共沉淀法制备载体及催化剂用于耐硫甲烷化的性能研究

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1、共沉淀法制备载体及催化剂用于耐硫甲烷化的性能研究InvestigationofSupportandCatalystbyCo-precipitationMethodforSulfur-resistantMethanation学科专业：化学工艺研究生：贺嘉指导教师：李振花研究员天津大学化工学院二零一四年六月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

2、明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日万方数据摘要煤制天然气的核心技术是合成气的甲烷化过程。采用耐硫甲烷化工艺可实现煤制天然气短流程工艺，而开发高活性的耐硫甲烷化催化剂是其关键技术。本文采用共沉淀方法制备了不同的复合

3、氧化物载体，通过浸渍法制备了钼基催化剂。通过活性评价和表征，发现ZrO2-Al2O3复合载体效果最佳。对于ZrO2-Al2O3复合载体，进一步考察了三种不同制备方法（浸渍法、沉积沉淀法和共沉淀法）的影响。结果表明，共沉淀法制备的ZrO2-Al2O3载体负载Mo物种后，催化剂的耐硫甲烷化活性最高，且ZrO2的适宜含量为15wt.%，此时载体表面活性Mo物种的分散度和无定型程度最高。在25%ZrO2-75%Al2O3上考察了钼载量及助剂的影响。结果表明，当MoO3的负载量接近其单层分散阀值为20wt.%时，催化剂的活性最高；助剂NiO或CoO对催化剂的稳定性有明显的改善作用。与传统的浸渍法相比

4、，共沉淀法可使钼组分在较大的负载量下保持较高的分散度，因此论文还采用共沉淀法制备了MoO3/ZrO2催化剂。结果表明，MoO3的最佳负载量为25wt.%。进一步考察了水浴温度对催化剂耐硫甲烷化性能的影响，ooo发现当水浴温度为65C或85C时，催化剂的耐硫甲烷化活性相当且均高于45C制得催化剂的活性。另外，与共沉淀法制得的MoO3/Al2O3催化剂相比，MoO3/ZrO2催化剂具有较高的耐硫甲烷化活性，这是由于MoO3/ZrO2催化剂表面具有更多数量的活性Mo物种且其分散度较高。通过考察反应温度对MoO3/ZrO2催化剂耐硫甲烷化性能的影响，发现催化剂的活性随着反应温度的升高逐渐增加，甲烷

5、的选择性也随之增加。关键词：耐硫甲烷化共沉淀法ZrO2-Al2O3复合载体MoO3/ZrO2催化剂万方数据ABSTRACTCOmethanationprocessisthecoretechnologyoftransformingcoalintonaturalgas.Theshortenedprocessoftransformingcoalintonaturalgascanbeachievedbythesulfur-resistantmethanationprocess,andthedevelopmentofhighlyactivesulfur-resistantmethanationcat

6、alystisthekeytechnology.Inthisarticle,aseriesofcompositeoxidesupportswaspreparedbyco-precipitationmethodandMo-basedcatalystswerepreparedbyimpregnationmethod.ItwasfoundthatZrO2-Al2O3istheoptimumsupportforthemethanationreaction.Afterwards,westudiedtheinfluenceofZrO2-Al2O3preparationmethod(byimpregna

7、tionmethod,depositionprecipitationmethodandcoprecipitationmethod)ontheperformanceofMoO3/ZrO2-Al2O3catalyst.TheresultsshowedthattheMo-basedcatalystwithsupportpreparedbycoprecipitationmethodhasthehighestmethanation