收藏本站
《郑州大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米Ni/ZrO_2催化剂上甲烷水蒸汽重整反应的研究

胡捷  
【摘要】: 随着石油资源的日趋紧张,进一步开发利用天然气资源越来越引起人们的研究兴趣。工业上制富氢合成气的主要途径是通过天然气水蒸汽重整。近年来,利用甲烷水蒸汽重整制氢用于燃料电池,成为新的研究热点。甲烷水蒸汽重整是一强吸热过程,通常在高温(>800℃)条件下进行,并且为了防止催化剂上积炭,需要采用高水碳比操作,该工艺过程能耗高、投资大。寻找合适载体,开发研制在低水碳比条件下高活性和稳定性的甲烷水蒸汽重整催化剂具有一定的实际意义。 纳米颗粒由于尺寸小,比表面大在催化领域表现出优异的特性。ZrO_2与Al_2O_3一样同时具有酸碱性和氧化还原性,但其耐热性能远优于Al_2O_3。纳米Ni/ZrO_2催化剂在CO_2重整甲烷制合成气反应中表现出较好的抗积炭能力。本文系统地研究了纳米Ni/ZrO_2催化剂在甲烷水蒸气重整反应中的反应性能,考察了制备条件及反应条件对催化剂性能的影响。 研究表明,Ni/ZrO_2催化剂对甲烷水蒸汽重整制合成气具有很高的活性和CO选择性。在反应温度650℃、H_2O:CH_4:N_2=2:1:2.67、空速1.984×10~4h~(-1)的条件下,10wt%Ni/ZrO_2催化剂进行甲烷水蒸汽重整,CH_4转化率为85%,CO选择性70%(CO收率约60%);在同样的还原条件和同样的反应条件下以工业催化剂CN-32进行CH_4水蒸汽重整,CH_4转化率为78%、CO选择性65%(CO收率51%)。在低水碳比H_2O:CH_4:N_2=1.5:1:1.75和4.87×10~4h~(-1)空速的条件下进行30h的稳定性考察表明,Ni/ZrO_2催化剂的活性基本不变,是具有潜在工业应用前景的甲烷水蒸汽重整催化剂。 制备条件对Ni/ZrO_2催化剂的晶相结构、晶粒大小、孔结构、比表面具有较大影响,对催化剂的反应性能也有一定影响。对催化剂的织构、形貌进行的XRD、TEM、XPS以及孔分布、比表面等表征表明,载体焙烧温度增加,比表面显著下降,颗粒直径随之增大。载体焙烧 温度为650℃的催化剂在反应中表现出较高的活性,焙烧温度对CO 选择性基本没有影响。在450一750℃范围对催化剂的还原温度进行考 察表明,还原温度在550℃时,催化剂的还原程度较为完全,并且活 性组分Ni的分散情况也较好,“0℃下反应时,表现出较高的反应活 性,还原温度对催化剂选择性影响很小。Ni的负载量过小,催化剂的 活性较低,但过多Ni含量造成活性组分的利用率下降,适宜的Ni的 负载量为10w%。采用机械混合法制备的Ni+ZrO:和NIO+ZrO:催化剂 活性组分的分散度较差,反应活性也相对较低。 反应条件对甲烷水蒸汽重整反应有较大影响。在反应温度 650~850℃考察表明,随反应温度升高,CH4转化率增大,800℃时甲 烷转化率达100%,CO选择性随反应温度升高也单调增加。但温度升 高使能量消耗增大。HZO/CH;比增加,CH;转化率随之增大,HZO/CH4 比大于3.5以后,CH;转化率基本保持不变。CO选择性随HZO/CH4 比增加而下降。反应温度越高,HZO/CH;比变化对CO选择性的影响 越显著。高的HZO/CH4比和较低的反应温度有利于制富氢合成气。空 速增大,CH4转化率、CO选择性均下降,但CO时空收率随空速增加 而增大。 对反应机理的初步探讨表明:在Ni/ZrOZ催化剂上进行甲烷水蒸 汽重整与在工业催化剂上进行甲烷水蒸汽重整具有相似的反应机理。 反应温度较低时甲烷水蒸重整反应受吸附离子间的化学反应控制,重 整反应中CO与COZ是平行生成,CH4、CO:的吸附解离较弱,受空 速影响较大。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O643.3

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈梅城;;回收氩以提高制氨的经济性[J];化工设计通讯;1981年01期
2 ;国外动态[J];石油化工;1986年11期
3 陈守堂;;合成气代替电解水氢气生产双氧水成功[J];化学工程师;1988年03期
4 白尚荣;李桂莲;;烟煤直接气化制合成气可行性试验[J];山西化工;1991年01期
5 黄克权;合成气制二甲醚替代联醇和碳铵[J];煤炭转化;1993年02期
6 曹立新,陈燕馨,李文钊;Ni系列催化剂上甲烷直接氧化制合成气[J];分子催化;1994年05期
7 宋一兵,赵修华,纪红兵,林维明;CH_4、CO_2与O_2催化氧化重整制合成气的研究——催化剂中CeO_2的作用及影响[J];天然气化工(C1化学与化工);1998年04期
8 姬涛,林维明;CH_4、CO_2与O_2制合成气的研究 Ⅱ工艺条件的影响[J];天然气化工(C1化学与化工);1998年04期
9 ;蒸汽重整催化剂[J];化工文摘;2000年05期
10 姬涛,董新法,林维明;CH_4、CO_2和O_2制合成气镍基催化剂的研究Ⅲ.助剂CeO_2的作用[J];天然气化工(C1化学与化工);2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李文钊;;天然气转化的21世纪展望[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 孙道安;季生福;郎宝;;模拟生物沼气制合成气催化反应工艺的研究[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年
3 刘瑞艳;张诺伟;黄传敬;翁维正;万惠霖;;甲烷部分氧化制合成气介孔Co-Al_2O_3催化剂的研究[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年
4 张诺伟;黄传敬;高晓晓;翁维正;万惠霖;;甲烷部分氧化制合成气Co/MgO/HZSM-5催化剂的研究[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
5 宋月芹;贺德华;;Ni/ZrO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
6 杨燕;;甲烷蒸汽二氧化碳转化制甲醇合成气催化剂的评选研究[A];四川省环境科学学会2003年学术年会论文集[C];2003年
7 胡林华;季生福;石永刚;聂平英;马娜;;SBA-15、SBA-16介孔分子筛孔中组装碳化钨的研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
8 刘忠文;;合成气一步法高选择性生产异构烷烃的研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
9 高晓晓;黄传敬;张诺伟;翁维正;万惠霖;;Ca调变的Co/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
10 宋月芹;贺德华;;改进的溶胶-凝胶法制备的Ni/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨原 戎起;德国南方化学开拓中国催化剂新业务[N];中国石化报;2002年
2 特约记者 王若群 陈保国;气化与热解煤气共制合成气项目启动[N];中国化工报;2005年
3 记者杨文斌;烟粉煤能直接气化制合成气[N];科技日报;2002年
4 记者 李晓岩;合成气新技术实现工业应用[N];中国化工报;2010年
5 王孝弟;煤基多元料浆制合成气增产减污[N];中国化工报;2008年
6 ;水煤浆加压气化制合成气[N];中国环境报;2003年
7 凌锋;全球最大单套合成气深冷分离装置开车成功[N];中国石化报;2010年
8 石华信;天然气合成油工业势头强劲[N];中国石化报;2005年
9 本报记者  范思立;壳牌煤气化技术中国落地洁净煤应用提速?[N];中国经济时报;2006年
10 毛黎;制造生物柴油新技术[N];中国石油报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭培卿;双旋流合成气非预混燃烧特性的实验研究与数值模拟[D];上海交通大学;2011年
2 冉然;烷烃催化转化制氢气/合成气的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
3 贾美林;甲烷空气部分氧化/二甲醚合成集成工艺的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
4 井强山;流化床甲烷临氧CO_2重整制合成气镍系催化剂研究[D];浙江大学;2005年
5 姬涛;甲烷、二氧化碳和氧气催化氧化重整制合成气镍基催化剂的研究[D];华南理工大学;2001年
6 房爱兵;燃气轮机合成气燃烧室燃烧稳定性的实验研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2007年
7 何代平;二氧化锆基催化剂上合成低碳醇和酮的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2004年
8 王翀;合成气直接制取低碳烯烃催化剂的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2006年
9 成功;生物质催化气化定向制备合成气过程与机理研究[D];华中科技大学;2012年
10 祝星;化学链蒸汽重整制氢与合成气的基础研究[D];昆明理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡捷;纳米Ni/ZrO_2催化剂上甲烷水蒸汽重整反应的研究[D];郑州大学;2003年
2 贾洪义;合成氨装置采用抽气法生产氢气和丁醇合成气项目的研究[D];华东理工大学;2011年
3 刘博;合成气一步法合成二甲醚的催化研究[D];郑州大学;2005年
4 张华伟;煤半焦在焦炉煤气转化制备合成气中的作用[D];太原理工大学;2005年
5 张诺伟;甲烷部分氧化制合成气Co/Mg/HZSM-5催化剂的研究[D];厦门大学;2009年
6 何凤仙;Cu-Mn基直接合成二甲醚催化剂的优化及动力学研究[D];浙江大学;2006年
7 杨燕;甲烷蒸汽补碳转化制甲醇合成气催化剂的研究[D];四川大学;2003年
8 佟玲;合成气一步法制备二甲醚催化剂及工艺的研究[D];辽宁工学院;2007年
9 栾海涛;合成气直接制二甲醚的研究[D];大庆石油学院;2009年
10 衷小琴;气—液—固三相床一步法合成二甲醚[D];昆明理工大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026