抗积炭CH_4/CO_2重整用Ni/Al_2O_3催化剂

甲烷转化制备的合成气是合成液体燃料和含氧有机化合物的原料 .甲烷转化制合成气的方法有甲烷蒸汽重整、甲烷部分氧化和甲烷、二氧化碳重整 3种 [1～ 3] .对于 CH4/CO2 重整反应 ,调节进料比可制备出 H2 /CO≤ 1、富含 CO的合成气 ,它适于羰基合成和 F- T合成 .这种方法一方面充分利用碳资源 ,缓解能源危机 ;一方面可减少温室气体的排放 ,改善人类的居住环境 .目前倍受关注 .CH4/CO2 重整制合成气 ,Rh、Ru、Pd、Ir等贵金属有很高的活性和稳定性 [4] .但其价格昂贵 ,高温易流失 ,商业化困难 .Ni基催化剂的活性与贵金属相当 ,但它易积…     

Ni/ZrO2催化剂上甲烷水蒸气重整反应的研究

研究了Ni/ZrO2催化剂对甲烷水蒸气重整制合成气的反应性能。考察了催化剂的还原温度、载体焙烧温度以及反应温度、原料配比和空速等对催化剂性能的影响。利用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂的织构形貌进行了表征。研究表明，Ni/ZrO2催化剂用于甲烷水蒸气重整制合成气不仅具有较高的活性，也具有较好的稳定性。水蒸气比增加，CH4转化率增大、CO选择性下降。CH4转化率及CO选择性均随空速增大而下降。使用10%Ni/ZrO2催化剂，在650 ℃、空速1.984×104 h－1、原料气配比H2O∶CH4∶N2=2∶1∶2.67的条件下，获得CH4转化率85%、CO选择性70%的结果。     

用晶格氧为氧源的甲烷部分氧化制合成气

 采用热重分析技术在甲烷气氛下考察了储氧材料Fe2O3提供晶格氧的过程，用甲烷／氧切换反应和在线质谱检测方法研究了以Fe2O3晶格氧代替气相氧用于甲烷部分氧化制合成气的可能性．结果表明，Fe2O3在甲烷气氛下的还原过程包括Fe2O3→Fe3O4和Fe3O4→FeO→Fe，甲烷被氧化为CO2和H2O．在750℃下进行的CH4／O2切换反应结果表明，首先，约25％的CH4与Fe2O3中的晶格氧反应，生成CO2和H2O，然后，生成的CO2和H2O与剩余的约75％的CH4在Ni／Al2O3催化剂上进行蒸汽重整和C\r\nO2重整，从而按燃烧－重整机理实现甲烷部分氧化制合成气．选择合适的CH4／O2切换条件，可使甲烷高转化率、高选择性地生成合成气．     

两段法甲烷催化氧化制合成气研究

提出了一种将甲烷低温催化燃烧和部分氧化相结合制取合成气的新方法 ,考察了反应条件对Pd Pt催化剂上的甲烷低温燃烧反应性能以及Ni-La2 O3 MgAl2 O4 -Al2 O3催化剂上甲烷催化氧化制合成气反应性能的影响。结果表明 :采用两个串联固定床反应器和分段进氧 ,不仅可以使反应原料偏离爆炸极限 ,确保过程的安全操作 ;而且一段反应器采用低温进料 ,通过少量甲烷催化燃烧 ,为二段反应提供含有少量CO2 、H2 O等氧化产物的反应原料。在二段反应器中 ,放热的甲烷部分氧化反应和吸热的蒸汽重整及CO2 重整反应同时进行 ,可避免催化剂床层飞温 ,使反应基本上在绝热恒温条件下进行 ,可用两个串联的固定床反应器实现甲烷部分氧化制合成气反应。在适合的反应条件下 ,甲烷转化率可达 93% ,H2 和CO选择性分别为 97%和 98%。     

大气压等离子体射流重整CH_4-CO_2制合成气

采用大气压等离子体射流,以CH4和CO2直接作为放电气体进行常压下重整制合成气的实验研究,考察了等离子体射流的放电特征及放电距离、放电功率、原料气配比和流量对反应的影响。结果表明,该等离子体具有放电稳定、均匀的特征。重整反应的主要产物为合成气,只有少量的H2O和积炭生成。优化的反应条件为放电距离为9 mm,CH4和CO2的摩尔比为4/6。当原料气流量为1 000 mL/min,放电功率为88.4 W时,CH4和CO2的最高转化率为分别为94.99%和87.23%。甲烷和二氧化碳的转化率随放电功率的增加而增加,随流量的增加而减少。     

液相中镍催化剂催化合成气甲烷化的初步研究

采用液相还原法制备非负载型镍催化剂,将非负载型镍催化剂分散在液相供氢溶剂十氢萘中,催化合成气甲烷化反应。在高压反应釜内,考察了反应温度、物质的量比等操作条件下,镍催化剂催化合成气甲烷化反应的反应活性。并对催化剂进行XRD、SEM、H2-TPR表征分析。研究结果表明,在330℃、催化剂用量为2%时,产品气中甲烷含量可达89.39%,CO和H2的转化率分别为94.56%和92.60%;催化剂用量为4%时,产品气中甲烷含量可高达94.26%,CO的转化率可达到99%以上。合成气甲烷化反应的最佳操作温度为330℃,H2/CO物质的量比最佳为2.20~2.67。     

焙烧温度对Au/Fe2O3选择性氧化富氢气体中CO催化性能的影响

甲醇重整在线制氢作为质子交换膜燃料电池的燃料成为当前研究的热点。受重整反应动力学及热力学的限制，使得甲醇重整气(富氢气体)中除含有大量的氢气外还含有少量的CO，CO极易吸附在燃料电池阳极催化剂表面，使电池性能下降，因而必须去除重整气中的CO，选择性氧化脱除富氢气     

甲烷部分氧化制合成气Ni/MgO和Ni-MgO/MgO催化剂的研究

甲烷氧化偶联制乙烷、乙烯以及甲烷选择氧化制甲醇、甲醛等反应 ,因其转化率和收率低 ,故短期内无法实现工业化 .目前 ,工业上应用甲烷蒸汽转化制合成气 ,进而合成氨等化工产品 .甲烷蒸汽转化制的合成气 ,其 H2 /CO≥ 3,不适用于甲醇合成和 F- T合成 .而甲烷部分氧化制的合成气 ,其H2 /CO≤ 2 ,因而最适合用于甲醇合成和 F- T合成 ,故近 1 0年来倍受科学家的关注[1 ,2 ] .在 CH4部分氧化制合成气中 ,钌、铑、钯、铂等贵金属催化剂的活性高、选择性好、稳定性好[1 ] ,但价格昂贵 (负载量以 1 2 %～ 4 0 %为佳 ) ,因而难以实现商品化 .N…     

泡沫金属微反应器内富氢重整气中CO选择性甲烷化

在微反应器中,用泡沫金属镍为载体负载4Ni-2Ru/ZrO2双金属催化剂,用于选择性甲烷化去除富氢重整气中的CO。考察了催化剂负载方法、焙烧温度和空速等对CO选择性甲烷化的影响,借助X射线衍射(XRD)、程序升温还原(H2-TPR)等手段对催化剂制备方法与催化性能的关系进行了探讨。结果表明,直接将4Ni-2Ru/ZrO2催化剂涂布在泡沫镍片上,350℃下焙烧,反应温度为260℃,空速为2 000 h-1~6 000 h-1,可将富氢转化气中CO降至30×10-6以下,其中空速为5 000 h-1,可将CO出口浓度降至7×10-6,CO2的转化率低于1.5%。反应温度在260℃~300℃,CO的转化率在99.6%以上,CO出口浓度在50×10-6以下。     

反应条件对Mo2C/Al2O3催化的POM制合成气的影响

考察了反应温度、气体空速和进料中CH4：O2比值对Mo2C／Al2O3催化的POM反应制合成气的影响．结果发现较高的温度具有较高的甲烷转化率、CO和H2的选择性；而在较低的温度下，对CO的选择性比对H2的影响更大．反应气体的空速较小时对于甲烷的转化率、CO和H2的选择性是有利的；而在较高的气体空速下，氢气的选择性则更低．进料中CH4：O2比值稍高于2：1时有利于获得高的甲烷转化率、CO和H2的选择性．并且还可以增加催化剂的稳定性．当CH4：O2比值低于2：1时．甲烷转化率、CO和H2选择性随反应的进行急剧下降．而当此比值调整到高于2：1时．转化率和选择件都可以得到恢复。     

Intrinsic Kinetics of Dimethyl Ether Synthesis from Syngas

The intrinsic kinetics of dimethyl ether (DME) synthesis from syngas over a methanol synthesis catalyst mixed with methanol dehydration catalyst has been investigated in a tubular integral reactor at 3-7MPa and 220-260℃. The three reactions including methanol synthesis from CO and H2, CO2 and H2, and methanol dehydration were chosen as the independent reactions. The L-H kinetic model was presented for dimethyl ether synthesis and the parameters of the model were obtained by using simplex method combined with genetic algorithm. The model is reliable according to statistical analysis and residual error analysis. The synergy effect of the reactions over the bifunctional catalyst was compared with the effect for methanol synthesis catalyst under the same conditions based on the model. The effects of syngas containing N2 on the reactions were also simulated.     

生物质间接液化合成燃料二甲醚

在双功能催化剂JC207/HZSM-5上,对流化床内制备的生物质气脱碳后合成二甲醚进行了研究。结果表明,二甲醚时空产率在260℃达到最大;随反应压力升高而增大;随空速的增加,时空产率先增加后降低。同时发现,在合成二甲醚的生物质气中须把生物质气中二氧化碳降低到5%后才可以提高甲醇合成反应速率,进而提高二甲醚合成反应速率。     

EFFECT OF CATALYST CONCENTRATION ON CATALYTIC PERFORMANCE IN LIQUID PHASE DIMETHYL ETHER SYNTHESIS FROM SYNGAS

利用ＺＳＭ－５型沸石可将轻烃选择性地转化为苯，甲苯和二甲苯。ＨＺＳＭ－５催化剂上丙烷转化率和芳烃选择性都很低，但在ＨＺＳＭ－５上添加Ｇａ或Ｐｔ－Ｇａ（双金属改性）后丙烷转化率和芳烃选择性都有很大提高。实验结果表明，Ｇａ／ＨＺＳＭ－５催化剂经氢气高温预处理后，其上的Ｂｒｏ．．ｎｓｔｅｄ酸中心数目减少。铂的加入促进了镓物种的还原，而还原的镓物种可以中和相当一部分催化剂表面Ｂｒ．ｎｓｔｅｄ酸中心，然后形成高度不饱和的催化活性中心。这些中心可以作为Ｌｅｗｉｓ中心，从丙烷和反应中间产物中拔除Ｈ－，使丙烷高选择性地生成芳烃     

含有多级孔复合分子筛的复合催化剂上合成气一步制二甲醚

以Beta分子筛为核、Y型分子筛为壳层的多级孔复合分子筛(BFZ)作为甲醇脱水催化剂用于固定床中合成气一步法制备二甲醚,并与纯Y型分子筛进行了比较,研究了二甲醚合成催化反应活性与甲醇脱水催化剂孔道结构和酸性之间的关系.结果表明,复合分子筛HBFZ具有中等强度的酸性和中孔孔道结构,有利于提高合成气制备二甲醚的催化反应活性.二甲醚直接合成催化剂由工业CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂(CZA)与分子筛(HBFZ、HY)采用机械混合方法制备;催化评价结果显示,CZA/HBFZ比CZA/HY具有更优的催化活性和稳定性.在250 ℃, 5.0 MPa 和 1 500 h^-1的反应条件下,CZA/HBFZ催化剂上CO的转化率和DME的选择性分别达到94.2%和67.9%.     

浆态床中合成气制二甲醚宏观动力学的研究(英文)

以液体石蜡为介质,在合成甲醇催化剂与甲醇脱水催化剂比例为5、催化剂浓度为10 g/300 mL液体石蜡,温度为250℃~280℃,压力为3 MPa~5 MPa,气体空速为4 000 mL/(g(h)~7 000 mL/(g(h)的条件下,建立了浆态床合成气制二甲醚宏观动力学模型。甲醇合成反应和甲醇脱水反应的活化能分别为14.06 kJ/mol和23.53 kJ/mol。甲醇当量生成速率和二甲醚生成速率的计算值与实验值的相对误差在10%和20%以内。     

合成气一步法制备二甲醚核壳结构催化剂的制备及其反应性能

以生物质(葡萄糖、蔗糖、淀粉)为模板剂,通过水热合成法制备具有核壳结构的CuO-ZnO-Al₂O₃@Al₂O₃复合催化剂,该催化剂以甲醇合成催化剂CuO-ZnO-Al₂O₃为核,甲醇脱水催化剂Al₂O₃为壳.SEM-EDS对催化剂核壳结构的表征发现,通过改变水热合成温度和合成时间可以调变催化剂中Al₂O₃壳层的厚度.将该复合催化剂用于合成气直接制备二甲醚的反应,在空速1 500 mL/(h·g_cat)、温度260 ℃、压力5.0 MPa的条件下,CO转化率和二甲醚选择性分别达到35.2%和61.1%.     

EFFECTS OF TEMPERATURE AND SPACE VELOCITY ON CATALYTIC PERFORMANCE IN LIQUID PHASE DIMETHYL ETHER SYNTHESIS FROM SYNGAS

对液相一步法合成气制二甲醚过程在温度２６０～３００℃，压力４ＭＰａ，尾气流速４５Ｌ／ｈ和搅拌速度１２５０ｒｐｍ的条件下考察了催化剂浓度对反应性能的影响。在其它条件不变的情况下，提高催化剂浓度可以提高ＣＯ和Ｈ２转化率、甲醇选择性，但降低了二甲醚选择性和单位质量催比剂的二甲醚生成速率。     

Simulation and model design of pipe-shell reactor for the direct synthesis of dimethyl ether from syngas

The simulation was made based on the model of pipe-shell reactor that was established by the model of global kinetics of synthesis of dimethyl ether from syngas over a bifunctional catalyst. The results of simulation showed that the selectivity for dimethyl ether （DME） and the conversion of CO were higher but the hot spot was kept below the temperature limit of the pipe-shell reactor. The suitable diameter of the pipe was φ38×2 mm, and the length of the pipe was 5.8 m. The optimal process conditions of the reactor were that the pressure was 5 MPa, the temperature of the cooling water was 240 ℃, and the temperature of the raw gas at inlet of the reactor was 220 ℃. The production of this reactor was 102800 t/y （ton per year） under these conditions.     

生物质炭和富二氧化碳合成气制取二甲醚

研究了一种利用富二氧化碳合成气和生物质炭联合制取二甲醚的方法, 其过程包括两个步骤: 富二氧化碳合成气调整以及调整后合成气合成二甲醚. 在合成气调整过程中, 利用生物质炭为原料在Ni/Al₂O₃催化剂上将富二氧化碳合成气调整为富一氧化碳合成气. 经过800 °C合成气调整后, 合成气中CO₂含量大幅降低而CO含量大幅提高, CO₂/CO的摩尔比从原始合成气的6.33降至0.21. 然后, 分别用调整前后的合成气合成二甲醚, 结果表明, 经过调整后, C转化率得到很大的提高, 二甲醚产率比调整前高4倍. 本工作提供了一种可利用富二氧化碳生物质合成气制取燃料的途径, 并且提供了一种新的利用生物质炭的方法.     

含氮合成气在三相淤浆床－固定床中直接合成二甲醚

在三相淤浆床－固定床反应装置中，研究含氮合成气直接合成二甲醚。使用双功能混合催化剂，粒度为0.15 mm～0.18 mm。在220 ℃～260 ℃、3.0 MPa～7.0 MPa、空速1 000 mL·g-1·h-1时考察了温度、压力及两种反应器中催化剂的装填比例对CO转化率及二甲醚选择性的影响。结果表明，一氧化碳转化率随反应压力的增加而提高，随着温度升高二甲醚的选择性变化不大，CO转化率的升高较明显，因此在催化剂活性适宜的温度范围内，该反应装置可以采用较高的反应温度。当260 ℃、7.0 MPa、三相床与固定床中催化剂比例为1∶1时，CO的转化率可达84.5％，二甲醚的选择性为78.7％。淤浆床－固定床反应装置具有操作稳定性好、CO转化率高的优点。催化剂在该装置中反应370 h活性没有明显下降。