煤制天然气Ni基催化剂浆态床甲烷化性能研究.pdf

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1、第33卷第7期2013年7月山西煤炭SHANXIMEITAN文章编号：1672—5050(2013)07—0037—03煤制天然气Ni基催化剂浆态床甲烷化性能研究孟凡会，钟朋展，李忠(太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西太原030024)摘要：采用不同浸渍顺序制备了Ni—Fe／A10，催化剂，考察了其浆态床CO甲烷化催化性能，并结合XRD、H-TPR、CO—TPD等表征对催化剂结构进行了分析。结果表明，共浸渍法制备的催化剂因活性组分Ni分散度高，活性金属比表面积大并有最佳的甲烷化反应活性。关键词：煤制天然气；浆态床反应器；CO甲烷

2、化；浸渍顺序中图分类号：0643文献标识码：A煤制天然气是煤炭清洁高效利用的重要发展方向2)催化剂的反应性能评价：催化剂的甲烷化活性测之一，其中关键技术CO甲烷化是强放热反应，采用浆试用浆态床反应装置进行，催化剂用量2g，液体石蜡120态床反应器可解决工业固定床反应器因局部高温而引mL。反应条件为：反应压力1．0MPa，反应温度280℃，原起的催化剂烧结和积碳问题。M基催化剂因催化活性料气V(H~)／V(C0)=3／1，反应产物用Agilent7980A气相色高、廉价易得，研究较广泛。影响甲烷化催化剂的因素谱在线分析，采用外标法分析尾气中各组分含量

3、。很多，例如制备方法、助剂、制备条件等。对于多组分负3)催化剂的反应性能表征：XRD表征在日本理学载型催化剂，不同组分的浸渍顺序也是影响催化剂活RigakuD／max2500型x射线衍射仪上进行。H2-TPR和性的重要因素之一。杨爱军等『1研究发现，Mg、Ni浸渍顺CO—TPD表征在美国Micromeritics公司AutochemII序不同，对Mg—Ni／BaTiO，催化剂CH的CO：重整反应2920型化学吸附仪上进行。性能影响较大，其中先浸渍Mg、后浸渍Ni，更有利于2结果与讨论Ni2+均匀分散在载体表面，因而反应活性更高。Aksoylu等采用

4、不同浸渍方法制备了双金属Mo—Ni／A1：O，催化2．1催化剂的活性评价剂，用于CO甲烷化反应，结果表明，共浸渍法制备的催Ni—Fe／A1O，催化剂浆态床CO甲烷化活性评价结化剂有利于活性金属比表面积的提高，甲烷化活性更果见表1。由表可知，三种不同浸渍顺序制备的高。本文在前期研究基础上，考察了Ni、Fe浸渍顺序对Ni—Fe／A120，催化剂CO转化率相差不大，大约97％左Ni—Fe／AI0，催化剂CO甲烷化催化性能的影响，并结合右，CH选择性和时空收率(STY)则出现较大差别，由低XRD、H一TPR、CO—TPD等表征手段，探讨了催化剂的到高顺序依

5、次为Ni(F)一Fe、Ni—Fe㈣、Ni—Fe(C)。Ni(F)一Fe微观结构与甲烷化反应性能间的关系。催化剂因后浸渍的Fe可能会覆盖沉积在载体上的部分Ni，造成了Ni活性位的减少，甲烷选择性下降；又因后1买验部分浸渍Fe使更多的Fe物种暴露在载体表面，而Fe本身1)催化剂的制备：采用等体积浸渍法，将一定量的又是水煤气变换的活性中心嘲，加剧水煤气变换反应，使硝酸镍和硝酸铁浸渍到一Al20载体上，120~C过夜干CO选择性增大，达到11．8％。燥后经45O℃焙烧、550~C还原制得Ni基催化剂。其中2．2催化剂的XRD表征Ni的质量分数16％，Fe的

6、质量分数4％，先浸渍Fe后图1为Ni—Fe／A120，催化剂焙烧后的XRD图谱，从浸渍Ni的催化剂记为Ni—Fe(F)，先浸渍Ni后浸渍Fe图中可以看出，不同浸渍顺序制备的催化剂除了有明显的催化剂记为Ni(F)一Fe，Ni、Fe共浸渍的催化剂记为的A1O晶相存在外，在2为37．3o、43．5。、62．9。处，Ni—Fe(C)还出现了不同衍射强度的NiO特征衍射峰。同图看出，收稿日期：2013—05—01基金来源：国家973计划(2012cB723105)，太原理工大学校青年基金(2012Lo40)。作者简介：孟凡会(198l一)，男，江苏赣榆人，博

7、士，讲师，从事煤制天然气等碳一化工方面的研究。37咖圈衄-f0s1afIdRs0Irch山西煤炭SHANXlMEITAN第33卷第7期表1浸渍顺序对催化性能的影响备的Ni—Fe(C)／~现两个主还原峰。研究表明，Ni物种在催化剂Cco／％S(％S√％Sc％STYc}L‘(g．h)载体表面的存在状态有三种：还原峰(200~C～400％)、NirF1一F97．584．63．611．8567．7／3还原峰(400℃～600％)、还原峰(600％～750~C)。Ot还原峰归属为与载体相互作用较弱的表面游离态NiO的Ni—Fe(F)97．585．95．09．

8、1589．4还原，这部分NiO还原后表现出较好的初始催化活性。Ni-Fe(C)97．28734．18．6602．6／3还原