年12期
9 孔庆震;;提高催化剂机械强度的途径的商榷[J];南京工业大学学报(自然科学版);1981年01期
10 李利;;轻油气化催化剂的研制—实验室研究阶段[J];上海煤气;1999年03期
相关会议论文 前5条
1 陈诵英;杨迎超;;结构催化剂的发展和应用[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年
2 梁斌;蒋炜;胡俊文;;新型整体式钒催化剂的设计、制备与研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年
3 刘希尧;田敏;;扫描电镜在炼油催化剂成型研究中的应用[A];第三次中国电子显微学会议论文摘要集(二)[C];1983年
4 谈文芳;;中国石化石油化工催化剂的发展[A];中国化工学会2008年石油化工学术年会暨北京化工研究院建院50周年学术报告会论文集[C];2008年
5 陈世安;许幸发;杨振宇;胡维军;张立忠;赵悦;;催化剂黏结剂的研究进展[A];第九届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2012年
相关博士学位论文 前10条
1 张舒乐;V_2O_5-WO_3/TiO_2及其F掺杂催化剂的制备、脱硝特性与应用研究[D];南京理工大学;2013年
2 王鹏飞;SAPO-34催化剂的制备及在甲醇制烯烃反应中的应用[D];华东理工大学;2013年
3 姜浩锡;固体催化剂的模压成型过程和机械强度研究[D];天津大学;2003年
4 邹阅超;硼氢化钠水解制氢催化剂及相关技术研究[D];华东理工大学;2012年
5 陈振兴;高活性低温钒催化剂的研制及其应用基础研究[D];中南大学;2002年
6 张建祥;二氧化碳加氢一段法合成二甲醚催化剂的研究[D];天津大学;2006年
7 郭凤;烧蚀型载体烟气脱硝催化剂的制备与性能研究[D];中国矿业大学(北京);2014年
8 张科;乙酸气相加氢制乙醇催化剂的研究[D];华东理工大学;2014年
9 周晓峰;费托反应高选择性合成汽油Co基催化剂制备与性能的研究[D];华东理工大学;2011年
10 邢俊德;吲哚合成工艺的研究[D];天津大学;2006年
相关硕士学位论文 前10条
1 魏青;芳环加氢用铑炭催化剂的制备及回收[D];浙江大学;2013年
2 郭瑞;高效铁系变换催化剂的研制[D];山东理工大学;2015年
3 方洁;以聚乙烯醇为载体的酸性微球催化剂的制备与表征[D];华东理工大学;2012年
4 张小哲;Ni-W-B非晶态催化剂的制备及其加氢脱氧性能研究[D];湘潭大学;2013年
5 初筠;甲烷无氧芳构化Mo/HMCM-22催化剂制备及成型研究[D];大连理工大学;2013年
6 黄瑞娟;ZSM-5系列催化剂改性及其用于MTP过程的工艺研究[D];西北大学;2006年
7 于振;气相催化氧化合成1,4-萘醌钒系催化剂及合成工艺的研究[D];黑龙江大学;2011年
8 张雄飞;粘土蜂窝状催化剂的制备及其脱硝性能评价[D];湘潭大学;2012年
9 郑云弟;CuO/CeO_2-ZrO_2水煤气变换催化剂及其整体式催化剂制备的研究[D];福州大学;2005年
10 田禾;钴钼耐硫变换催化剂的制备研究[D];山东科技大学;2011年
,本文编号:1988801
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/1988801.html