CH4-CO2重整反應鎳鈷雙金屬催化劑性能研究.pdf

1、由溫室效應帶來的劇烈的氣候變化已經引起了廣泛的關注，如何減少溫室氣體的排放吸引了大眾視線，甲烷二氧化碳重整反應能將這兩種溫室氣體同時轉化為氫氣一氧化碳合成氣，有利于下一步的工業(yè)合成。該反應不僅減弱了溫室效應的影響，還能提供大量化工產品，具有相當可觀的環(huán)境和經濟效益。鑒于催化劑積碳所造成的失活，該過程在工業(yè)上廣泛應用有一定的困難，開發(fā)抗積碳的穩(wěn)定催化劑引起了廣泛的關注。本文以自主研制的鎳鈷雙金屬催化劑作為研究對象，對制備條件、還原條件以及

2、反應條件對催化劑催化甲烷二氧化碳重整合成氣反應的影響進行了分析研究。
　　本實驗采用沉淀法制備了不同煅燒溫度下的Ni-Co/A1MgOx催化劑，使用XRD、TPR等表征技術分析催化劑的結構及還原能力，發(fā)現煅燒溫度對催化劑的結構有顯著的影響，隨著煅燒溫度的增加，金屬組分和載體之間的相互作用增強，由鎳鈷氧化物開始轉變?yōu)榧饩Y構，但同時其顆粒度也會有所增加，適宜的煅燒溫度既能使更多的活性組分被還原，也能維持穩(wěn)定的甲烷轉化反應，實驗結果

3、表明煅燒溫度為800℃時催化劑具有良好的特性。
　　為了研究還原條件對催化劑性能的影響，分別改變還原時間、還原溫度、還原方式等，開展了催化劑活性實驗研究。實驗研究發(fā)現，程序升溫還原相比于等溫還原，催化劑更穩(wěn)定、活性更好;還原溫度會影響催化劑活性組分和載體的性質，進一步影響兩者之間的相互作用，還原溫度低，部分活性組分未還原，活性低，而還原溫度過高會引起活性組分的聚集，使分散度降低，活性減弱。還原時間同樣會影響催化劑的還原效果，一個適

4、宜的還原時間不僅能提高活性組分的分散度，還能增加活性組分的穩(wěn)定性。
　　為了進一步提高甲烷、二氧化碳的轉化活性和穩(wěn)定性，考察了反應條件變化與重整反應性能之間的相關關系，包括催化劑粒徑、空速、反應溫度、原料氣比例、穩(wěn)定性及再生性等。實驗結果顯示，催化劑粒徑的分布在一定程度上會影響催化劑表面活性物種的擴散，進而影響催化反應的轉化率和產物的選擇性;當催化劑固定時，進口流速越大，意味著單位時間流過催化劑的反應物越多，在床層的停留時間越短，

5、反應越不充分，所以在一定程度上降低空速有利于提高轉化率，但當空速過低時，要達到相同的處理量就要增加催化劑的用量，對于固定的反應裝置，有一定的體積局限性，所以需要根據設備和所要達到的轉化率合理的選擇空速。甲烷二氧化碳重整反應為強吸熱反應，溫度越高，越有利于反應的進行，但是溫度升高，同樣會引起副反應的增加，因此，在增加轉化率的基礎上要控制副反應的發(fā)生，需要選擇一個合適的反應溫度;增加反應物濃度時，反應有利于向減小該反應物濃度的方向發(fā)展，所以

6、當增加甲烷的濃度時，反應會向正反應方向進行，二氧化碳消耗增加，轉化率升高，但對于甲烷來講，濃度是在升高的，反應平衡的移動不能很好地削弱這種影響，與舊體系相比，濃度還是增加的，所以甲烷的轉化率會降低，反之亦然。
　　本研究還初步探究了還原性氣氛對催化劑再生的可行性，實驗證明，經還原氣氛處理后，催化劑活性得到一定程度的改善。
　　該催化劑在長期的活性測試實驗中有卓越的表現，長達180h內沒有觀察到明顯的失活現象，仍保持高活性和良