抗积炭CH4/CO2重整用Ni/Al2O3催化剂

抗积炭CH4/CO2重整用Ni/Al2O3催化剂     

Ni/Al2O3催化剂上CH4三重整反应-催化剂床层温度分布

在连续流动的固定床反应装置上,考察了Ni/Al2O3催化剂上CH4三重整反应中催化剂床层的温度分布。实验在常压、750℃~950℃、2000h-1~20000h-1下进行,研究了外控炉温、空速和进料组成对催化剂床层温度分布的影响。结果表明,催化剂床层中的温度梯度较甲烷部分氧化反应平缓,在CH4/CO2/H2O/O2=50/12.5/12.5/25（摩尔比）、20000h-1下,催化剂床层中入口处温度比炉温高约80℃,出口处温度与器壁温度相当。空速越低,催化剂床层入口处温度(tmax)与炉温之差Δtmax越小(20000h-1时,Δtmax=80℃;2000h-1时,Δtmax=30℃)。当原料气中不含O2时,催化剂床层入口处没有观测到温度骤升的现象。催化剂床层温度分布出现“低谷”现象,温度最低点(tmin)比炉温低30℃~40℃。根据温度分布曲线,大体可将催化剂床层分为三个区域：富氧区、贫氧区和无氧区。富氧区内只发生燃烧反应,贫氧区内发生重整反应和部分氧化反应,无氧区内只发生重整反应。     

铕对Pt-Sn/γ-Al2O3重整催化剂性能的影响

研究了添加RE2O3(RE=Eu)的Pt-Sn/γ-Al2O3重整催化剂的反应性能. 研究结果表明添加稀土后, 催化剂的液收增加, 芳产增加, 积炭降低. 采用氢氧滴定(TPT)、程序升温还原(TPR)、吡啶红外光谱(IRS)、程序升温氧化(TPO)等对催化剂进行了物化表征. 结果表明, 催化剂中添加RE2O3之后, 催化剂中Pt的两种活性中心不变, 但改变了两种活性中心的相对比率, 低温活性中心降低, 高温活性中心增加; 稀土与Pt和Sn之间发生相互作用, 产生了电子效应, 使得它们的还原峰温向低温移动; 载体的酸量减少, 酸性减弱.     

不同镍盐前驱物对CH4—CO2重整Ni／γ—Al2O3催化剂性能的影响

采用浸渍方法以γ-Al2O3为载体,以硝酸镍、氯化镍、醋酸镍为前驱盐分别制备了三种催化剂Ni-N、Ni-Cl、Ni-Ac,并应用于催化CH4-CO2重整反应,考察了它们的反应性能,通过BET、TPE、XRD、XPS、TGA、H2-TPD等方法对催化剂进行了表征。结果表明,由不同镍盐制备的催化剂中,镍物种的存在状态明显不同,在催化剂的制备吉祥物过程中镍盐中的阴离子影响着镍离子在催化剂中的分散及存在状态。三种催化剂中Ni-N具有较好的催化性能和抑制积碳性能,这与Ni-N中镍物种与载体之间产生较强相互作用、经还原后获得金属镍的分散高、晶粒小密切相关。     

CH4/CO2重整Ni基催化剂制备与催化性能的关系

用四种浸渍程序制备Ｎｉ－Ｍｇ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂,其ＣＨ４／ＣＯ２重整制合成气的活性和积炭量的测试表明真空浸渍法最好,其次是二次不等量浸渍。现场ＣＯ歧化和ＣＨ４解离积炭实验表明,Ｎｉ基催化剂的积炭主要从反应生成物ＣＯ的歧化而来     

乙醇水蒸气重整制氢催化剂Ni/Al2O3的研究

采用壳多糖螯合、浸渍法制备出Ni/Al2O3催化剂,并用BET、XRD、TG等方法对催化剂的性能、结构进行表征.通过在常压固定床流动体系中进行乙醇水蒸气重整制氢反应,讨论和评价了催化剂的性能.结果表明,10%Ni/Al2O3催化剂对乙醇水蒸气重整制氢表现出较好的活性.在反应温度高于500℃、水醇比为3∶1时,乙醇转化率100%,H2选择性在68%以上,增大水醇比可使H2选择性适度提高.     

Ni/Al2O3催化剂上甲烷三重整制合成气

制备了负载于大孔容、高比表面的γ-Al2O3载体上的Ni基催化剂.采用固定床流动反应装置,考察了催化剂焙烧温度、反应条件(反应温度、压力、空速以及反应原料气组成)对甲烷三重整反应(TRM)制合成气的催化性能的影响.结果表明,650℃焙烧的催化剂具有较好的稳定性.在常压、850℃、10080h-1、n(CH4)/n(CO2)/n(H2O)/n(O2)=1/0.48/0.54/0.1的条件下,CH4转化率达到95.4%,CO2转化率达到84.6%,在此条件下连续运行9h未见活性下降.TRM反应适宜于在高温、低压下进行,原料组成的变化不会影响CH4转化率,但会影响CO2转化率和产物合成气的n(H2)/n(CO)比.     

高稳定度CH4/CO2重整Ni/MgO催化剂的研究

用TPR,TPD,TPO,TPMC(程序升温CH₄解离积炭)和活性评价等手段研究了普通浸渍法与载体盐助分散浸渍法制得的CH₄/CO₂重整制合成气Ni基催化剂的性能.结果表明,用载体盐助分散浸渍制备的催化剂Ni-O-Mg间作用较强,吸附CO₂能力较大,CH₄解离积炭量少,因此其稳定性及寿命较好.     

MgO助剂对甲烷部分氧化Ni/Al2O3催化剂结构和性能的影响

采用分步浸渍法制备了MgO改性的Ni/Al2O3催化剂,采用BET、XRD、H2 TPR、TEM和活性评价等研究方法,考察了MgO助剂对Ni/Al2O3催化剂物化性质和甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响。实验结果表明,MgO助剂提高了催化剂镍物种的均一性,抑制了NiAl2O4尖晶石的形成,并且增强了镍物种与载体的相互作用,这与MgO、NiO形成固溶体及与Al2O3形成MgAl2O4有关。同时,适量的MgO助剂可以提高Ni物种在催化剂中分散度,并提高其有效利用率,改性后的催化剂在甲烷部分氧化反应中显示出较好的反应性能。过量的MgO助剂对催化剂的反应性能产生负面影响,MgO的碱性可以促进逆水煤气变换反应,从而导致H2选择性降低和CO选择性提高。     

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…     

基于程序升温氢化表征的Ni-Al2O3催化剂上CO2-CH4重整反应积炭研究

采用水热沉积法制备Ni-Al₂O₃催化剂,用于CO₂-CH₄重整反应;基于程序升温氢化（TPH）表征,研究了反应时间、温度、原料气CO₂/CH₄比例和空速等因素对CO₂-CH₄重整反应过程中Ni-Al₂O₃催化剂上表面积炭行为的影响。结果表明,表面积炭是导致催化剂重整反应失活的重要原因。随反应时间的延长,催化剂表面积炭量增多,虽未成比例增加,但其TPH峰温有向高温方向移动的趋势,表明所积之炭的石墨化程度增加。反应温度和空速对催化剂表面积炭也有一定影响,且空速的影响更大。另外,由于CO₂消炭反应（CO₂+C=2CO）的存在,CO₂/CH₄比例对表面积炭的影响也很大。CO₂/CH₄比例太低,不能明显抑制积炭;随着CO₂/CH₄比例增加,积炭将得到有效抑制,但CO₂/CH₄比例过高,CO₂在产物中的分离和回收再利用将使成本增加。     

Effect of electron beam irradiation on CO2 reforming of methane over Ni/Al2O3 catalysts

The effect of electron beam irradiation on the CO₂ reforming of methane over Ni/Al₂O₃ was investigated. The conversion rate of CO₂ and CH₄ forming H₂ and CO using various catalysts irradiated with an absorbed dose greater than 2 MGy was 5–10% higher than when using an untreated catalyst. The Ni/O ratio on the catalyst surface increased after treatment with an electron beam, and was more prominent for catalysts with a higher Ni content. As such, based on XRD and XPS measurements, electron beam treatment was found to result in either the desorption of oxygen from NiO or the removal of OH groups from the outermost surface layer of the catalyst. In addition, the concentration of active sites, such as Ni²⁺ and NiO, or surface defects was also found to increase with the absorbed radiation dose, thereby increasing the conversion rate.     

Combination of CO2 reforming and partial oxidation of CH4 over Ni/Al2O3 catalysts using fluidized bed reactor

The effects of the Ni loading, total feed flow rate, prereduction temperature, reaction temperature and feed gas ratio for combination of CO₂ reforming and partial oxidation of CH₄ over Ni/Al₂O₃ were investigated using a fluidized bed reactor. Methane conversion to syngas was drastically enhanced using a fluidized bed reactor over Ni/Al₂O₃ catalyst calcined at high temperature. The fluidized bed and the fixed bed reactor were compared and a promoting mechanism of the fluidized bed reactor was proposed. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Yb_2O_3助剂对Ni/SiC催化剂甲烷二氧化碳重整性能的影响

采用浸渍法制备了Ni/SiC和Ni-Ybx/SiC(x=2%、4%、6%、10%,质量分数)催化剂,在固定床反应装置中考察了催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的性能。利用BET、ICP-AES、XRD、H2-TPR、TG-DTA、XPS和TEM等技术对催化剂进行了表征。实验结果表明,Yb的适宜添加量为4%~6%。在800℃条件下Ni-Yb4/SiC和Ni-Yb6/SiC催化剂具有优异的催化活性和稳定性,在100 h的重整反应中,甲烷和二氧化碳的转化率始终保持在90%以上。Yb2O3助剂能够抑制镍颗粒的生长和减少碳沉积量,因此,Ni-Yb/SiC催化剂在连续反应中表现出稳定的活性。     

TiO2对Ni/Al2O3催化剂CO甲烷化性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了一系列不同TiO₂含量的TiO₂-Al₂O₃复合载体,并通过浸渍法制备了NiO/TiO₂-Al₂O₃催化剂。分别考察了不同TiO₂含量的NiO/TiO₂-Al₂O₃催化剂及反应温度对CO甲烷化催化性能的影响。实验结果表明,当复合载体中TiO₂质量分数为30%,反应温度为350～450 ℃时,催化剂催化活性较高。利用N₂吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)及H₂程序升温还原(H₂-TPR)等手段对催化剂物化性能进行了表征。结果表明,加入适量的TiO₂能抑制镍铝尖晶石NiAl₂O₄物种的生成,改善NiO的表面分散性能,避免大晶粒NiO的形成,也改善了催化剂的还原性能,从而提高催化剂的CO甲烷化活性。     

TPR studies on steam reforming of 2-propanol on Rh/Al2O3, Ru/Al2O3 and Pd/Al2O3

Reaction pathways for steam reforming of 2-propanol (isopropyl alcohol, IPA) on Rh/Al₂O₃, Ru/Al₂O₃ and Pd/Al₂O₃ have been studied by temperature-programmed reactions (TPRs) of IPA and acetone in the presence of steam. The results of TPRs suggest that that of IPA on Rh/Al₂O₃ and Ru/Al₂O₃ proceeds via acetone, while the steam reforming of IPA on Pd/Al₂O₃ takes place via propene from acetone. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

Properties of internal heat supply with carbon dioxide reforming of methane over a Ni/Al2O3 catalyst.

An addition of 6%-oxygen into a reactant of CH₄/CO₂(1/1) gave lower operating temperature of carbon dioxide reforming of methane by 130 K in obtaining 0.029 MPa of H₂, accompanied by a more endothermic atmosphere in the catalyst bed than in the absence of oxygen. This revised version was published online in June 2006 with corrections to the Cover Date.     

Ni/Al2O3催化甲烷裂解

分别通过浸渍法和共沉淀法制备了不同Ni负载量的Ni/Al2O3催化剂。考察了Ni负载量、制备方法以及反应温度对Ni/Al2O3催化甲烷裂解性能的影响。结果表明,在550℃,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂,当Ni负载量为20%(质量分数)、Ni金属平均粒径为11.25 nm时,具有最佳的甲烷催化裂解效果,其每摩尔Ni的氢气产量和每克Ni碳产量分别为164 mol和15.30 g。催化剂制备方法对Ni/Al2O3甲烷催化裂解反应有显著影响,相同Ni负载量共沉淀法制备的Ni/Al2O3甲烷催化裂解总体效果要好于浸渍法制备的Ni/Al2O3,而且反应过程中生成的碳纤维较长,管径也较均一。550℃时,共沉淀法制备的Ni负载量为41.2%(质量分数)的Ni/Al2O3催化剂在反应至350 min时,仍保持着30%以上的转化率。     

制备方法对煤焦油模型化合物裂解催化剂Ni/Al_2O_3结构及性能的影响

采用等体积浸渍法、浸渍沉淀法和机械化学法(市售载体和自制载体)制备了Cat-1、Cat-2、Cat-3和Cat-4四种催化剂,通过BET、H_2-TPR、XRD、XPS和NH_3-TPD等表征催化剂的结构特征,考察了各催化剂对煤焦油模型化合物甲苯和芘(3%,质量分数)裂解反应性能的影响。结果表明,四种催化剂均为介孔材料,且Cat-4的介孔有序度更高,比表面积最大,达235 m~2/g。Cat-4催化剂中,NiAl_2O_4尖晶石的还原峰面积最高,占总面积的85.2%,还原后Ni的分散度最大,粒径最小,约为10.0 nm,意味着活性位点多。实验表明,除Cat-1外,其他催化剂对芘的裂解活性基本相当,其中,Cat-4作用下的析碳量最低,为10.84%,经Cat-1、Cat-2和Cat-3裂解后,体系中的析碳量分别较Cat-4增加了35.0%、74.7%和45.7%。可见,机械化学法制备的催化剂不仅具有最高的比表面积利于活性组分分散,而且NiAl_2O_4尖晶石含量最高,可抑制裂解过程中积炭的生成,因而最适宜于甲苯+芘裂解体系。     

Ni-Sm_x/SiC催化剂甲烷二氧化碳重整性能研究

用浸渍法制备了不同钐含量的Ni-Sm_x/SiC催化剂,其中,镍的质量分数为9%,氧化钐的质量分数分别为0、2%、3%、4%、5%、7%。采用常压微型固定床反应器考察了不同催化剂在甲烷二氧化碳重整反应中的催化性能,并用BET、ICP、XRD、H2-TPR、TG-DTA、XPS和TEM等技术对反应前后催化剂进行表征。结果表明,加入钐后,重整反应中甲烷和二氧化碳转化率明显提高。当钐含量为5%时,Ni-Sm5/SiC表现出最好的活性和稳定性,而且反应后催化剂表面积炭量最少。其原因是钐的加入提高了活性组分与载体的相互作用,有效减少了表面积炭、提高了催化剂的稳定性。