Ru/AC氨合成催化剂还原性能的研究
发布时间：2021-01-21 18:35
Ru/AC氨合成催化剂具有低温低压、低氢氮比、高活性等优点。活性组份钌及助剂采用浸渍法负载到载体活性炭上,相对于熔融法制备的传统Fe基催化剂,其还原条件与使用工艺参数等截然不同。为了充分体现钌催化剂的性能特点,本文研究了还原条件对催化剂性能的影响因素,考察了还原压力、还原温度和耐热时间等对钌催化剂活性和结构的作用规律,得到优化的钌催化剂还原条件。Ru/AC催化剂的稳定性一直是工业应用的关键,以优化的还原条件为基础,Ba、K为助剂,添加稀土金属的一种或两种制备Ru/AC催化剂,探索La、Sr对催化剂稳定性的影响。钌催化剂的预处理会改变载体表面官能团及组份的结构性质,本研究采用NH3、N2对催化剂进行高温热处理,研究处理条件对载体表面结构及催化剂性能的影响。实验中,采用物理吸附、化学吸附（H2-TPR、H2-TPD、N2-TPD、CO化学吸附）、质谱、TEM、IR、Raman等表征手段对催化剂进行性能和结构,得出以下结论:还原条件的优化对催化剂性能的发挥有重要影响。一定温度下,随耐热时间增长,Ru利用率提高。500 ℃耐热时间达到4h,催化剂活性从21.3vol%提高到21.9%。还原压力...
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氨合成反应解离式机理Figl一Dissoclationmechanismofan””Onias抑thesis比action
制备了?Ｒｕ／ＳｉＣ催化剂，研宄了催化剂比表面积、助剂、钌负载量、催化剂预原及还原温度、反应温度对催化剂性能的影响。Ｊａｃｏｂｓｅｎ等［６４，６５］以氮化硼为载制备了钌基催化剂。其氨合成活性与以石墨化活性炭为载体的催化剂相当。氮硼作为载体有两点优势：（１）与活性炭相比，避免了甲烷化对载体稳定性的影响（２）氮化硼与石墨化碳有相似的结构，为以氮化硼为载体的钌基催化剂的研究供了理论基础。??１．３．３助剂??助剂对催化剂来说起着至关重要的作用。对于钌基催化剂而言，在不添加剂的情况下基本没有氨合成活性［１５，２Ｇ］。碱金属、碱土金属、稀土金属等可以为钌催化剂的助剂。氮气的解离是合成氨反应的决速步骤。１？＾３等［６６］发现助剂的引入可以使氮氮三键容易断裂，易于氮气的活化，提高ＴＯＦ值。Ａｉｋａ［６７］研宄了助剂对Ｒｕ／ＭｇＯ氨合成催化剂性能的影响，发现助剂效果：碱金属碱土金属＞稀土金属。如下图所示：??７００?－?５８８?Ｋ??
图２－１活性评价反应装置流程示意图??活性评价装置流程图：１截止阀；２减压阀；３精密针型阀；４压力传感器或压力表；??５程序控温仪；６温度显示；７单管反应器；８四管平行反应器；９转子流量计；１０三通转??向阀；１１活性测试口；?１２？气体排放??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉａ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ??Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉａ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：?１?Ｓｔｏｐｐｉｎｇ?ｖａｌｖｅ；?２??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｒｅｄｕｃｉｎｇ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；?３?Ｎｅｅｄｌｅ?ｖａｌｖｅ；?４?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ?ｏｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｍｅｔｅｒ；?５??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｐｒｏｇｒａｍ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；?６?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙｅｒ；?７?Ｓｉｎｇｌｅ－ｔｕｂｅ?ｒｅａｃｔｏｒ；?８?Ｆｏｕｒ－ｔｕｂｅ?ｒｅａｃｔ??ｏｒ；?９?Ｆｌｏｗ?ｍｅｔｅｒ；?１０?Ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ?ｔｕｒｎｉｎｇ?ｖａｌｖｅ；?１１?Ｔｅｓｔｉｎｇ?ｅｘｉｔ；?１２?Ｅｘｈａｕｓｔ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ??催化剂的活性可以由上述装置测定。测试步骤可以分为催化剂的装填、催化??还原程序设定、出口浓度的测试。装填催化剂前，需对催化剂进行破碎处理，??１２－１６目分样筛筛出所需催化剂２?ｍＬ。催化剂的装填位置在反应器的等温区，??过向反应器中添加石英砂使其达到等温区。催化剂装填完毕后，检验装置气密??。确保密封性良好后，设定升温还原程序。测试中用到的还原气为３：１的Ｈ２、
【参考文献】：
期刊论文
[1]氨气改性活性炭表面含氮官能团的形成与演变[J]. 张文彬,左宋林,王宜望. 林产化学与工业. 2017(02)
[2]不同预处理方法对活性炭孔结构的影响分析[J]. 李海红,薛慧,李红艳,常华. 炭素技术. 2016(04)
[3]活性炭表面化学性质对负载Cu颗粒性质及催化甲醇氧化羰基化反应的影响[J]. 张国强,郑华艳,郝志强,李忠. 高等学校化学学报. 2016(07)
[4]预处理方法对活性炭结构及吸附性能的影响[J]. 李海红,李红艳. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(04)
[5]预还原氨合成催化剂的性能及应用[J]. 白晓林,郭喜文,李瑞清. 氮肥技术. 2014(01)
[6]双结构助剂对Ru/AC氨合成催化剂稳定性的影响[J]. 倪军,刘本耀,朱永龙,陈赓,林建新,魏可镁. 分子催化. 2013(04)
[7]碱土Sr对Co/Al2O3催化剂甲烷部分氧化反应的影响[J]. 余长林,周晓春,翁维正,胡久彪,陈喜蓉,魏龙福. 燃料化学学报. 2012(10)
[8]活性炭表面官能团的氧化改性及其吸附机理的研究[J]. 杨颖,李磊,孙振亚,杜露. 科学技术与工程. 2012(24)
[9]制备方法对Ru/CeO2催化剂结构和性能的影响[J]. 林建新,张留明,王榕,倪军,魏可镁. 无机化学学报. 2012(07)
[10]几种不同处理方法对活性炭表面化学性质的影响[J]. 汪昆平,徐乾前. 环境工程学报. 2012(02)
硕士论文
[1]Ce基催化剂在烟气低温NH3-SCR中脱硝性能的研究[D]. 邱枫.北京化工大学 2016
[2]添加Zr、Sr助剂对DME催化剂的影响研究[D]. 王凤栾.东北大学 2012
本文编号：2991689
【文章来源】：福州大学福建省 211工程院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
氨合成反应解离式机理Figl一Dissoclationmechanismofan””Onias抑thesis比action
制备了?Ｒｕ／ＳｉＣ催化剂，研宄了催化剂比表面积、助剂、钌负载量、催化剂预原及还原温度、反应温度对催化剂性能的影响。Ｊａｃｏｂｓｅｎ等［６４，６５］以氮化硼为载制备了钌基催化剂。其氨合成活性与以石墨化活性炭为载体的催化剂相当。氮硼作为载体有两点优势：（１）与活性炭相比，避免了甲烷化对载体稳定性的影响（２）氮化硼与石墨化碳有相似的结构，为以氮化硼为载体的钌基催化剂的研究供了理论基础。??１．３．３助剂??助剂对催化剂来说起着至关重要的作用。对于钌基催化剂而言，在不添加剂的情况下基本没有氨合成活性［１５，２Ｇ］。碱金属、碱土金属、稀土金属等可以为钌催化剂的助剂。氮气的解离是合成氨反应的决速步骤。１？＾３等［６６］发现助剂的引入可以使氮氮三键容易断裂，易于氮气的活化，提高ＴＯＦ值。Ａｉｋａ［６７］研宄了助剂对Ｒｕ／ＭｇＯ氨合成催化剂性能的影响，发现助剂效果：碱金属碱土金属＞稀土金属。如下图所示：??７００?－?５８８?Ｋ??
图２－１活性评价反应装置流程示意图??活性评价装置流程图：１截止阀；２减压阀；３精密针型阀；４压力传感器或压力表；??５程序控温仪；６温度显示；７单管反应器；８四管平行反应器；９转子流量计；１０三通转??向阀；１１活性测试口；?１２？气体排放??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉａ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ??Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ?ｏｆ?ａｍｍｏｎｉａ?ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：?１?Ｓｔｏｐｐｉｎｇ?ｖａｌｖｅ；?２??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｒｅｄｕｃｉｎｇ?ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；?３?Ｎｅｅｄｌｅ?ｖａｌｖｅ；?４?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ?ｏｒ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｍｅｔｅｒ；?５??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｐｒｏｇｒａｍ?ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；?６?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄｉｓｐｌａｙｅｒ；?７?Ｓｉｎｇｌｅ－ｔｕｂｅ?ｒｅａｃｔｏｒ；?８?Ｆｏｕｒ－ｔｕｂｅ?ｒｅａｃｔ??ｏｒ；?９?Ｆｌｏｗ?ｍｅｔｅｒ；?１０?Ｔｈｒｅｅ－ｗａｙ?ｔｕｒｎｉｎｇ?ｖａｌｖｅ；?１１?Ｔｅｓｔｉｎｇ?ｅｘｉｔ；?１２?Ｅｘｈａｕｓｔ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ??催化剂的活性可以由上述装置测定。测试步骤可以分为催化剂的装填、催化??还原程序设定、出口浓度的测试。装填催化剂前，需对催化剂进行破碎处理，??１２－１６目分样筛筛出所需催化剂２?ｍＬ。催化剂的装填位置在反应器的等温区，??过向反应器中添加石英砂使其达到等温区。催化剂装填完毕后，检验装置气密??。确保密封性良好后，设定升温还原程序。测试中用到的还原气为３：１的Ｈ２、
【参考文献】：
期刊论文
[1]氨气改性活性炭表面含氮官能团的形成与演变[J]. 张文彬,左宋林,王宜望. 林产化学与工业. 2017(02)
[2]不同预处理方法对活性炭孔结构的影响分析[J]. 李海红,薛慧,李红艳,常华. 炭素技术. 2016(04)
[3]活性炭表面化学性质对负载Cu颗粒性质及催化甲醇氧化羰基化反应的影响[J]. 张国强,郑华艳,郝志强,李忠. 高等学校化学学报. 2016(07)
[4]预处理方法对活性炭结构及吸附性能的影响[J]. 李海红,李红艳. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(04)
[5]预还原氨合成催化剂的性能及应用[J]. 白晓林,郭喜文,李瑞清. 氮肥技术. 2014(01)
[6]双结构助剂对Ru/AC氨合成催化剂稳定性的影响[J]. 倪军,刘本耀,朱永龙,陈赓,林建新,魏可镁. 分子催化. 2013(04)
[7]碱土Sr对Co/Al2O3催化剂甲烷部分氧化反应的影响[J]. 余长林,周晓春,翁维正,胡久彪,陈喜蓉,魏龙福. 燃料化学学报. 2012(10)
[8]活性炭表面官能团的氧化改性及其吸附机理的研究[J]. 杨颖,李磊,孙振亚,杜露. 科学技术与工程. 2012(24)
[9]制备方法对Ru/CeO2催化剂结构和性能的影响[J]. 林建新,张留明,王榕,倪军,魏可镁. 无机化学学报. 2012(07)
[10]几种不同处理方法对活性炭表面化学性质的影响[J]. 汪昆平,徐乾前. 环境工程学报. 2012(02)
硕士论文
[1]Ce基催化剂在烟气低温NH3-SCR中脱硝性能的研究[D]. 邱枫.北京化工大学 2016
[2]添加Zr、Sr助剂对DME催化剂的影响研究[D]. 王凤栾.东北大学 2012
本文编号：2991689
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