甲烷部分氧化制合成气ni基整体型催化剂及助剂ceo,2改性作用研究

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1、天津大学硕士学位论文甲烷部分氧化制合成气Ni基整体型催化剂及助剂CeO<,2>改性作用研究姓名：史玉立申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：刘宗章20070201中文摘要近年来，天然气部分氧化成为天然气转化制合成气领域研究的热点。与传统的二氧化碳水蒸气重整制合成气生产方法相比，甲烷催化部分氧化具有设备投资少、反应器体积小、能耗低、生成H2和CO的摩尔比接近2，适合下游合成甲醇和费托合成反应等优点。本文在前期工作的基础上，采用聚乙二醇作分散剂，经过干燥，模压成型，还原和烧结等步骤，制备了甲烷部分氧化制合成气整体型Ni和Ni．Ce02催化剂。并

2、通过粒度分析、TPR、XRD、ESEM及活性评价等手段，分别对催化剂的制备条件及反应工艺条件进行了研究。本文选择Ce02作为助剂，利用其良好的贮氧和迁移氧的能力，添加到镍基整体型催化剂中进行催化剂改性。实验结果表明，以硝酸铈溶液浸渍方式添加Ce02制备的催化剂具有表面孔道多、晶型好、分散均匀及催化活性和稳定性好等优点。考察了助剂Ce02添加量对催化剂活性的影响，结果表明适宜的Ce02添加量为10州％。整体型Ni．Ce02催化剂适宜的制备条件为：聚乙二醇添加量3州％，Ce02以硝酸铈溶液浸渍方式添加，添加量为10vvt％，空气气氛下500℃焙烧2

3、h，氢氮混合气氛下500℃还原1h，氮气保护下1000℃烧结1h。整体型Ni．Ce02催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中具有较好的催化活性。实验得到优化的工艺条件为：原料气中CH4／02配比1．9，反应温度930℃、空速为1．2×10飞一。在此条件下进行的催化剂性能评价得到的反应结果为：C批转化率为97％，H2和CO选择性分别为92％和98％，产物中H2／CO比为1．88。关键词：甲烷部分氧化整体型镍基催化剂二氧化铈ABSTRACTIntheutilizationofnaturalgas，researchonthepartialoxidatio

4、nofnaturalgastosyngashasattractedincreasingattentionintheworld．Comparedwithmethanereformingwithsteam，catal”icpartialoxidationofmethanetosyngasisabetterapproachformethaneutilization，forithasmanyadVantagessuchasIessequipmentinVestment，lowerpowercost，smallerreactorandH2／00ratio

5、ofsyngascloseto2．0，whichisf．aVorabletosynthesisofmethanolorF-Tsynthesis．Inthiswork，usingPEGasdispersant，aseriesofmonolithNiandNi—Ce02catalystswerepreparedbystepsofmixing，drying，moulding，calcinationsandreduction．Thepreparedcatalystswerecharacterizedbymeansofparticlesanalyzing

6、，TPRXRD，SEMandcatalyticactiVi够measurements．Additionally，thereactionconditionsofn(C比)／n(02)，reactiontemperatureandgasspaceVelocityforpartialoxidationofmethanewereoptimized．CeriawaschoosedasapromoterofNimonolithcatalystinthispaperbecauseofitshi曲oxygen—storagecapacityandoxygenm

7、obility．TheadditionmethodshaVeconsiderablee仃ectsonthecatalystpe响rnlance．Theresultsshowedthat，theadditionofceriumnitratesolutionmadethecatalysthasmoreporesonthesurface，betterc拶stal，betterdistributionabi“tyandhi曲ercatalyticactiVityandstabiIi够．TheeffectofceriacontentonactiVi够of

8、Ni—Ce02catalystwasalsoinVestigated；theresultsshowedthatthesuitableadditiona