發(fā)布時(shí)間：2021-07-29 12:55

　　焦油的低溫脫除是生物質(zhì)氣化工業(yè)化利用亟待突破的關(guān)鍵技術(shù)之一。以改性褐煤焦為碳前驅(qū)體通過離子交換法制備Ni/C催化劑被證明是焦油低溫氣化高效廉價(jià)的催化劑,但穩(wěn)定性較差限制了它的大規(guī)模應(yīng)用。本論文以褐煤為前驅(qū)體通過引入助金屬Co制備了一系列高分散的Ni-Co/C雙金屬催化劑。使用兩段式下墜床石英反應(yīng)器對玉米芯熱解揮發(fā)分的低溫（450 ^oC）重整進(jìn)行探究,以甲苯為模型化合物進(jìn)行水蒸氣重整實(shí)驗(yàn)探究雙金屬催化劑的協(xié)同作用機(jī)理,為生物質(zhì)低溫催化氣化制備合成氣和富氫氣體工藝的開發(fā)提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。本文先用HCl對勝利褐煤（SL）進(jìn)行改性處理,通過離子交換將Ni負(fù)載到酸洗褐煤（AWSL）上;然后用浸漬法引入不同含量的助金屬Co,經(jīng)碳化制備了一系列Ni-Co/AWSL催化劑。運(yùn)用XRD、XPS、H₂-TPR、SEM和TEM等對Ni-Co/AWSL進(jìn)行表征,并與離子交換法制備的單金屬Ni/AWSL和Co/AWSL催化劑進(jìn)行對比,探究Ni和Co的賦存狀態(tài)。Co的引入不僅保留了原催化劑的高表面積和孔道特性,同時(shí)提高了負(fù)載金屬的分散性和還原性,改善了金屬的電子... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

褐煤離子交換示意圖

碩士學(xué)位論文162.3實(shí)驗(yàn)步驟（ExperimentalProcedure）2.3.1褐煤的酸洗采用酸浸法處理制備酸洗勝利褐煤（AWSL）：配置5mol/L的鹽酸，稱取一定量的褐煤粉末（約20g）加入其中，水浴加熱在55oC下保持1h,離心沉降，過濾，再用去離子水洗滌，直至濾液呈中性且檢測不到Cl離子。所得濾餅在110oC下干燥12h。2.3.2催化劑的制備圖2-1催化劑的制備Figure2-1Preparationofcatalyst如圖2-1所示，對于改性褐煤負(fù)載的單金屬催化劑，采用離子交換法制備。配置一定濃度的NiCO3·2Ni(OH)2·4H2O溶液（0.1mol/L的Ni2+），加入氨水調(diào)節(jié)PH至11，然后將經(jīng)過處理后的褐煤加入配置好的金屬前體溶液中，攪拌24h進(jìn)行離子交換，接著對離子交換后的煤樣進(jìn)行過濾，洗滌并在105oC下干燥12h。所得的干燥Ni/AWSL前體在650oC下碳化脫除揮發(fā)分，從而得到單金屬Ni/AWSL催化劑。作為對照的單金屬Co/AWSL以2CoCO3·3Co(OH)2·H2O作為金屬前體，具體制備流程與離子交換的Ni/AWSL相同。此外，單金屬10wt%Coim/AWSL，以Co(NO3)2·6H2O作為前體，運(yùn)用初濕浸漬法將金屬Co負(fù)載在酸洗處理后的褐煤上，經(jīng)由真空靜置，干燥過夜，最后碳化制得。對于Ni-Co雙金屬催化劑，是在原來Ni/AWSL前體的基礎(chǔ)上引入活性金屬Co。以Co(NO3)2·6H2O為金屬前體，使用初濕浸漬法制備Ni-Co雙金屬催化劑，最后在650oC下脫除褐煤中的揮發(fā)分得到雙金屬Ni-Co/AWSL催化劑。根據(jù)制備過程中Co金屬前體溶液濃度不同，得到的催化劑金屬負(fù)載量也有區(qū)別，記作

2實(shí)驗(yàn)17Ni-x%Co/AWSL（其中x%表示質(zhì)量百分比且僅為理論值，實(shí)際金屬負(fù)載量需通過ICP-MS測定，wt%）。2.3.3實(shí)驗(yàn)裝置和流程通過對生物質(zhì)揮發(fā)分的催化重整來衡量催化劑的催化性能。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2-2所示：重整反應(yīng)是在兩段式石英下墜床反應(yīng)器中進(jìn)行，反應(yīng)器總長度為900mm,管徑20mm。將反應(yīng)器固定在豎直放置的可獨(dú)立控溫的兩段式電加熱爐的爐膛中。氣化和催化床層分別位于爐膛的溫控中心，其溫度由插入爐膛中心的2根K型熱電偶測量，兩段爐的爐溫分別由各自的PID溫度控制器獨(dú)立控制。該裝置確保了催化單元獨(dú)立于生物質(zhì)的熱解，利于對工藝參數(shù)和催化條件的探究，同時(shí)便于催化劑的回收再利用。同時(shí)該設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)催化溫度的實(shí)時(shí)精確調(diào)節(jié)（電爐內(nèi)的實(shí)際溫度與熱點(diǎn)偶的觀測溫度的溫差在10oC以內(nèi)），圖2-3所示是兩段式石英反應(yīng)器在600oC的恒溫區(qū)標(biāo)定圖。圖2-2實(shí)驗(yàn)裝置圖Figure2-2Schematicofexperimentalsetup在玉米芯揮發(fā)分的催化重整實(shí)驗(yàn)中，將1g玉米芯（40-60目）放置于上段熱解床層中，催化劑放置在適應(yīng)反應(yīng)器下段催化床層中，調(diào)節(jié)催化床層的高度為2cm，將空速設(shè)置為最佳的3600h-1[89]。對于惰性氣氛下的催化重整，下層催化劑（16-40目）在惰性氣氛下加熱到設(shè)置的催化溫度，保持30min，接著上段爐以20oC/min的速率由室溫加熱到900oC并在該溫度下保持5min。在這個(gè)過程中，熱解產(chǎn)生的揮發(fā)分被氬氣由上至下吹掃到催化床層上進(jìn)行催化重整。對于催化水蒸

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3309362