《甲烷化催化剂》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲烷化催化剂（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、甲烷化催化剂的综述院系专业班级：学号：姓名：指导老师：关于甲烷化催化剂的一些探讨概念：1、甲烷化：甲烷化反炖实頂上是卬烷慕汽转化的逆应应;I则上蕤汽转化所口的擦一系怫化剂对甲烷化反应也有活性-但甲烷化工序介丁-脱礫和压縮之问最奸逸用饭应温度较低的楼化剂以免反复升降温浪费能虽听以中烷化権化剂应有好的低温活性；同时IIIJAW化方面的耍求极为严格达凡牛ppmh要求俄化闸具肓高活性、高捉稳定性.高机械强度、便好的抗寿性、良好的选择性.高活性是囲为T艺要乂的曦担化枷妓余含量极怪：高撼穗定性煤证催化剂能承受報大的温度波动；良好的耐霧性能博便催化剂能鱗一定屋的夸物如聽、碑、氯等杂质的穩蚀，能狡好的煤抒Jt
2、活性和且能阻止帯物穿透床层胎响下段F序：良好的选择性能蟹促迸甲烷化反应顺利进行而减少副反应的发生；机械强度高能够保证催化剂在异常情况下（恻如跳车引起的压力喪化、瞬间温度波动、带液等）保持颗粒完程趨免就碎或粉化，2、甲烷化工艺的发展甲烷牝工艺之前，一般是采用铜洗工艺来去除00和C6的口口前铜洗H艺迩存一些鬲備流程中，特别是煤头.厂较事的存在但帽洗丁艺存在成木高、河栾大、操作第琐，优方是对丁硫氯勢矣物不敏感，1昱肓茶件的厂如天然气-脱硫搽件好的魚炉气流程）逐渐改为甲烷化，新上的煤化H也大多采用这一流程=口舸的甲烷化流捏从大体I来说分为两大方向：常规流程，即據作压力在lDMpa以内，使用空速在SOO
3、Ch1左右；高压高空速流桂即操作压力在ICMpay.h一般都在131也狙X上，便用空速在1000以匕后占大克出现在煤头.厂双甲流程中豹甲醇會成工序之启.也有在加氢催牝剂之前的生中烷化催化剂甲烷化催化剂是以宜化铝及其它助剂为载休的慷系侏化剂.国内甲垸化儒化剂的土产和开发始于创年他第一代产品为J101型催化剂，为粘結型催化剂该催化剂宙:丁淇T艺袂定，使用空逋受到敬大的限制0001内h同时强度和活住穗疋性也不理想；了0小代.为配合引逬的中利噪国殳葩出他，引辻技术生产了I103H,及启来发辰対浸渍唯J1甌Q和J1W2Q惟化削=这些催化刑从不同的角度将甲烷化催化剂的性酣和使用热件进行7楚忡,圧成前柑对较
4、为丰富豹甲烷化家族.目的：这次任务我主要找关于甲烷化的文献，通过对这些文献的查看来研究关于甲烷化催化剂的发展，研究方向的重点以及它对人类的发展所起到的作用。这次自己找了十几篇文章来谈论一下。主题：1、低温甲烷化催化剂的工业应用低温催化剂较高温催化剂性能,反应空速大、床层温度低、开车时间短、蒸汽消耗量大幅降低,并且安全性能更好。该催化剂的使用提高了乙烯装置的安全性和稳定性。由原用的高温催化剂改为低温催化剂时,只需更换催化剂即可,无需改动反应器和管线。2、第二金属组分对C02甲烷化沉淀型镍基催化剂的影响用并流共沉淀法制备了一系列镍基双金属催化剂,在微型固定床流动反应装置上进行了二氧化碳和氢气生成甲
5、烷的催化反应,考察了在不同反应条件下第二金属组分Fe、Co、Cr、Mn、Cu、Zn等对镍基催化剂活性的影响。采用程序升温还原(TPR)、X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行表征。结果表明，第二组分的添加会改变镍催化剂的表面结构以及活性组分的分散度,有些会产生电子效应。其中，锰的添加使催化剂活性大大提高，原因是Mn(W)Ni2O4的生成不仅有利于催化剂还原,而且有利于产生电子效应。3、二氧化碳甲烷化催化剂制备方法的研究采用浸渍法和并流共沉淀法制备含Ni量不同的Ni/ZrO2催化剂,研究了它们在二氧化碳甲烷化反应中的催化性能.结果表明,共沉淀法制备的高Ni催化剂具有良好的催化性能.在较温和的条件
6、(T=573K,P=0.1MPa,GHSV=12000h-1)下,C02的转化率达99.7%,CH4的选择性达100%.Ni与ZrO2的相互作用对催化活性有很强的影响.Ni的含量和CO2吸附程度决定了甲烷化反应活性.催化剂作用下活化能的大小与活性变化规律相符.与浸渍法相比,共沉淀法制备出的催化剂具有如下特点:(1)产率高;(2)性能稳定;(3)抗积碳性好;(4)反应温度及活化能更低;(5)产物成分单一.利用共沉淀法制备二氧化碳甲烷化催化剂具有很高的研究、应用和开发价值.4、反应条件对焦炉气甲烷化催化剂性能的影响近年来,中国天然气市场需求急剧增加,制取合成天然气的工业投资项目增多,对于合成甲烷反
7、应过程的研究逐渐得到重视。特别是焦炉气作为一种工业排放废气，产量大(2008年，全国焦炉气总产量约1430亿m3)2,将其进行甲烷化回收利用,既符合节能减排的政策要求,又能产生一定的经济效益,是一项具有市场前景的技术。重视节能减排技术在传统工业中的推广应用,在焦炉气甲烷化催化剂及相关工艺技术方面开展了一系列的条件实验和测试工作。通过实验可知1)焦炉气甲烷化催化剂具有活性高的特点,在以焦炉气的典型组成为原料、出口温度约550、压力1MPa3MPa、空速5000h-110000h-1的条件下，可使CO转化率99%,CO2转化率97%,C2H6转化率99%,接近于平衡转化率,能适用于焦炉气的甲烷化反
8、应过程。2)通过稀土、助剂等改善了催化剂的固体酸碱性,增强了活性表面的水气吸附力、氢气吸附解离性能等,从而提高了抗结炭性能。抗结炭实验的测试结果表明,该催化剂具有较好的抗结炭性能。5、合成天然气催化剂的研究随着经济和社会的发展，天然气的需求迅猛增长，将成为21世纪消费量增长最快的能源。我国天然气的供应能力相对滞后，导致天然气供需矛盾突出。天然气供求矛盾的问题，除了立足国内现有资源，充分开发国内天然气资源外，还要利用我国丰富的煤炭资源，积极发展煤制代用天然气，以缓解天然气供应紧张局面。煤制代用天然气技术可利用我国资源优势相对较大的煤炭，尤其是褐煤等劣质煤炭，通过煤气化、甲烷化，生产代用天然气。常
9、用CO甲烷化催化剂采用浸渍法、干混法或共沉淀法制备，负载Ni、Rh、Ru、Pd等过渡金属，载体为AI2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、海泡石等，甲烷化催化剂中添加助剂有La、Mo、Cr、Ce等。本工作考察了通过浸渍法制得一系列Ni-La/Y-AI2O3催化剂催化一氧化碳甲烷化反应的影响，其中活性组分Ni含量：w(Ni)=15%助剂镧含量：n(La)：n(Ni)=0.1。在连续流动固定床装置上考察了3种不同形状载体的Ni-La/y-AI2O3催化剂对一氧化碳甲烷化反应的影响。在n(CO)：n(H2)=1：9、3MPa、573873K(加热温度)及空速20000h-1反应条件下，空心圆球型、齿
10、轮型、长条柱型载体催化剂在考察温度范围内的XCO299.5%,SCH4100%。6、甲烷制乙烯新型催化剂的制备本文对微波法诱导甲烷与二氧化碳制乙烯研究进行了研究，得出合成的催化剂和其组成对此反应起着巨大的作用。从研究数据表明，微波法制乙烯所用催化剂降低了反应的温度，减少了碳化的生成。但甲烷转化率和乙烯选择率仍较低。所以，进一步提高催化剂的反应活性和选择性是实现沼气制取乙烯的工业化生产的关键。中国科学院金属研究所1-2研制出了一种以Y-Al2O3为催化剂载体，以氧化镍为活性组分的催化剂，其载体有22.5%的粘结剂，7090%的吸波材料，52.5%的Y-Al2O3。该体系克服了反应温度高，积碳严重
11、的问题，但产率较低，得到的多以低H2/CO比的合成气，其乙烯的产量在10%左右。而中国科学院大连物化所3以活性炭为引发剂，利用了活性炭的强吸附性，采用连续微波辐照与活性炭的联合作用产生微波放电，使C2的选择性达到70%以上，甲烷转化率80%。但反应中C2主要以乙炔为主，在低甲烷浓度下，可生成10%乙烯。以后，中国石油大学重质油国家实验室4又以纳米级的ZrO2负载Ni和La的方法进行重整，提高了催化剂的活性组分的分散度并抑制了丝状炭的生成，但生成的组分以合成气为主。四川大学则以TiO2，CeO2和Y-Al2O3为载体，以Ca，Mg，Ni，Co，Fe等一种或两种硝酸盐为主活性组分，经浸渍法制得颗粒
12、状催化剂，堇青石为第二载体，制成整体式催化剂。期中以Ca-Ni/TiO2为催化剂能使甲烷转化率达到11.21%，乙烯选择性达到14.32%，虽然转化率仍较低，但提高了乙烯的选择性。结论：沼气制乙烯时一种经济又实惠的方法，经过国内外学者近几年的研究表明，沼气中的CH4/CO2比适于制乙烯。因此加大沼气制乙烯的开发研究，并能尽早投入工业生产阶段具有重大的意义。为此我们合成了四种新型的金属催化剂。并对其结构进行了大体表征。该四种催化剂是根据催化剂的研究进展，设计的具有巨大催化潜力的新型催化剂，可以很好的催化沼气成为乙烯，具有一定的催化活性。7、铝铈助剂对镍基甲烷化催化剂性能的影响用沉淀法制备了镍基甲
13、烷化催化剂,采用X2射线衍射、氢气程序升温还原和扫描电镜等技术对合成催化剂进行了表征.结果表明,铝助剂对形成微球状催化剂有较大的促进作用,铝铈助剂对镍基催化剂的还原有明显的促进作用,铈助剂大幅提高了催化剂的抗积碳能力.复合催化剂的催化活性明显高于单一催化剂.我国的化石能源储量情况是富煤贫油少气,炭储量相对丰富,天然气储量较少.据预测,天然气需求将以年均9.6%的速率增长,为亚洲地区增长率最高的地区.迄今为止,中国天然气的消费基本依赖国内自有资源,但按目前消费量的增长速度,2020年将达到2100亿m3,对外依存度达到43%.1煤制甲烷化技术是将煤制气中的CO2和H2S脱除后，将煤气中的CO和H
14、2在催化剂的作用下合成为以甲烷(CH4)为主的高热值气体(反应式CO+3H2H4+H2O).甲烷化前的中热值煤制气热值为1417MJ/m3，甲烷化后提高到3316MJ/m33718MJ/m3，成为高热值煤制气.2不同煤炭转化方式的热能有效利用率为：煤制油(26.9%28.6%)煤制甲醇(28.4%50.4%)煤发电(40%45%)煤制合成天然气(53%)煤制合成气(82.5%).3煤制甲烷热效率较高,因此具有一定的市场需求.固定床所用的甲烷化催化剂常以AI2O3作为主要载体4，但NiO和AI2O3可能会相互作用引起催化剂还原困难.固定床反应器由于其热扩散效率较低,在实际生产中存在着反应飞温和催
15、化剂烧毁现象.浆态床反应器的反应热容易扩散,浆态相接近等温状态,温控更加容易和灵活.本实验为开发与浆态床相适宜的甲烷化催化剂考察了铝铈助剂对镍基催化剂的型貌、还原性能及催化活性的影响.结论通过XRD,SEM和TPR等技术对沉淀法制备镍基催化剂进行了表征,发现铝助剂加入可能使催化剂表面形成固溶体类化合物,有效提高催化剂的还原性能,同时形成更适于浆态床反应的微球状催化剂.铈助剂的加入对催化剂的抗积碳能力有较大提高,同时对催化剂的还原有促进作用,并有效促进催化剂活性.通过催化剂在浆态床反应器的评价,发现镍铝铈复合催化剂的催化活性高于单一催化剂.8、微通道反应器内Ni-Ru/ZrO2催化剂上CO选择性
16、甲烷化利用微通道反应器,对富氢重整气在Ni-Ru/ZrO2催化剂上的CO选择性甲烷化反应进行了研究;考察了反应温度、原料气中CO含量和CO2含量对Ni-Ru/ZrO2催化剂活性的影响,并考察了Ni-Ru/ZrO2催化剂的稳定性。实验结果表明,在微通道反应器中,Ni-Ru/ZrO2催化剂对CO选择性甲烷化反应具有良好的活性,当原料气中CO体积分数不大于1.0%时,在260300内可将CO出口体积分数降至1!10-4以下;CO出口体积分数的最低值随原料气中CO含量的增加而增大,当原料气中CO含量增加到一定程度时,需采用温度梯级甲烷化法才能将CO出口体积分数降至1!10-4以下;120h的稳定性实验结果表明,Ni-Ru/ZrO2催化剂具有良好的稳定性,CO转化率均保持在99.50%以上。结论(1)在微通道反应器
