学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

CH₄/CO₂重整制备合成气NiO/γ-Al₂O₃催化剂研究

作　者: 刘红霞
导　师: 马凤云
学　校: 新疆大学
专　业: 化学工程与技术
关键词: 评价装置 CH4/CO2重整 NiO/γ-Al2O3催化剂沉淀剂载体
分类号: TQ426
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 19次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

完成了CO2/CH4重整制合成气催化剂评价装置的建设工作,并对CO2/CH4重整催化剂NiO/γ-Al2O3进行了相关研究。分别考察了沉淀剂与载体对NiO/γ-Al2O3催化剂活性、稳定性与H2收率的影响。具体研究成果如下：(1)自行搭建成CO2/CH4重整制合成气催化剂评价装置。评价装置调试结果表明该装置性能良好,可用于CO2/CH4重整制合成气催化剂性能研究(2)沉淀剂对催化剂性能的影响。分别以Na2CO3、NH3·H2O、NH2(CH2)2OH、(NH2)2CO、NH4HCO3和NaOH作为沉淀剂,制备负载型NiO/γ-Al2O3催化剂,并进行EDS、XRD与H2-TPR表征与分析。评价实验时间为10h、GHSV=18000mL·h-1·gcat.-1、T评价=800℃和CO2/CPI4=1.5,评价实验结果表明,催化剂Ni-NH2(CH2)2OH不仅活性高、稳定性好、H2收率高,还具有一定的抗积炭能力。其CH4转化率始终保持在80%以上,C02转化率保持在60%以上,CH4转化率的平均下降速率仅为0.5%·h-1,CO2转化率的平均下降速率仅为0.4%·h-1；H2收率从66%降至64%,平均下降速率为0.16%·h-1；积炭量仅为0.51go EDS表征结果表明,沉淀剂NH2(CH2)2OH可使80%的镍沉积在载体上；XRD表征结果表明,沉淀剂NH2(CH2)2OH不仅有利于NiO的分散,还原后还可获得尺寸较小的晶粒Ni,仅为5.3nm; H2-TPR表征结果表明,还原温度确定为800℃,且存在游离态NiO、结晶态NiO和尖晶石NiAl10O16三种镍物种,Ni-NH2(CH2)2OH的总NiO还原峰面积占总还原峰面积的84%,说明其还原性好。因此,沉淀剂NH2(CH2)2OH制得的催化剂Ni-NH2(CH2)2OH与其它五组催化剂相比,评价结果最好。(3)载体制备与表征。采用模板法与与溶胶凝胶法相结合的方式制得四组载体1#、2#、3#和4#,并与商购γ-Al2O3进行对比。N2测试结果表明,载体的孔容在0.39nm左右,当mCTAB:mMC=0.02%:1制得的2#载体比表面积达477m2·g-1；平均孔径仅为3.3nm。且NH3-TPD结果表明,载体表面均存在强酸位与弱酸位,当mCTAB:mMC=0.02%:1制得的2#载体表面相对酸性最弱。(4)载体对催化剂性能的影响。以购买γ-Al2O3与自制载体分别制备催化剂0#-C、1#-C、2#-C、3#-C与4#-C,并进行了XRD与H2-TPR表征与分析。评价条件同前,评价实验发现,试样2#-C不仅拥有较高的活性与H2收率,稳定性也较好。其CH4转化率由94%降至93%,平均下降速率为0.1%·h-1；CO2由82%降至63%,平均下降速率为1.9%·h-1；H2收率从75%降至71%,平均下降速率为0.41%·h-1。XRD表征结果表明,催化剂2#-C上NiO分散的最好,还原后晶粒Ni的尺寸仅为5.8nm。H2-TPR表征结果表明,2#-C的总NiO还原峰面积占总还原峰面积的86%,其拥有较好的还原性。(5)2#-C的626h寿命实验结果：CH4稳定转化率为90%,CO2稳定转化率为65%。实验结束后,积炭量高达30.0g,其平均积炭速率约为0.096g·h-1,这表明2#-C存在长期抗积炭能力差的缺点,从而导致其活性与稳定性差。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-8
1 前言  8-18
  1.1 二氧化碳的资源化利用  8-9
  1.2 甲烷的利用现状  9
  1.3 合成气的研究现状  9-12
    1.3.1 蒸气转化法制合成气  10-11
    1.3.2 部分氧化法制合成气  11
    1.3.3 二氧化碳重整法制合成气  11-12
  1.4 CH_4/CO_2重整催化剂研究现状  12-16
    1.4.1 活性组分现状  12-13
    1.4.3 载体现状  13-14
    1.4.4 助剂现状  14-15
    1.4.5 制备方法现状  15
    1.4.6 失活机理  15-16
  1.5 课题来源与研究内容  16-18
    1.5.1 课题来源  16
    1.5.2 研究内容  16-18
2 评价装置建设  18-28
  2.1 装置搭建  18-20
    2.1.1 想法的提出  18-19
    2.1.2 评价装置结构  19-20
  2.2 相关性能确定  20-22
    2.2.1 气密性  20-21
    2.2.2 反应管内温度分布  21
    2.2.3 反应管恒温区温升曲线  21-22
  2.3 气相色谱仪调试  22-24
    2.3.1 色谱柱特点  22
    2.3.2 标准曲线绘制  22-24
  2.4 空白实验与可信实验  24-26
    2.4.1 材料与条件  24-25
    2.4.2 空白实验结果与分析  25
    2.4.3 可信实验结果与分析  25-26
  2.5 小结  26-28
3 沉淀剂对催化剂NiO/γ-Al_2O_3性能的影响  28-40
  3.1 NiO/γ-Al_2O_3的制备  28
    3.1.1 沉淀剂与仪器设备  28
    3.1.2 制备过程  28
  3.2 活性评价  28-33
    3.2.1 还原与评价条件  29
    3.2.2 评价结果与积炭分析  29-33
  3.3 EDS表征  33-34
  3.4 XRD表征  34-36
    3.4.1 表征条件  34
    3.4.2 表征结果与分析  34-36
  3.5 H_2-TPR测试  36-38
    3.5.1 测试条件  36
    3.5.2 测试结果与分析  36-38
  3.6 小结  38-40
4 载体对催化剂NiO/γ-Al_2O_3性能影响  40-56
  4.1 多级孔炭的制备  40-42
    4.1.1 化学试剂及仪器  40
    4.1.2 制备过程  40
    4.1.3 XRD表征结果与分析  40-41
    4.1.4 SEM与TEM结果  41-42
  4.2 载体的制备  42-47
    4.2.1 化学试剂及仪器  42-43
    4.2.2 制备过程  43
    4.2.3 载体前驱体与模板剂混合物的热重分析  43-44
    4.2.4 N_2吸附测试结果与分析  44-45
    4.2.5 NH_3-TPD结果与分析  45-47
  4.3 NiO/γ-Al_2O_3的制备  47
    4.3.1 化学试剂与材料  47
    4.3.2 制备过程  47
  4.4 活性评价  47-50
  4.5 XRD表征  50-51
  4.6 H_2-TPR测试  51-52
  4.7 寿命实验  52-54
    4.7.1 实验条件  52-53
    4.7.2 结果与分析  53-54
  4.8 小结  54-56
5 结论与展望  56-58
  5.1 结论  56-57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-62
硕士期间发表论文情况  62-63
致谢  63-66
附录1  66

CH4/CO2重整制备合成气NiO/γ-Al2O3催化剂研究

内容摘要

全文目录

相似论文

CH₄/CO₂重整制备合成气NiO/γ-Al₂O₃催化剂研究