助剂添加对含硫合成气甲烷化催化剂性能的影响

发布时间：2020-10-30 05:03

　　 在含硫合成气基础上,本文分别以工业镍基甲烷化催化剂、钼基耐硫甲烷化催化剂为研究对象,利用TG、BET、TPR、XRD等表征技术及相关评价方法考察催化剂性能。镍基催化剂主要失活原因为硫中毒,通过添加助剂来提高镍基甲烷化催化剂的耐硫性能;钼基催化剂耐硫性能好但活性差,通过添加助剂提高钼基催化剂的甲烷化活性。同时考察了反应温度、空速、氢碳比、H2S浓度等工艺条件对钼基耐硫甲烷化催化剂活性的影响。实验结果表明,钼助剂添加与镍基催化剂形成MoNi4,提高催化剂的抗硫性能。催化剂采用分步浸渍法制备,随着焙烧温度的升高,催化剂的强度增大。较低的还原温度有利于MoNi4合金的生成,MoNi4合金含量越高越有利于催化剂抗硫性能的增强。实验450℃下还原的催化剂MoNi4合金量生成量最多。添加钴助剂后,催化剂在300℃下焙烧,400℃还原会有活性组分CoO_的生成,提高催化剂的耐硫性能。在Mo基催化剂中添加CoO_会有CoMoO_4团聚物的生成,CoMoO_4团聚物会抑制催化剂的甲烷化活性。因CoMoO_4团聚物的生成,导致催化剂MoO_3/Al2O_3的比表面积下降,其中的一些小孔径会被CoMoO_4团聚物堵塞,致使平均孔径变大,孔体积也有减小趋势。Al2O_3中添加CeO_2后,相对单独载体Al2O_3的比表面积是减小的,孔径变化不大,孔体积减小;相对CeO_2载体的比表面积是增大的,孔体积减小,孔径基本没有变化;对载体强度也没很大影响;随着载体中CeO_2含量的增加,晶粒度增大。甲烷化活性提高。在研究范围内,随着复合载体上负载MoO_3量的增加,CO_转化率变大,甲烷选择性增加,本实验选择MoO_3的负载量为25%。MoO_3/Al2O_3-CeO_2催化剂上工艺条件对甲烷化反应活性的影响为:升高温度、提高H2/CO_比以及H2S浓度均有利于催化剂甲烷化活性的提高,加大空速不利于CO_转化率的提高。
【学位单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：O643.36;TE665.3
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
    1.1 概述
        1.1.1 天然气简介
        1.1.2 天然气发展趋势
    1.2 甲烷化催化剂
        1.2.1 活性组分
        1.2.2 载体
        1.2.3 助剂
            1.2.3.1 碱金属和碱土金属
            1.2.3.2 稀土金属
            1.2.3.3 过渡金属
        1.2.4 催化剂的失活
            1.2.4.1 中毒失活
            1.2.4.2 烧结失活
            1.2.4.3 积碳失活
    1.3 甲烷合成机理
    1.4 国内外现状
    1.5 论文研究内容与意义
第二章 实验部分
    2.1 实验原料
    2.2 实验仪器
    2.3 催化剂表征方法
        2.3.1 比表面积（BET）
        2.3.2 粉末X射线衍射（XRD）
        2.3.3 热重差热（TG-DSC）分析
        2.3.4 程序升温还原（TPR）
    2.4 催化剂性能评价
    2.5 反应产物分析与结果计算
第三章 助剂添加对Ni基甲烷化催化剂性能影响
    3.1 钼添加对Ni基甲烷化催化剂耐硫性能影响
        3.1.1 焙烧温度的初步考察
        3.1.2 焙烧温度对催化剂晶形的影响
        3.1.3 焙烧温度对催化剂比表面、孔容、孔径的影响
        3.1.4 TPR分析
        3.1.5 还原温度对催化剂晶形的影响
        3.1.6 MoNi4合金对催化剂耐硫性能的影响
    3.2 Co助剂添加对Ni基甲烷化催化剂性能的影响
        3.2.1 焙烧温度的初步考察
        3.2.2 焙烧温度对催化剂晶形的影响
        3.2.3 焙烧温度对催化剂比表面、孔容、孔径的影响
        3.2.4 TPR分析
        3.2.5 还原温度对催化剂晶形的影响
        3.2.6 催化剂耐硫性能测定
    3.3 小结
第四章 助剂添加对钼基耐硫甲烷化催化剂活性的影响
3/Al2O₃催化剂性能影响'>    4.1 Co助剂添加对MoO₃/Al2O₃催化剂性能影响
2O₃上Mo负载量对甲烷化的影响'>        4.1.1 载体Al₂O₃上Mo负载量对甲烷化的影响
3/Al₂O₃催化剂甲烷化性能影响'>        4.1.2 Co助剂添加对MoO₃/Al₂O₃催化剂甲烷化性能影响
        4.1.3 BET表面分析
        4.1.4 XRD图谱
3催化剂性能影响'>    4.2 Ce助载体添加对Co-Mo/Al2O₃催化剂性能影响
2-Al₂O₃载体制备'>        4.2.1 CeO₂-Al₂O₃载体制备
            4.2.1.1 BET表面分析
2含量对载体强度的影响'>            4.2.1.2 CeO₂含量对载体强度的影响
            4.2.1.3 不同载体的XRD
            4.2.1.4 不同载体的TPR
3催化剂甲烷化性能影响'>        4.2.2 Ce助载体添加对Co-Mo/Al2O₃催化剂甲烷化性能影响
        4.2.3 XRD分析
    4.3 不同工艺条件下耐硫甲烷化催化剂的活性研究
        4.3.1 反应温度的影响
        4.3.2 空速的影响
        4.3.3 氢碳比的影响
2S浓度的影响'>        4.3.4 H₂S浓度的影响
    4.4 小结
第五章 结论
参考文献
致谢
研究生期间取得的成果

【参考文献】

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本文编号：2862025