高岭土改性及其负载型Ni基催化剂合成气甲烷化性能研究

发布时间：2017-12-03 00:29

  本文关键词：高岭土改性及其负载型Ni基催化剂合成气甲烷化性能研究

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【摘要】：以煤原料合成天然气是我国煤炭高效清洁利用和解决国内天然气供需矛盾的重要手段。合成天然气一般包括煤气化、合成气变换、脱硫脱碳、合成气甲烷化、分离等工艺反应过程,合成气甲烷化反应为强放热过程,所以合成气甲烷化催化剂须要具一定的高温活性和稳定性。载体不仅关系到催化剂的活性、选择性,还关系到所制备催化剂的热稳定性、机械强度和催化过程的传递特性。本论文首先通过焙烧、酸或碱改性高岭土,然后以改性过的高岭土作为载体,采用沉淀法制备Ni基甲烷化催化剂,其中NiO含量为25%。利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱分析(XRF)、N2吸脱附(N2-adsorption-desorption)、H2程序升温还原(H2-TPR)和透射扫描电镜(TEM)等手段对改性高岭土以及催化剂的物相、结构、元素组成进行系统表征和分析,同时在催化剂床层温度350-650oC,0.1 MPa,空速300000 ml·g·h-1,反应气中H2/CO=3:1条件下,采用石英管反应器考察催化剂的CO甲烷化性能。高温焙烧使高岭土的物理化学结构均发生改变。600oC和900oC焙烧的高岭土出现石英的特征峰,1100oC焙烧的高岭土出现γ-Al2O3的衍射峰,而1400oC焙烧的高岭土则有明显的莫来石的特征衍射峰,且比表面积、孔容以及孔径均明显变小。焙烧温度不同导致高岭土中活性铝含量不同,酸处理会将活性铝溶出,从而提高高岭土的比表面积和孔容以及负载型Ni基催化剂中活性组分与载体之间的相互作用,最终影响还原后Ni晶粒在载体表面的分散度。采用原料硝酸和原料硝酸镍两步法改性高岭土制备的催化剂甲烷化活性高于仅硝酸镍一步法改性制得的催化剂。主要是由于两步法相当于增加了酸浓度并延长了酸浸时间,导致高岭土中的活性Al2O3浸出量不同,同时先用硝酸处理高岭土,使其具有一定的比表面积和孔结构,然后再用硝酸镍等原料进行处理,有利于活性组分在催化剂表面的分散。碱处理过程中高岭土中的活性氧化硅和氧化铝同时被抽提,但低温焙烧高岭土中的活性铝在酸性溶液中比碱性溶液更容易被抽提。碱改性高岭土负载Ni基催化剂中活性组分与载体之间的相互作用比酸处理的相互作用强(1400oC焙烧高岭土碱改性两步法催化剂除外)。焙烧温度低于1100oC时,两步法碱处理高岭土负载的Ni基催化剂活性高于一步法,但当焙烧温度继续升高时(1400oC),随着反应温度不同,催化剂活性表现出不一样的差别。当反应温度低于550oC时,两步法一步法,当反应温度高于580oC时,两步法一步法。这与活性组分与载体之间的相互作用强弱有密切关系。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE665.3;TQ426

【参考文献】

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1 郑淑琴,常小平,高雄厚,索继栓;高岭土原位晶化体系中焙烧微球特性研究[J];非金属矿;2002年06期

2 刘从华,高雄厚,刘宏海,张永连,刘育,李树本;裂化催化剂高岭土基质与钒相互作用的研究[J];石油炼制与化工;1998年11期

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本文编号：1246849