利用煤制天然氣技術(shù)將我國(guó)豐富的煤炭資源潔凈地轉(zhuǎn)化為天然氣資源,不僅可以緩解國(guó)內(nèi)持續(xù)增長(zhǎng)的天然氣需求,對(duì)優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)、保障國(guó)家能源安全同樣具有重要意義。甲烷化技術(shù)是煤制天然氣工藝的核心技術(shù),而耐硫甲烷化技術(shù)由于工藝流程短,可以節(jié)約生產(chǎn)成本,因此備受關(guān)注。以ZrO_2為載體制備得到的Mo/ZrO_2催化劑在低溫條件下具有較高的耐硫甲烷化反應(yīng)活性,本文主要以Mo/ZrO_2催化劑中ZrO_2載體為研究對(duì)象,分別對(duì)ZrO_2進(jìn)行了Al_2O_3摻雜改性和調(diào)變晶粒尺寸的控制合成,并得出相應(yīng)催化劑的結(jié)構(gòu)以及活性變化規(guī)律,最終得出ZrO_2載體對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)以及性能的影響效果。首先考察了往Mo/ZrO_2催化劑中添加Al_2O_3制備所得大比表面積Mo/ZrO_2-Al_2O_3復(fù)合載體催化劑的性能,包括催化劑的活性和穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)Mo/ZrO_2-Al_2O_3復(fù)合載體催化劑的比表面積雖得到提高,催化劑的活性卻均低于以純ZrO_2為載體的Mo/ZrO_2催化劑,但Mo/ZrO_2-Al_2O_3復(fù)合載體催化劑的穩(wěn)定性有所提高。對(duì)比共沉淀法和沉積沉淀法制備所得復(fù)合載體催化劑的性能,發(fā)現(xiàn)共沉淀法制備得到的復(fù)合載體催化劑活性雖低于沉積沉淀法制備出的催化劑,但催化劑的高溫穩(wěn)定性卻較好,原因是共沉淀法制備出的復(fù)合載體中ZrO_2和Al_2O_3形成了固溶體,固溶體的形成提升了催化劑的比表面積和高溫穩(wěn)定性。論文探究了ZrO_2晶粒尺寸對(duì)鉬基催化劑表面結(jié)構(gòu)性質(zhì)和催化性能的影響,發(fā)現(xiàn)ZrO_2晶粒尺寸與催化劑的性能密切相關(guān)。為了深入理解催化劑結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系,對(duì)ZrO_2載體和催化劑進(jìn)行N_2物理吸附-脫附、XRD、Raman、H_2-TPR和TEM表征。結(jié)果表明:小晶粒尺寸的ZrO_2載體不僅具有更大的比表面積,更有利于表面Mo物種的分散,而且小晶粒尺寸ZrO_2載體與MoO_3間的作用力更弱,其負(fù)載的MoO_3更傾向硫化形成單層且較短的MoS_2,這種類型的MoS_2具有更多的活性位點(diǎn)-edge位點(diǎn),因此擁有小晶粒尺寸的ZrO_2載體負(fù)載所得MoS_2/ZrO_2催化劑展現(xiàn)出更高的催化活性。在探究出ZrO_2的尺寸效應(yīng)后,對(duì)ZrO_2載體進(jìn)行了乙醇洗滌、老化和N_2氣氛干燥、焙燒處理,進(jìn)一步地了降低氧化鋯載體的晶粒尺寸,提升了催化劑的性能。將氫氧化鋯浸漬MoO_3制備Mo/ZrO_2催化劑的制備方法引入到耐硫甲烷化體系,研究發(fā)現(xiàn),與傳統(tǒng)氧化鋯浸漬法和共沉淀法制備所得Mo/ZrO_2催化劑相比,利用氫氧化鋯浸漬法制備的Mo/ZrO_2催化劑甲烷化活性更高,并且催化劑的穩(wěn)定性較好。主要原因是,氫氧化鋯浸漬法制備出來(lái)的催化劑具有較大的比表面積且催化劑的表面鉬物種濃度更高。隨后對(duì)氫氧化鋯浸漬法的制備條件進(jìn)行了相關(guān)優(yōu)化,包括:鋯前驅(qū)體以及采用乙醇洗滌和N_2氣氛干燥、焙燒進(jìn)行處理。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：O643.36;O623.11
【部分圖文】：

拉開了甲烷化技術(shù)研究與應(yīng)用的大幕。時(shí)至今日，甲烷化技術(shù)已經(jīng)歷經(jīng)了 110 多年的研究，早期的 CO 甲烷化技術(shù)主要應(yīng)用在合成氨工藝中，目的是除去原料氣中少量的 CO，防止催化劑中毒。1926 年，F(xiàn)isher 和 Tropschs 受甲烷化技術(shù)的啟發(fā)，開發(fā)出對(duì)人類能源行業(yè)產(chǎn)生重要影響的費(fèi)托（F-T）合成技術(shù)。上世紀(jì) 70 年代，世界范圍內(nèi)爆發(fā)石油危機(jī)，美、德、英、日等國(guó)先后掀起甲烷化技術(shù)的研究熱潮，相繼誕生了多個(gè)示范項(xiàng)目。1980 年，合成氣甲烷化領(lǐng)域具有里程碑意義的美國(guó)大平原廠開始施工，并于 1984 年達(dá)到設(shè)計(jì)能力生產(chǎn)出合格的甲烷產(chǎn)品氣[6]。目前，主要的甲烷化技術(shù)有魯奇（Lurgi）技術(shù)、托普索（Topsoe）技術(shù)和戴維（Davy）技術(shù)等。20 世紀(jì) 80 年代，德國(guó)魯奇（Lurgi）公司開發(fā)出絕熱固定床甲烷化工藝（如圖 1-1 所示），這是世界上最早用于商業(yè)化的甲烷化技術(shù)，美國(guó)北達(dá)科他州大平原氣化廠采用的就是此技術(shù)，至今已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行 30 多年，起到了很好的示范效果。2012 年，為了解決氣化效率不高導(dǎo)致的甲烷化工藝能耗較高的缺點(diǎn)，魯奇公司推出高溫高壓條件下進(jìn)行的高溫甲烷化工藝[6]。

第 1 章 文獻(xiàn)綜述丹麥托普索（Topsoe）公司也擁有成熟的甲烷化技術(shù)，同樣已經(jīng)廣泛應(yīng)用業(yè)運(yùn)行中[7]，其工藝流程如圖 1-2 所示。整個(gè)工藝由 3-4 個(gè)絕熱固定床反應(yīng)成，與傳統(tǒng)中、低溫甲烷化工藝不同，托普索甲烷化技術(shù)采用的高溫高水工循環(huán)提升了整個(gè)過(guò)程的熱利用率，大幅降低了整套工藝的能耗。托普索甲烷術(shù)采用 MCR-2X 型號(hào)的催化劑，目前催化劑的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間已超過(guò) 5 年[8]索甲烷化工藝要求 H2與 CO 的摩爾比為 1：3，合成氣中總硫的含量低 10-7，通常利用精脫硫技術(shù)將原料氣中總硫含量降至 3.0 10-9以下。我國(guó)慶華、內(nèi)蒙古匯能煤制天然氣項(xiàng)目采用的技術(shù)均為托普索技術(shù)。

華、內(nèi)蒙古匯能煤制天然氣項(xiàng)目采用的技術(shù)均為托普索技術(shù)。圖 1-2 荷蘭托普索公司的 TREMP 甲烷化工藝流程Fig. 1-2 TREMP process adapted from Haldor Topsoe
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉金貴;;超聲波測(cè)量奧氏體鋼晶粒尺寸[J];上海金屬.有色分冊(cè);1987年02期

2 G.Y Sung,余承杰;晶粒尺寸分布對(duì)ZnO變阻器勢(shì)壘電壓的影響[J];壓電與聲光;1988年04期

3 穆祥祺,胡恒亮;PET纖維中的次晶結(jié)構(gòu)及晶粒增大的機(jī)理[J];高分子學(xué)報(bào);1988年06期

4 高濂,嚴(yán)東生,郭景坤;Y-TZP陶瓷中ZrO_2顆粒大小對(duì)相變?cè)鲰g的影響[J];中國(guó)科學(xué)(A輯 數(shù)學(xué) 物理學(xué) 天文學(xué) 技術(shù)科學(xué));1988年01期

5 馮修吉,汪瀾,龍世宗,孫文華;摻雜β-C_2S的晶粒尺寸和微觀應(yīng)力及其與水化活性的關(guān)系[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);1988年06期

6 譚德生,張緒禮,周國(guó)良,鄧傳益;施主摻雜BaTiO_3陶瓷中電阻率、晶粒尺寸與氧分壓的關(guān)系[J];無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào);1988年04期

7 R.L.Smith;王紅仙;;超聲波測(cè)定材料特性[J];鍋爐技術(shù);1988年06期

8 陳升媛;;晶粒尺寸對(duì)金屬磨蝕速度的影響[J];上海金屬.有色分冊(cè);1988年02期

9 姚寧;李小定;王先厚;李耀會(huì);石列中;;固相氯化法氯化聚乙烯晶粒尺寸的X射線衍射研究[J];應(yīng)用化學(xué);1988年05期

10 李培恩,林國(guó)強(qiáng),張俊善,王富崗,金俊澤;晶粒尺寸及晶界碳化物對(duì)蠕變斷裂的影響[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);1989年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 王玉輝;高錳奧氏體鋼的微觀組織調(diào)控及室溫和低溫力學(xué)性能[D];燕山大學(xué);2018年

2 毛澤寧;純銅塑性行為的晶粒尺寸與應(yīng)變速率效應(yīng)研究[D];南京理工大學(xué);2018年

3 董峰;基于激光超聲的金屬板帶晶粒尺寸在線檢測(cè)方法研究[D];北京科技大學(xué);2019年

4 馮文;304不銹鋼晶界結(jié)構(gòu)演化與晶粒尺寸和變形條件的相關(guān)性研究[D];南京理工大學(xué);2018年

5 陳思;三維電子封裝關(guān)鍵結(jié)構(gòu)TSV-Cu的脹出行為研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2017年

6 秦秀娟;納米氧化鋅常壓/超高壓下的燒結(jié)及其結(jié)構(gòu)與性能[D];燕山大學(xué);2005年

7 胡亞威;TiC/a-C：H薄膜的制備及性能研究[D];上海交通大學(xué);2007年

8 譚永強(qiáng);鈦酸鋇陶瓷的壓電晶粒尺寸效應(yīng)及壓電物性改性[D];山東大學(xué);2014年

9 孫鐵昱;納米/亞微米晶鈦酸鋇鐵電陶瓷的晶粒尺寸效應(yīng)研究[D];清華大學(xué);2010年

10 方焯;BaTiO_3陶瓷晶粒結(jié)構(gòu)及尺寸效應(yīng)的理論研究[D];華中科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 董金龍;基于進(jìn)化算法的晶粒尺寸多參數(shù)超聲評(píng)價(jià)方法研究[D];南昌航空大學(xué);2019年

2 胡惠東;氧化鋯晶粒尺寸對(duì)鉬基催化劑耐硫甲烷化性能的影響研究[D];天津大學(xué);2018年

3 柴雪;細(xì)晶型Fe-Ga-B合金薄板織構(gòu)演變研究[D];東北大學(xué);2015年

4 戴博文;鈦酸鋇基陶瓷的壓電物性研究[D];杭州電子科技大學(xué);2018年

5 黃宇;晶粒尺寸對(duì)鈰氫化速率的影響[D];中國(guó)工程物理研究院;2018年

6 洪橙;300M高強(qiáng)鋼加熱晶粒尺寸演變研究[D];華中科技大學(xué);2017年

7 陳兵;基于多尺度計(jì)算的梯度混晶鐵基合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[D];西南交通大學(xué);2018年

8 陳寧利;絕緣襯底上錫誘導(dǎo)鍺低溫晶化制備鍺錫納米晶薄膜的研究[D];廈門大學(xué);2017年

9 南盈盈;原位法Ti-TiBw復(fù)合材料的制備及其釘扎效應(yīng)研究[D];西安理工大學(xué);2018年

10 范鑫;晶粒尺寸對(duì)3104鋁合金板的n值、r值影響[D];東北大學(xué);2015年

本文編號(hào)：2888012