【摘要】：我國“貧油、少氣、多煤”的能源格局,日益嚴(yán)格的環(huán)保要求以及持續(xù)增加的天然氣需求促使我國大力發(fā)展煤制天然氣項(xiàng)目。本課題基于實(shí)驗(yàn)室AM-820催化劑的小試研究成果,開發(fā)出AM-830催化劑并對(duì)其進(jìn)行0.2kg、1kg、5kg、10kg級(jí)放大制備研究,以順應(yīng)中海油煤制天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求。主要內(nèi)容為優(yōu)化AM-830催化劑小試制備工藝、AM-830催化劑放大制備及其物化性質(zhì)表征、探討Na~+對(duì)AM-830 CO甲烷化反應(yīng)活性的影響。主要研究結(jié)果如下:1)確定AM-830催化劑NiiZrjYk的最佳摩爾比例為6:3:1,基于共沉淀方法制備AM-830催化劑,確定并流為最佳加料方式,最佳沉淀原料液濃度為0.65 mol/L,最佳共沉淀溫度為80℃,最佳老化時(shí)間為2h,最佳洗滌溫度為20℃。2)AM830催化劑放大制備及其物化性質(zhì)表征。放大制備了 AM830-0.2kg、AM830-1kg、AM830-5kg、AM830-10kg催化劑,并發(fā)現(xiàn)它們的CO甲烷化催化活性基本一致。這說明AM-830催化劑公斤級(jí)放大制備基本成功。經(jīng)過400h小時(shí)操作穩(wěn)定性試驗(yàn),AM830-10kg催化劑上CO甲烷化反應(yīng)的CO轉(zhuǎn)化率和加氫產(chǎn)物中CH4選擇性分別為100%和99.9%。這說明AM830-10kg催化劑具有良好的活性和操作穩(wěn)定性。經(jīng)過800℃熱處理后AM830-10kg催化劑上CO甲烷化反應(yīng)的CO轉(zhuǎn)化率和加氫產(chǎn)物CH4選擇性分別維持在100%和99.9%。這說明AM830-10kg催化劑具有良好的耐熱性能。結(jié)合XRF、BET、XRD、H2-TPR、SEM、TEM 表征結(jié)果:AM830-0.2kg、AM830-1kg、AM830-5kg、AM830-10kg催化劑具有相類似的織構(gòu)組織、物相結(jié)構(gòu)、元素組成和可還原性。說明催化劑的十公斤級(jí)放大制備是成功的。3)在本論文,發(fā)現(xiàn)AM830催化劑上Na~+首先進(jìn)入到載體ZrO_2的晶格當(dāng)中,促進(jìn)了 ZrO_2晶體的成型。隨著催化劑Na~+含量的不斷增加,ZrO_2晶體中的Na~+將達(dá)到飽和。多余的Na~+將聚集在催化劑孔道和表面,造成催化劑活性下降。另一方面,催化劑上的Na~+會(huì)減弱活性組分NiO和載體ZrO_2的相互作用,使得在催化劑表面生成大量游離的NiO,并增加催化劑的堿性,這都會(huì)使得AM-830催化劑在參與CO甲烷化反應(yīng)時(shí),發(fā)生歧化而積碳。
【圖文】：

邐第一章緒論邐逡逑１．３煤經(jīng)合成氣制取合成天然氣逡逑１．３．１煤制天然氣生產(chǎn)工藝逡逑圖１．１為年產(chǎn)４０億ｍ３邋ＳＮＧ流程圖。該工藝的煤來源于兩個(gè)方面，６３８萬噸逡逑燃料煤和１５４９萬噸原料煤。煤經(jīng)過加壓氣化、碳?xì)浔茸儞Q、甲醇洗和甲烷化過逡逑程之后生成目的產(chǎn)物天然氣。另外，還可經(jīng)過煤氣水分離、酚氨回收、克勞斯硫逡逑回收等過程獲得副產(chǎn)品焦油１６．１７萬噸、中油１９．９８萬噸、粗酚６．１８萬噸、石腦逡逑油５．７３萬噸、硫磺１６．２萬噸。己經(jīng)工業(yè)化的甲烷化工藝，典型的代表為德國的逡逑魯奇（Ｌｕｒｇｉ）、英國的戴維（Ｄａｖｙ）、丹麥的托普索（ＨａｌｄｏｒＴｏｐＳ０ｅ），在接下來逡逑的章節(jié)中我們將詳細(xì)介紹。逡逑

Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｌｕｒｇｉ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｗｉｔｈ邋ａｄｉａｂａｔｉｃ邋ｆｉｘｅｄ邋ｂｅｄ邋ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ邋ｒｅａｃｔｏｒ逡逑１．３．３邋Ｄａｖｙ甲烷化工藝逡逑如圖１．３所示，，Ｄａｖｙ甲烷化工藝共有４個(gè)絕熱反應(yīng)器，依次記為第一、第逡逑二、第三、第四反應(yīng)器。同魯奇工藝相似，該工藝第一和第二反應(yīng)器也采用串聯(lián)逡逑方式連接，通過循環(huán)利用第二反應(yīng)器產(chǎn)生的氣體來調(diào)節(jié)控制第一反應(yīng)器的床層溫逡逑度。另外，Ｄａｖｙ甲烷化工藝投入是具有很寬使用溫度、不用調(diào)節(jié)原料氣氫碳比、逡逑高轉(zhuǎn)化率的ＣＥＧ－ＬＨ催化劑，該催化劑可以承受７００°Ｃ的高溫。逡逑合成氣邐ＳＭＧ逡逑￣￣￣１邐第１邋第邐￣Ｉ邐第＂＂＂＂逡逑——＊４邐—邐ｒ￣＊？？邐三邐＿逡逑ｍＸ邋Ｘｆ邐Ａｆ逡逑｜ｐ邋Ｅ｜邐Ｅ｜邋Ｘ｜逡逑Ｍ邐Ｍ邋Ｍ邐Ｍ逡逑器邐器器邐器．逡逑Ｌ＠Ｊ邋Ｌ＿＿ｌ逡逑廢熱蒸汽廢熱逡逑鍋爐過熱器鍋爐逡逑Ｕ邋１邐0—Ｊ逡逑循壞壓縮機(jī)逡逑圖１．３戴維甲烷化工藝逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｄａｖｙ邋ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE665.3;TQ426

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 袁涌天;尹燕華;周旭;周軍成;;CO、CO_2及其共存體系的甲烷化反應(yīng)[J];化工進(jìn)展;2014年S1期

2 韓景寬;周淑慧;田瑛;陳進(jìn)殿;魏傳博;;從市場(chǎng)供需看我國煤制天然氣發(fā)展前景[J];天然氣工業(yè);2014年07期

3 李安學(xué);姜成旭;劉永健;施福富;胡四斌;王季秋;;面向城鎮(zhèn)用戶的現(xiàn)代煤制天然氣工廠概念設(shè)計(jì)研究[J];現(xiàn)代化工;2012年12期

4 朱瑞春;公維恒;范少鋒;;煤制天然氣工藝技術(shù)研究[J];潔凈煤技術(shù);2011年06期

本文編號(hào)：2671812