Ni-MgO-Al-,2-O-,3-催化劑對(duì)高溫焦?fàn)t煤氣中焦油組分的催化轉(zhuǎn)化.pdf

1、焦?fàn)t煤氣是煉焦工業(yè)的主要副產(chǎn)品，含有豐富的氫氣和甲烷，其體積含量分別為55％和27％左右，是一種潛在的廉價(jià)制氫原料。
　　 本文研究的目的是研制一種有效的鎳基催化劑，利用高溫焦?fàn)t煤氣自身的物理熱和化學(xué)熱，直接將焦?fàn)t煤氣中焦油組分轉(zhuǎn)化為小分子氣體，并對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的研究。論文內(nèi)容主要包含以下幾個(gè)方面：
　　 (1)采用共浸漬薄水鋁石(AlOOH)法制備的NiO/MgO/Al2O3催化劑，通過(guò)BET、XRD

2、、SEM和TEM等手段對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，催化劑經(jīng)800℃焙燒后，形成了MgAl2O4或Ni Al2O4尖晶石結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積、孔容以及屬于中孔范圍的孔徑。在800℃的氫氣氣氛下還原，催化劑表面形成均勻分散的金屬Ni的納米晶粒。在經(jīng)1-甲基萘模擬的高溫焦?fàn)t煤氣催化反應(yīng)30h后，催化劑表面的金屬Ni顆粒的尺寸和分散狀況幾乎沒(méi)有變化，顯示催化劑具有非常高的穩(wěn)定性。
　　 (2)成功地將Ni/MgO/Al2O3催

3、化劑應(yīng)用于高溫焦?fàn)t煤氣下焦油催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。系統(tǒng)地研究了以1-甲基萘模擬的高溫焦油組分催化轉(zhuǎn)化的性能?？疾炝舜呋瘎┲苽洹⒎磻?yīng)條件及水碳摩爾比等對(duì)催化劑性能的影響。研究表明，MgO改性的Ni/MgO/Al2O3催化劑能將1-甲基萘將完全轉(zhuǎn)化為小分子的氣體，并具有良好的穩(wěn)定性；反應(yīng)后催化劑的熱重分析表明MgO加入能顯著提高催化劑的抗積炭能力。
　　 (3)研究了H2S對(duì)催化劑性能的影響。首次發(fā)現(xiàn)在Ni/MgO/Al2O3催化劑上，反應(yīng)

4、氣中高濃度H2S氣體能促進(jìn)焦油催化轉(zhuǎn)化為小分子氣體。這可能是由于H2S在Ni表面的可逆吸附形成更適合于重整反應(yīng)的活性位，而阻止中間體CHx(1≤x≤3)形成的碳在金屬中溶解、擴(kuò)散，并形成惰性碳的前驅(qū)體金屬碳化物，從而導(dǎo)致積炭的減少。
　　 (4)提出了高溫焦?fàn)t煤氣中焦油的催化轉(zhuǎn)化機(jī)理，給出高溫低水常壓體系中焦油組分催化裂解反應(yīng)模型。模型認(rèn)為焦油轉(zhuǎn)化主要包含二個(gè)反應(yīng)：焦油水蒸氣重整反應(yīng)和一氧化碳甲烷化的反應(yīng)。焦油重整反應(yīng)生成CO和