天然氣是世界能源格局中至關(guān)重要的組成部分。天然氣清潔、安全、高效、用途廣泛,可以作用民用燃料、發(fā)電燃料、工業(yè)原料等。世界天然氣儲(chǔ)量有限且分布不均、需求量巨大以及石油價(jià)格的不可預(yù)測(cè)波動(dòng)等迫使我們必須開(kāi)展煤炭的清潔高效利用,煤制天然氣是利用豐富低階煤的有效方式之一。“富煤少氣”是我們的資源特點(diǎn),以我國(guó)豐富的煤炭資源為原料,先經(jīng)過(guò)氣化得到合成氣,再進(jìn)行甲烷化反應(yīng)制合成天然氣（SNG）。煤制天然氣的工業(yè)化有助于平衡我國(guó)的能源結(jié)構(gòu),降低對(duì)外的天然氣依存度,減小國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)缺口,以保障國(guó)家能源安全。在煤制天然氣的工藝中,合成氣甲烷化催化劑是技術(shù)核心。因?yàn)镹i甲烷化活性高且便宜,甲烷化催化劑使用的幾乎都鎳基催化劑。國(guó)外有托普索的MCR-2X系列、戴維的CRG系列和巴斯夫的G1系列三大主流甲烷化催化劑,而目前我們國(guó)內(nèi)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的甲烷化催化劑。傳統(tǒng)的Ni/Al203甲烷化催化劑雖然具有較高的催化活性,但是穩(wěn)定性很差,在反應(yīng)過(guò)程中容易因反應(yīng)熱而使催化劑發(fā)生燒結(jié),進(jìn)一步導(dǎo)致催化劑迅速失活。因此,開(kāi)發(fā)具有高穩(wěn)定性的甲烷化催化劑十分必要。我們針對(duì)鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）負(fù)載的Ni催化劑及MgO改性的... 

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圖１．１?Ｎｉ／Ａｂ〇３催化劑及其甲烷化反應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型［５５］??

挪識(shí)＿??Ｖ；＾?＾－Ａ２?＾Ｖ??圖１．２?Ｎｉ／Ａｈ〇３催化劑表面甲烷化過(guò)程的機(jī)理［５５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｄｕｒｉｎｇ?ｔｈｅ?ｍｅｔｈａｎａｔｉｏｎ?ａｔ?ｔｈｅ??Ｎｉ／Ａｈ〇３?ｃａｔａｌｙｓｔ?ｓｕｒｆａｃｅ：?（ａ）?ｆｒｅｓｈ?ｃａｔａｌｙｓｔ；?（ｂ）?ｒｅｄｕｃｅｄ?ｃａｔａｌｙｓｔ；?（ｃ）?ｉｎｉｔｉａｌ?ｓｔａｔｅ?ｏｆ??ｗｏｒｋｉｎｇ?ｃａｔａｌｙｓｔ；?（ｄ）?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｃａｔａｌｙｓｔ?ｗｉｔｈ?ｃａｒｂｏｎ?ａｎｄ?Ｃ－ｗｈｉｓｋｅｒｓ?ａｎｄ?（ｅ）?ｃａｔａｌｙｓｔ??ａｆｔｅｒ?Ｃ?ｒｅｍｏｖａｌ?ｉｎ?ａｉｒ?ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ?［５５］．??１．５．２燒結(jié)??催化劑燒結(jié)指的是在高溫下（如＞５００°Ｃ）反應(yīng)？段時(shí)間后，載體孔道塌陷、??比表面積急劇減小，或是活性組分晶粒聚集、長(zhǎng)大，比表面減小的現(xiàn)象。合成氣??甲烷化主反應(yīng)及副反應(yīng)，除甲烷分解反應(yīng)外均是強(qiáng)放熱反應(yīng)，每轉(zhuǎn)化１％的ＣＯ??絕熱溫升７０°Ｃ，每轉(zhuǎn)化１?％的Ｃ０２絕熱溫升６０°Ｃ［１９］；此外，反應(yīng)體系生成大量??水，通常水的存在會(huì)加速燒結(jié)過(guò)程。熱燒結(jié)是甲烷催化劑失活的主要原因之一。??ＳｅｈｅＳｔｅｄ［５８ｌ提出催化劑燒結(jié)的兩種機(jī)理，一種是粒子遷移，即金屬微晶在載??體表面整體遷移、碰撞、合并；另一種是原子遷移，也叫Ｏｓｔｗａｌｄ熟化機(jī)理，原??子從微晶表面脫離

??以抑制羰基鎳物種的遷移。圖１．５說(shuō)明了?ＣＯ氣氛下Ｎｉ微晶上Ｎｉ（ＣＯ）４的形成機(jī)??理。??Ｍｅｌａｌ?Ｃａｒｂｏｎｙｌ??：?Ｊ？／??Ｇａｓ?Ｐｈａｓｅ?ＣＯ?＇??Ｘ＾〇）??、一貧＝ｙｌ??尋??圖１．４?ＣＯ氣氛下Ｎｉ微晶上Ｎｉ（ＣＯ）４的形成機(jī)理［５９］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｔｅｔｒａ－ｎｉｃｋｄ?ｃａｒｂｏｎｙｌ?ａｔ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｎｉｃｋｅｌ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ??ｉｎ?ＣＯ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ?＾５９＼??１．６國(guó)內(nèi)外甲焼化催化劑的研究現(xiàn)狀??由于甲烷化工藝與催化劑高度匹配，目前己經(jīng)工業(yè)化的甲烷化催化劑有??ＤＡＶＹ公司（Ｊｏｈｎｓｏｎ?Ｍａｔｔｈｅｙ）的ＣＲＧ系列、巴斯夫（ＢＡＳＦ）的Ｇ１系列和托普??索（ＴＯＰＳ０Ｅ）公司的ＭＣＲ－２Ｘ系列催化劑，這三種催化劑的Ｎｉ含量均在４０％－５０％??之間，壽命在２－３年。??英國(guó)燃?xì)夤荆ǎ拢牵╅_(kāi)發(fā)了?ＣＲＧ系列催化劑，ＤＡＶＹ公司改進(jìn)后推出ＣＲＧ－ＬＨ??催化劑，現(xiàn)由莊信萬(wàn)豐（Ｊｏｈｎｓｏｎ?Ｍａｔｔｈｅｙ）生產(chǎn)。該催化劑具有變換功能，不??需調(diào)節(jié)原料Ｈ２／Ｃ０比；在２３０°Ｃ－６５０°Ｃ的范圍內(nèi)具有很高的活性和穩(wěn)定性；反應(yīng)??壓力可達(dá)３－６ＭＰａ。??德國(guó)魯奇公司設(shè)計(jì)了世界上第一個(gè)煤制天然氣工廠（美國(guó)大平原合成燃料??廠），魯奇甲烷化工藝采用的是ＢＡＳＦ提供的催化劑Ｇ１，反應(yīng)溫度在２３０－６００°Ｃ，??反應(yīng)壓力ｌ－６ＭＰａ。??丹麥ＴＯＰＳ０Ｅ公司的ＭＣＲ－２Ｘ催化劑通過(guò)中試

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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