ni-ce-zro2催化剂的制备及其co2重整ch4催化行为毕业论文

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1、分类号O69Ni-Ce-ZrO2催化剂的制备及其CO2重整CH4催化行为作者单位指导老师提交时间目录摘　要1关键词11引言11.1甲烷重整制合成气11.1.1水蒸汽重整甲烷21.1.2甲烷部分氧化21.1.3二氧化碳重整甲烷21.2甲烷重整制合成气的催化剂31.2.1催化剂活性组分41.2.2载体41.2.3助剂41.3本文研究内容52实验部分52.1实验仪器及试剂52.1.1实验仪器52.1.2实验试剂62.2催化剂制备62.3催化剂评价72.3.1催化剂评价装置与评价过程72.3.2定量计算方法83结果与讨论83.1络合剂的影响83.1.1络

2、合剂种类影响83.1.2络合剂用量影响123.2Ce/Zr比的选择143.3Ni含量的影响174结论19参考文献20ABSTRACT22致谢23Ni-Ce-ZrO2催化剂的制备及其CO2重整CH4催化行为曾广秘（陕西师范大学化学化工学院，西安，710062）摘　要：采用络合分解法，制备一系列Ni-Ce-ZrO2催化剂。分别考察了以甘氨酸、柠檬酸、聚乙烯醇、草酸、乙二胺四乙酸和尿酸为络合剂时，制备的Ni-Ce-ZrO2催化剂的CO2重整CH4催化性能。研究了以甘氨酸为络合剂，并具体考察了络合剂用量、不同Ce/Zr以及Ni含量对CO2重整CH4催化性

3、能的影响。在相同反应条件下（1atm，750℃，CH4/CO2=1，GHSV=53200mL·g-1·h-1），以甘氨酸作为络合剂，且甘氨酸与金属离子比为1，Ce/Zr比为8:2，Ni含量为10wt.%的催化剂活性和稳定性最好。并通过BET、TPR、XRD等表征手段对一系列催化剂的结构和性质进行分析，与实验结果一致。关键词：络合分解法，Ni-Ce-ZrO2，CH4重整，络合剂1引言石油资源日益减少，石油价格越涨越高，天然气化工不断进步，这些因素使天然气有望成为替代石油的能源和化工原料。天然气的主要成分是甲烷，如何将甲烷活化并转化成其他化学品是国内

4、外研究热点之一。天然气的利用分直接法和间接法两大类。直接利用是指由甲烷一步合成下游产品如甲醇、甲醛、乙烯、二甲醚、长链烃等。但由于甲烷分子结构的稳定性，以及苛刻条件下目标产物易于被深度氧化等原因，该法离大规模工业化仍有一段距离。间接利用是指先将甲烷转化成合成气，再由合成气制下游产品。目前已工业化的过程包括合成氨、合成甲醇和合成液体燃料等。间接法利用甲烷的过程中，由甲烷制合成气的“造气”工序成本占全过程成本的50%—75%左右[1]。因此，提高甲烷制合成气工艺过程的效率是决定天然气间接利用的关键。1.1甲烷重整制合成气长期以来，作为天然气（主要为C

5、H4）间接转化为液体燃料或化学品过程的“龙头”，甲烷重整制合成气一直备受关注。由甲烷制合成气主要有3条途径，即水蒸汽重整甲烷(steamreformingofmethane,SRM)、甲烷部分氧化(partialoxidationofmethane,POM)和二氧化碳重整甲烷(carbondioxidereforming,CDR)。1.1.1水蒸汽重整甲烷SRM的化学反应方程式是：CH4+H2O=CO+3H2ΔH=206.3kJ·mol-1（1-1）SRM过程于1930年就已实现工业化[2]，但该过程存在一些缺点。首先是反应条件苛刻。该反应是强吸

6、热过程，要求在高温(800℃以上)下进行的，这就使得能耗较大。合成气制备装置投资占总投资的50%以上，使得设备投资较大。其次为防止催化剂积炭而采取高水碳比操作，从而加大过程的能耗。另外，所生产的合成气H2/CO≥3，只适合于合成氨及制氢，而不适合于生产二甲醚和液体燃料等下游产品[3]。探究适合在低水碳比条件下的高效、稳定的催化剂，设计更加优化的反应器成为目前主要的研究动向[4-6]。1.1.2甲烷部分氧化POM过程是一个微放热过程，与SRM和CDR相比，可以节省大量的能源。POM的化学反应方程式是：CH4+1/2O2=CO+2H2ΔH=-35.6

7、kJ·mol-1（1-2）还有可能发生甲烷完全氧化反应：CH4+2O2→CO2+2H2OΔH=-880kJ·mol-1（1-3）POM过程所生产合成气的H2/CO值接近2，极其适合作甲醇合成及F-T合成的原料气[7]。进入20世纪90年代以来，这一新工艺过程受到了国内外的广泛重视[8-12]。但POM过程仍然存在许多不足。首先，POM过程需要昂贵的空分氧，这增加了过程的能耗和成本。其次，POM过程催化剂床层易出现“热点”，反应温度难以有效控制且致使活性组分的烧结和失活。最后，POM过程存在处理大量未被稀释的氧气和O2/CH4混合物的危险，操作不当

8、，易引起爆炸[13]。1.1.3二氧化碳重整甲烷由于各国工业的发展，化石燃料需求剧增，致使CO2排放量正以每年40％的速度递增。CO2作