本文關(guān)鍵詞：活性炭負(fù)載鎳催化劑的制備及催化甲苯水蒸氣重整研究

  更多相關(guān)文章： 生物質(zhì)氣化 低溫重整 甲苯 活性炭載體 鎳基催化劑 銅/鐵助劑

【摘要】：焦油是生物質(zhì)氣化技術(shù)工業(yè)化中亟需解決的主要問題之一。催化裂解法不僅可以在較溫和的條件下有效脫除焦油,還可以增加產(chǎn)氣熱值。其中,鎳基催化劑對(duì)焦油的催化重整有較大的促進(jìn)作用。鎳基催化劑作為主催化劑時(shí)易因積碳、燒結(jié)和形態(tài)改變發(fā)生快速失活,但其在下游反應(yīng)器中作為二級(jí)催化劑時(shí),可以有效降低其鈍化失活作用。為了降低生物質(zhì)氣化焦油的催化裂解溫度,延長催化劑壽命,本文以活性炭為載體,同時(shí)選用廉價(jià)的銅鐵助劑提高鎳基催化劑的活性、抗積碳性和穩(wěn)定性。通過浸漬法制備活性炭負(fù)載鎳(Ni/AC)催化劑,以甲苯為焦油模型化合物,在固定床反應(yīng)器上評(píng)價(jià)了Ni/AC催化甲苯水蒸氣重整的性能。應(yīng)用N2物理吸附、X射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)等分析了催化劑的物化特性。通過改變單金屬鎳基催化劑的鎳負(fù)載量(8-15wt%)、焙燒溫度(600-800℃)和反應(yīng)溫度(500-700℃),研究不同活性炭催化劑對(duì)甲苯的催化轉(zhuǎn)化活性,并與傳統(tǒng)的氧化鋁和橄欖石催化劑進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:以10wt%鎳負(fù)載量和600℃焙燒溫度制得的Ni/AC催化劑在600℃的低溫下對(duì)甲苯具有較好的催化活性,甲苯的碳轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.7%。Ni/AC催化劑較好的催化活性可能是由于活性炭載體較大的比表面積和孔結(jié)構(gòu),使得鎳顆�；钚越M分在載體表明有較好的分散性。通過XRD和TPR表征還發(fā)現(xiàn),焙燒后的炭催化劑以單質(zhì)鎳形式分布在活性炭表面,減少了反應(yīng)前氫氣的使用,節(jié)省成本。通過改變銅/鎳摩爾比(0.05-0.7)制備不同的鎳銅雙金屬催化劑研究其對(duì)甲苯的低溫催化重整特性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著銅/鎳比的增加,鎳銅雙金屬催化劑對(duì)甲苯的碳轉(zhuǎn)化率先增大后降低,低銅/鎳摩爾比(0.08-0.2)的雙金屬催化劑對(duì)甲苯的催化裂解活性較好,且最佳銅/鎳比為0.2,其最大碳轉(zhuǎn)化率為89.8%。根據(jù)銅/鎳摩爾比對(duì)甲苯催化裂解活性的影響,制得低鐵/鎳摩爾比(0.08-0.2)雙金屬催化劑,并研究其對(duì)甲苯的催化裂解特性。結(jié)果表明,0.1-Fe/Ni雙金屬催化劑的活性較好,其最大碳轉(zhuǎn)化率為99.1%。通過對(duì)雙金屬催化劑表征發(fā)現(xiàn),0.2-Cu/Ni和0.1-Fe/Ni雙金屬催化劑的活性組分分散較好,且形成鎳銅合金和鎳鐵合金分散在炭載體上。通過測(cè)試600-10%Ni/AC和0.1-Fe/Ni雙金屬催化劑在20 h內(nèi)的活性及穩(wěn)定性發(fā)現(xiàn),在600-10%Ni/AC單金屬催化劑上反應(yīng)時(shí),甲苯轉(zhuǎn)化率波動(dòng)范圍在82.8%到99.7%,其平均碳轉(zhuǎn)化率為92.9%;而在0.1-Fe/Ni雙金屬催化劑上反應(yīng)時(shí),甲苯轉(zhuǎn)化率在83.1%到99.8%的范圍內(nèi)波動(dòng),平均碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)93.8%。通過TEM表征發(fā)現(xiàn),單金屬催化劑的金屬平均顆粒尺寸約為30.0 nm,而鎳鐵雙金屬催化劑的金屬平均顆粒尺寸約為19.0 nm。因此鐵助劑可以有效的阻止鎳微粒的團(tuán)聚燒結(jié)。根據(jù)兩種催化劑反應(yīng)前后重量變化可知,單金屬催化劑反應(yīng)后的積碳質(zhì)量為0.67g,而雙金屬催化劑反應(yīng)后的質(zhì)量只有0.38 g,因此0.1-Fe-Ni/AC雙金屬催化劑具有較好抗積碳性。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)氣化 低溫重整 甲苯 活性炭載體 鎳基催化劑 銅/鐵助劑
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 1 引言16-30
• 1.1 研究背景16
• 1.2 生物質(zhì)焦油16-18
• 1.3 生物質(zhì)焦油脫除催化劑18-26
• 1.4 焦油催化反應(yīng)機(jī)理26-27
• 1.5 焦油模型化合物的選擇27-28
• 1.6 本文研究內(nèi)容與意義28-30
• 2 實(shí)驗(yàn)部分30-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑30
• 2.2 鎳基催化劑的制備30-32
• 2.3 催化劑的評(píng)價(jià)試驗(yàn)32-33
• 2.4 催化劑的表征33-34
• 2.5 計(jì)算方法34-36
• 3 單金屬鎳基催化劑的表征及其性能評(píng)價(jià)36-49
• 3.1 反應(yīng)前單金屬鎳基催化劑的表征36-40
• 3.2 Ni/AC催化劑對(duì)甲苯水蒸氣重整的催化特性40-45
• 3.3 反應(yīng)后催化劑的表征45-48
• 3.4 本章結(jié)論48-49
• 4 雙金屬鎳基催化劑的表征及其性能評(píng)價(jià)49-69
• 4.1 Ni-Cu/AC雙金屬催化劑49-58
• 4.2 Ni-Fe/AC雙金屬催化劑58-64
• 4.3 催化劑的壽命測(cè)試64-67
• 4.4 本章小結(jié)67-69
• 5 研究結(jié)論與展望69-71
• 5.1 本文結(jié)論69-70
• 5.2 本文展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-79
• 作者簡歷79-81
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集81

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李亮榮;丁永紅;王飛;歐陽紅霞;曾晶晶;孫戊辰;;乙醇水蒸氣重整制氫雙金屬催化劑Ni-Co/La_2O_2CO_3的研究[J];應(yīng)用化工;2013年05期

2 王承玉;鉑錫雙金屬催化劑上烷烴反應(yīng)特征的考察[J];應(yīng)用化學(xué);1984年04期

3 陳立班;蘇躍;彭漢;;用負(fù)載雙金屬催化劑合成聚醚[J];廣州化學(xué);1993年03期

4 顧榜;金亞美;徐程;李金林;;鈷含量對(duì)鐵鈷雙金屬催化劑的費(fèi)-托合成催化性能的影響[J];華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

5 呂長江;;硫?qū)Α?741”雙金屬催化劑運(yùn)行影響的報(bào)告[J];燕山油化;1985年02期

6 過中儒,史鴻鑫,徐慧珍;鈀系雙金屬催化劑的制備及其表面性質(zhì)[J];催化學(xué)報(bào);1993年01期

7 黃唯平,張書笈,關(guān)新新,吳世華,趙維君;負(fù)載鎳、銅雙金屬催化劑的表征及催化性能[J];天然氣化工;1996年02期

8 周衛(wèi)東;雙金屬催化劑的專利分析及對(duì)策[J];精細(xì)石油化工進(jìn)展;2000年11期

9 周婭芬,陳駿如,李瑞祥,趙松林,李賢均;水溶性含釕-鉑雙金屬催化劑催化鹵代芳香硝基化合物選擇性加氫[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);2004年05期

10 張俊;李云平;王保玉;;雙金屬催化劑體系催化過氧化氫分解反應(yīng)[J];化學(xué)研究;2011年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高燕;陳慕華;儲(chǔ)偉;洪景萍;張雄偉;慈志敏;;高分散度銥基雙金屬催化劑的研制與選擇加氫制乙烯[A];第一屆全國化學(xué)工程與生物化工年會(huì)論文摘要集(下)[C];2004年

2 王愛琴;李婉君;張磊磊;張濤;;含金雙金屬催化劑催化精細(xì)化學(xué)品的綠色合成[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第1分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

3 孟慶朝;張鐵莉;周長山;董玉環(huán);;高嶺土負(fù)載雙金屬催化劑水相催化脫鹵的研究[A];中國化學(xué)會(huì)第四屆有機(jī)化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2005年

4 湯禹;戴翼虎;徐少丹;范杰;;限域合金作用提高金鈀雙金屬催化劑的熱穩(wěn)定性和抗氧化能力[A];中國化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

5 趙靜;馬紅;宋奇;高進(jìn);于維強(qiáng);徐杰;;X型分子篩擔(dān)載的雙金屬催化劑用于丙三醇加氫裂解研究[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第01分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

6 劉洪陽;馬丁;孫軍明;包信和;;置換法制備AgAu/SBA-15雙金屬催化氧化一氧化碳[A];第十一屆全國青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2007年

7 王瑞義;吳志偉;秦張峰;朱華青;王浩;董梅;樊衛(wèi)斌;王建國;;碳納米管負(fù)載金鈀雙金屬催化劑上甲醇選擇氧化制甲酸甲酯[A];第十四屆全國青年催化學(xué)術(shù)會(huì)議會(huì)議論文集[C];2013年

8 呂愛花;董園園;金明善;索掌懷;徐秀峰;安立敦;;金基雙金屬催化劑的制備及其對(duì)CO的催化氧化[A];第十三屆全國催化學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

9 楊玉霞;趙世芳;徐賢倫;;Pt-Cu雙金屬催化劑的乙酸催化燃燒性能研究[A];第五屆全國工業(yè)催化技術(shù)與應(yīng)用年會(huì)論文集（下冊(cè)）[C];2008年

10 崔名全;張昭;黃學(xué)超;張明俊;;擔(dān)載雙金屬催化劑對(duì)Heck反應(yīng)的作用[A];第九屆全國化學(xué)工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 百川;雙金屬催化劑降低燃料電池成本[N];中國化工報(bào);2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 徐偉;氧化物表面負(fù)載Ti/Zr有機(jī)金屬催化劑及Pd/Cu雙金屬催化劑的制備和性能研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

2 江濤;含鎳雙金屬催化劑上有/無外供氫條件下甘油氫解性能研究[D];華東理工大學(xué);2015年

3 趙檸;新型硅膠負(fù)載型鉻釩雙金屬催化劑的制備及乙烯聚合研究[D];華東理工大學(xué);2014年

4 范琛;鎳基、釕基雙金屬催化劑上甲烷脫氫與苯加氫反應(yīng)的密度泛函理論研究[D];華東理工大學(xué);2012年

5 劉杰;聚酯類生物降解材料制備及其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王曉琳;CH_4-CO_2重整反應(yīng)鎳鈷雙金屬催化劑性能研究[D];山東大學(xué);2015年

2 項(xiàng)建峰;高分散性負(fù)載型鎳鈷雙金屬催化劑的制備、表征及其選擇加氫性能研究[D];北京化工大學(xué);2015年

3 董華;Pt-Sb雙金屬催化劑催化甘油氧化制備二羥基丙酮[D];華東理工大學(xué);2016年

4 張宏;甘油氫解制備1,3-丙二醇Ir-Re雙金屬催化劑的結(jié)構(gòu)調(diào)控[D];華東理工大學(xué);2016年

5 劉雪景;活性炭負(fù)載鎳催化劑的制備及催化甲苯水蒸氣重整研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

6 王英;用于苯甲醇氧化反應(yīng)中的高效金基雙金屬催化劑的合成及其性能研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

7 邢新峰;多孔雙金屬催化劑的制備及其催化性能研究[D];山東大學(xué);2012年

8 劉清港;金—鈀雙金屬催化劑的制備及其加氫性能研究[D];大連理工大學(xué);2014年

9 金培玉;鎳鈀鎳鈷雙金屬催化劑的制備與表征及催化加氫性能研究[D];北京化工大學(xué);2014年

10 何年志;鉑基雙金屬催化劑的制備及其不對(duì)稱催化加氫性能研究[D];華僑大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1103637