催化甲烷裂解是一種較為清潔的制氫工藝,產物為易于分離的氣固兩相、無CO_x產生、過程簡單,而且固體產物碳具有潛在的經濟價值,在一定程度上可以降低甲烷裂解制氫的成本。過渡金屬和炭材料都可作為甲烷裂解的催化劑,其中炭材料催化劑具有較大的優(yōu)勢,受到了廣泛的關注。而煤焦可視為一種廉價的炭材料,基于陜北地區(qū)煤焦(當地稱為蘭炭)產能過剩的現狀,本文以煤焦和K₂CO₃為原料制備的復合催化劑應用于甲烷裂解反應,一方面促進煤焦活化形成多孔炭,另一方面有助于實現甲烷定向裂解聯產氫氣和碳纖維。本文首先考察了操作條件(如反應溫度、反應空速)對于甲烷轉化的影響,獲得了較優(yōu)的反應條件(反應溫度為850℃、甲烷空速900為mL/(h·g_CC))。研究發(fā)現:該過程可實現聯產富氫氣體和碳纖維的優(yōu)異效果;反應過程中,在較高溫度下,K₂CO₃活性氧原子的轉移可促進碳纖維的形成和生長;進料氣的空速也對甲烷裂解生成的碳纖維形態(tài)具有較顯著的影響,例如隨著進料氣空速增大,所得的碳纖維的長徑比變小、成短粗...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
引言
第一章 緒論
    1.1 天然氣制氫技術
        1.1.1 天然氣資源概述
        1.1.2 甲烷水蒸氣重整
        1.1.3 甲烷二氧化碳重整
        1.1.4 甲烷部分氧化
        1.1.5 甲烷裂解
    1.2 炭材料催化甲烷裂解
        1.2.1 炭材料的常見制備工藝與技術
        1.2.2 炭材料作催化劑
        1.2.3 炭材料作催化劑的載體
    1.3 煤焦的研究現狀
        1.3.1 煤焦的產生
        1.3.2 煤焦的性質
        1.3.3 煤焦的應用
    1.4 本文研究目的與內容
第二章 實驗部分
    2.1 主要原料試劑以及設備
    2.2 催化劑制備方法
    2.3 催化甲烷裂解過程
第三章 煤焦/K₂CO₃催化甲烷裂解
    3.1 反應條件的影響
        3.1.1 反應溫度
        3.1.2 反應氣體空速
    3.2 考察K₂CO₃的作用
        3.2.1 對煤焦的影響
        3.2.2 對甲烷轉化率的影響
        3.2.3 對積碳形貌的影響
    3.3 本章小結
第四章 催化甲烷裂解過程中引入CO₂作為進料
    4.1 CH₄/CO₂的影響
    4.2 定性與定量分析
    4.3 K₂CO₃與煤焦的協同作用
    4.4 本章小結
第五章 煤焦負載金屬Ni-K復合催化劑催化甲烷裂解
    5.1 煤焦與幾種傳統載體負載Ni型催化劑性能比較
    5.2 煤焦負載Ni-K復合催化劑
        5.2.1 樣品制備
        5.2.2 催化甲烷裂解反應
    5.3 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間取得的學術成果
致謝



本文編號：3875039