【摘要】：本文通過離子交換法將鎳負(fù)載到褐煤焦上制備了勝利褐煤焦負(fù)載鎳催化劑(Ni/SLC),對褐煤進行溫和氧化制備了氧化勝利褐煤焦負(fù)載鎳催化劑(Ni/OXSLC)。研究了溶液p H值和炭化溫度(CT)對催化劑的物理化學(xué)性質(zhì)的影響。在兩段式固定床反應(yīng)器中將Ni/SLC和Ni/OXSLC催化劑應(yīng)用于玉米芯熱解揮發(fā)分的催化重整,研究了溫度、水蒸氣和空速(SV)對氣體產(chǎn)率和碳分布的影響。結(jié)果表明:p H值和CT對催化劑的鎳微晶尺寸(NCS)和比表面積(SSA)均有明顯影響。p H值為11,CT為650 o C制備所得Ni/SLC的SSA為最大的236.3 m2/g,鎳顆粒分散均勻,NCS為5.6 nm。雙氧水氧化將-COOH和R-OH等含氧官能團引入到褐煤中。Ni/OXSLC比Ni/SLC催化劑具有更小的NCS、更大的SSA和更好的鎳顆粒分散性。在650 o C,SV為3600 h-1下Ni/SLC催化劑表現(xiàn)出比樹脂負(fù)載鎳催化劑(Ni/RC)和商業(yè)Ni/Al2O3催化劑更高的焦油裂解活性,所得的氣體產(chǎn)率高達44.7 mmol/g。當(dāng)溫度高于650 o C時,由于催化劑鎳顆粒燒結(jié)團聚導(dǎo)致NCS的增大,進而導(dǎo)致催化劑活性的降低。水蒸氣的引入不僅促進生物質(zhì)揮發(fā)分的改質(zhì),而且通過水煤氣反應(yīng)抑制催化劑表面結(jié)焦。Ni/OXSLC催化劑的使用明顯提高了氣體產(chǎn)率,達到47.9 mmol/g,是相同條件下無催化實驗的3.4倍和Ni/SLC催化劑的1.1倍。本研究揭示了焦炭負(fù)載鎳(Ni/Char)作為生物質(zhì)揮發(fā)分低溫催化裂解潛在催化劑的可能性。
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ426;TK6
【圖文】：

比表面積測定儀 美國康塔（Quantachrome）公司 Autosorb-1掃描電子顯微鏡 美國飛雅（FEI）公司 Quanta 250透射電子顯微鏡 美國飛雅（FEI）公司 Tecnai G2 F20實驗所用主要試劑堿式碳酸鎳、碳酸銨、氨水（25-28 wt.%）、硫酸鎳和雙氧水（30 wt.%）均為市售分析純試劑。2.3 實驗步驟（Experimental Procedure）2.3.1 樹脂負(fù)載鎳催化劑的制備催化劑的制備流程如圖 2-1 所示，將 20 g D151 型離子交換樹脂放入 500 mL燒杯中，加入 10.5 g NiSO4·6H2O 粉末，加入適當(dāng)氨水溶液，通過調(diào)整氨水用量來調(diào)節(jié)溶液的 pH 值（9-12）。室溫下攪拌約 24 h 后過濾，然后用去離子水洗滌，直到濾液中檢測不到鎳離子為止。然后在 80oC 真空干燥箱中干燥 24 h，以制備樹脂負(fù)載鎳（Ni/Resin）。最后將 Ni/Resin 在氮氣氣氛 10oC/min 的加熱速度下從室溫加熱到所需溫度（500、600、650 和 700oC），達到所需的溫度后保持 0.5h 以脫除揮發(fā)分。得到樹脂負(fù)載鎳催化劑（Ni/RC）。

圖2-2 Ni/SLC催化劑的制備流程Figure 2-2 Procedure for preparation of Ni/SLC.2.3.3 氧化勝利褐煤焦負(fù)載鎳催化劑的制備（1）勝利褐煤的氧化選取雙氧水溶液作為氧化劑氧化 SL。稱取 10 g SL 放入 500 mL 燒杯中，加入雙氧水溶液，在50oC 恒溫水浴鍋中氧化一定的時間后過濾并用去離子水洗滌，直至濾液無顏色，將濾餅于真空干燥箱中 80oC 干燥 12 h，以制備雙氧水氧化勝利褐煤（OXSL）�？疾煅趸瘯r間（2 h、5 h、10 h 和 15 h），雙氧水濃度（10 wt.%、20 wt.%和 30 wt.%）和 SL 與雙氧水比例（1 g/10 mL、1 g/12 mL 和 1 g/14 mL）對 SL 氧化的影響。（2）氧化勝利褐煤焦負(fù)載鎳催化劑的制備同2.3.2的催化劑制備步驟可制備得到 pH 值為11，CT 為650oC 的氧化勝利褐煤焦負(fù)載鎳催化劑（Ni/OXSLC）。2.3.4 實驗裝置和流程

褐煤焦負(fù)載鎳催化劑（Ni/OXSLC）。2.3.4 實驗裝置和流程如圖2-3所示，生物質(zhì)焦油裂解是在兩段式固定床石英反應(yīng)器中進行的。反應(yīng)器的石英管內(nèi)徑為20 mm，主體長度為900 mm，兩個加熱爐分別對反應(yīng)器上下兩段進行加熱。兩段式反應(yīng)器的溫度分別由加熱爐控制，1 mm 的 K 型熱電偶線分別放在樣品和催化劑的中心位置，使用 PID 控制器來設(shè)定溫度。為了使樣品各處的溫度均勻，在靠近中間熱電偶的地方又安裝了兩個熱電偶，但是這兩個熱電偶是通過每個電爐中間的孔，安裝在反應(yīng)器外面的。在加熱過程中，當(dāng)爐溫小于800oC 時

【參考文獻】

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本文編號：2780972