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《华南理工大学》 2001年
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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

姬涛  
【摘要】:由甲烷制合成气是对天然气的综合合理利用的有效途径之一。甲烷部分氧化制合成气和甲烷二氧化碳重整制合成气的反应是当前的研究热点。甲烷的部分氧化为一放热反应,甲烷二氧化碳重整为一吸热反应,将二反应耦合起来不仅可实现能量的有效利用,在一定程度上调节产物的CO/H_2比,并可抑制积炭,在工业上有现实的意义。本论文在参考相关文献的基础上,对甲烷、氧气和二氧化碳催化氧化重整制合成气镍基催化剂进行了研究。本研究针对反应体系特点,设计了催化剂组成,通过常压固定床反应器对催化剂进行活性评价与筛选,就筛选出的催化剂的适宜的工艺操作条件进行了考察,并对催化剂积炭行为进行了深入的研究。最后,利用现代测试技术,如XPS、XRD、TPR、TG、SEM等,表征了催化剂表面的物化性质,与活性相关联,探讨了催化剂活性-组成-结构之间的相互关系,初步探讨了反应途径和反应机理。 通过对催化剂活性评价,筛选出组成为12%Ni-5%Ce-3%Mn-2%Li/γ-Al_2O_3(wt.)催化剂对本反应体系有优异的活性和稳定性。其制备过程为分浸法制备(先浸渍助剂,再浸渍活性组分Ni),分别于773K和1123K焙烧2hr和8hr,催化剂粒径为20~40目。适宜的操作条件为常压,1073K,GWSV为3.2×10~4ml g~(-1) hr~(-1)。催化剂于1073K,50ml/minN_2+30ml/minH_2气氛下还原3hr后进行反应,在较宽的进料比范围内达到反应热力学平衡,CO和H_2的收率分别达到93%和95%,可实现产物H_2/CO比在1.00~2.00之间调变而不影响催化剂活性和稳定性,催化剂寿命>120hr。 对催化剂积炭行为进行研究,发现CH_4裂解积炭是积炭的主要反应,XPS检测结果表明反应后的Ni/γ-Al_2O_3催化剂表面积炭有四种类型,分别是表面碳酸盐、污染炭、金属炭化物和非活性炭,其中非活性炭是导致催化剂失活的原因之一。积炭动力学研究表明:在Ni-Ce-Mn-Li/γ-Al_2O_3催化剂表面,本反应体系的积炭动力学方程为ν=A·e~(-E/(RT))·P_(CH_4)~(1.1)·P_(CO_2)~(-0.45)·P_(O_2)~(-1.80)。在Ni/γ-Al_2O_3催化剂中添加Ce、
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2001
【分类号】:TE665.3

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 张飞;张明森;姜健准;刘莹莹;;甲醇制取低碳烯烃副产物分布规律研究[A];第六届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2009年
4 邹澎澎;曾厚旭;涂椿滟;程时标;;钯炭催化剂的研究进展[A];第八届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2011年
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7 俞建洪;陈朝柱;;洁净能源天然气及其在福建的发展前景分析[A];福建省能源研究会、福建省资源利用协会2000年学术年会论文集[C];2000年
8 彭世尼;周茂林;黄强;;小城镇天然气供气模式与关键技术分析[A];《煤气与热力》杂志编辑委员会'2005燃气热力技术研讨会论文集[C];2005年
9 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
10 王锐;徐恒泳;李文钊;;CeO_2对CH_4-CO_2重整Ce-Rh/Al_2O_3催化剂抗积碳性能的影响[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊辉;CuCl/Schiff base配合物在液相氧化羰化反应中的催化活性、寿命及腐蚀性研究[D];华中科技大学;2010年
2 高静;流化床中甲烷临氧自然重整的镍基催化剂及反应机理研究(附:甘油选择性催化氧化初探)[D];浙江大学;2009年
3 李菁;掺杂六铝酸盐催化剂上甲烷二氧化碳重整反应研究[D];吉林大学;2011年
4 张安杰;Ni基催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D];大连理工大学;2011年
5 陈先江;黄土高原农业土地利用对土壤呼吸与有机碳贮量的影响[D];兰州大学;2011年
6 钱林平;铑基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应的研究[D];复旦大学;2011年
7 任冬梅;甲烷无氧芳构化Mo/ZSM-5催化剂的成型研究[D];大连理工大学;2011年
8 郭文元;天然气非催化部分氧化过程转化炉大型化关键技术研究[D];华东理工大学;2012年
9 高明;稻田长期垄作免耕下土壤肥力及环境效应的研究[D];西南农业大学;2001年
10 徐云鹏;微波技术在甲烷转化过程中的应用[D];中国科学院大连化学物理研究所;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石丽丽;PVP修饰下的含铁氧化物催化水合肼还原硝基苯[D];辽宁师范大学;2010年
2 李佩佩;黄河口及黄、渤海溶存甲烷和氧化亚氮的分布与释放通量[D];中国海洋大学;2010年
3 邢华琼;负载型MoO_3催化剂的制备与催化酯化性能研究[D];长春工业大学;2010年
4 邹丹;催化精馏用填料型固体碱催化剂的制备研究[D];长春工业大学;2010年
5 张健;变压吸附法分离合成气中CO的吸附剂制备及性能研究[D];昆明理工大学;2010年
6 袁艳梅;镧负载粉煤灰基吸附剂深度处理稀土冶炼氨氮废水[D];昆明理工大学;2010年
7 张洪卫;直接甲醇燃料电池PtRuNd薄膜催化剂的结构表征和电催化研究[D];昆明理工大学;2009年
8 郭玉玲;对微波再生—活性炭吸附法深度处理制药废水的研究[D];山东大学;2010年
9 张娜;添加钒对Pd/Al_2O_3-TiO_2催化剂上醇醛催化氧化性能及表面特性的影响[D];太原理工大学;2011年
10 高开迪;致密膜反应器中MDA及POM偶合StR反应的研究[D];大连理工大学;2011年
【同被引文献】
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10 徐东彦,李文钊,段洪敏,葛庆杰,徐恒泳;Pt,Ru和Pd助剂对F-T合成中Co/γ-Al_2O_3催化剂性能的影响[J];催化学报;2005年09期
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1 杨丽;新型锆基钙钛矿型致密透氧膜的研究[D];南京工业大学;2003年
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3 汪波;高温致密透氧膜材料和膜过程研究[D];中国科学技术大学;2006年
4 王毓娟;SOFC阳极甲烷直接氧化电催化剂的研究[D];华南理工大学;2001年
5 莫流业;甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合制合成气:钴基和镍基催化剂的研究[D];浙江大学;2002年
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7 张学镭;焦炉煤气合成甲醇和发电系统关键技术研究[D];华北电力大学(河北);2007年
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1 唐文武;焦炉煤气重整转化实验及动力学模型的研究[D];中南大学;2007年
【二级引证文献】
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1 张安杰;Ni基催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D];大连理工大学;2011年
2 丁冰晶;短链烃类在离子交换ZSM-5分子筛上催化转化反应的量子化学研究[D];北京化工大学;2008年
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1 彭亮;纳米粒子在介孔材料内的可控组装[D];河北科技大学;2011年
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3 张晓琴;应用甲烷重整技术的燃气轮机新循环的热力学特性[D];重庆大学;2011年
4 石丽丽;La_(0.7)Sr_(O.3)FeO_(3-δ)中空纤维膜透氧及催化反应性能研宄[D];山东理工大学;2012年
5 龙威;镍基上甲烷—超临界CO_2重整反应机理研究[D];华东交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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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
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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
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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
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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
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9 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
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