甲烷部分氧化制合成气中Ni整体型催化剂性能的研究

【摘要】：近年来,天然气部分氧化成为天然气转化制合成气领域研究的热点。目前研究最多的是负载型催化剂,但是都不适合于工业应用。本论文对纯金属镍整体型催化剂进行研究发现,此整体型催化剂有着很好的活性和稳定性,适合于工业应用。 由粒度不同的纯金属镍小球制成两种规格整体型催化剂,分别在单管和套管反应器中进行甲烷催化部分氧化反应,考察了不同原料气配比n(CH4)/n(O2)、不同空速下产物的选择性、两种催化剂的活性和稳定性,考察了不同的反应器对反应结果的影响。 实验结果表明,两种催化剂具有较好的催化活性、选择性和稳定性。在两种催化剂上,随着原料气n(CH4)/n(O2)比的增加,甲烷转化率降低,一氧化碳和氢气的选择性升高;随着空速增加,甲烷转化率、一氧化碳和氢气的选择性都升高。 减小镍小球的粒径有利于增加催化剂的活性和选择性,反应温度低。 催化剂的高径比对催化剂的活性影响很大。炉温的升高有利于提高催化剂的活性。 镍整体型催化剂对原料气中的硫有很好的抵抗性能,中毒后的催化剂能迅速的恢复活性。 在此催化剂上镀加5wt%的贵金属铑同纯镍催化剂相比,催化剂的活性变化不大。 【关键词】：镍小球 整体型 甲烷 部分氧化 合成气
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TE665.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 前言7-8
• 第一章 文献综述8-26
• 1.1 概述8-9
• 1.2 甲烷制合成气的途径9-13
• 1.2.1 甲烷水蒸气重整制合成气9-11
• 1.2.2 甲烷二氧化碳重整制合成气11
• 1.2.3 甲烷部分氧化制合成气11-13
• 1.3 反应机理13-15
• 1.3.1 间接反应机理13-14
• 1.3.2 直接氧化机理14-15
• 1.4 甲烷催化部分氧化制合成气的反应器15-19
• 1.4.1 固定床15
• 1.4.2 流化床反应器15-17
• 1.4.3 其它类型反应器17-19
• 1.5 甲烷催化部分氧化制合成气的催化剂19-22
• 1.5.1 负载型催化剂19-22
• 1.5.2 整体型催化剂22
• 1.6 催化剂的失活22-24
• 1.6.1 积碳失活23-24
• 1.6.2 烧结失活24
• 1.7 甲烷部分氧化制合成气研究现状与不足24-25
• 1.8 本论文的研究内容及意义25-26
• 第二章 实验部分26-32
• 2.1 实验原料及规格26
• 2.2 镍整体型催化剂的制备26
• 2.3 催化剂的活性评价流程图26-27
• 2.4 实验装置及仪器介绍27-29
• 2.4.1 反应器27-28
• 2.4.2 外加热炉28
• 2.4.3 程序温度控制仪28
• 2.4.4 质量流量控制器及显示仪28
• 2.4.5 分析仪器28-29
• 2.5 活性评价方法29
• 2.6 催化剂的活性评价的反应条件29-30
• 2.6.1 原料气的配比29-30
• 2.6.2 空速30
• 2.6.3 温度30
• 2.7 数据处理方法30-31
• 2.7.1 相对校正因子的测定30
• 2.7.2 数据的处理方法30-31
• 2.8 催化剂的表征31-32
• 2.8.1 比表面积测定31
• 2.8.2 催化剂的xps分析31-32
• 第三章 实验结果与讨论32-44
• 3.1 在单管中的实验结果与讨论32-34
• 3.1.1 原料气配比对催化剂活性的影响32-33
• 3.1.2 空速对催化剂活性的影响33-34
• 3.2 在套管中的实验结果与讨论34-37
• 3.2.1 原料气配比对催化剂活性的影响34-35
• 3.2.2 空速对催化剂活性的影响35-36
• 3.2.3 套管反应器中两种规格催化剂的活性比较36-37
• 3.3 催化剂床长对催化剂活性的影响37-40
• 3.4 炉温对催化剂活性的影响40-41
• 3.5 镀铑催化剂和纯金属镍催化剂活性的比较41-43
• 3.6 小结43-44
• 第四章 镍整体型催化剂稳定性的研究44-49
• 4.1 催化剂的失活44-47
• 4.1.1 镍整体型催化剂对硫的抵抗性能的研究44-47
• 4.2 镍整体型催化剂的稳定性分析47-48
• 4.2.1 比表面测定结果47
• 4.2.2 催化剂的xps图47-48
• 4.3 小结48-49
• 第五章 结论49-50
• 参考文献50-53
• 发表论文和参加科研情况说明53-54
• 附录54-59
• 附录一 标准气体的色谱图及相对校正因子的计算54-56
• 附录二 尾气的气相色谱谱图及转化率和选择性的计算56-58
• 附录三 催化剂镀铑的XPS图58-59
• 致谢59

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