畢業(yè)論文封面匯總(編輯修改稿)
2024-11-16 22:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 o 基催化劑是最有希望在 CO2 重整 CH4 反應(yīng)中獲得應(yīng)用的催化劑。然而大多數(shù)催化劑 因極易積碳而失活，故尋求高活性和抗積碳催化劑一直是 CO2 重整 CH4 反應(yīng)研究的重要方向。催化劑的制備方法、制備條件不同，催化劑的性 能會呈現(xiàn)較大的差異，對其重整活性和抗積碳性有 很大影響。在許多情況下，催化劑的各種物理特性，如表面積、粒度、孔隙、孔徑大小、孔徑分布以及晶體 結(jié)構(gòu)，都決定著催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性等。而這些性能往往同制備方法和條件有很大的關(guān)系。催化劑的制備方法到目前為止有很多，如固相燒結(jié)法、浸漬法、共沉淀法、微乳法、溶膠—凝膠法等。助劑的作用表現(xiàn)在以下幾個方面: 調(diào)節(jié)催化劑 表面酸堿性。提高活性組分的分散度。改變活性組分 與載體的相互作用。調(diào)節(jié)金屬原子的電子密度以影 響催化劑對甲烷、二氧化碳分子解離的性能，從而提 高反應(yīng)活性或提高催化劑的抗氧化性能和抗積碳性 能。CH4 － CO2 重整反應(yīng)中添加的助劑一般是堿金 屬、堿土金屬和稀土金屬，最常見的助劑有 Li、La2OCeOMgO、CuO 及 Cao 等。 積碳失活 如表 2所示，圖2 甲烷化過程中可能發(fā)生的反應(yīng)甲烷化過程中主反應(yīng)(1)和(2)生成甲 烷，是強放熱反應(yīng)，加上催化劑、原料氣組成、反應(yīng)溫 度和壓力等因素的影響，反應(yīng)中會伴隨很多副反應(yīng)，其 中反應(yīng)(5)～(8)會造成催化劑床層和反應(yīng)器積碳，積碳主 要發(fā)生在床層入口處和催化劑上部[115]，生成的碳晶須 或聚合碳會沉積在催化劑表面而覆蓋其金屬活性位，阻 塞催化劑載體的孔道，使活性組分與載體分離，不僅造 成催化劑的失活，縮短催化劑壽命，還會增加 [118]直接將水蒸汽通入反應(yīng)裝置 中，通過紅熱的碳與水蒸汽反應(yīng)[反應(yīng)(7),(8)的逆反應(yīng)]，以達到減少積碳的目的，然而加入水會抑制甲烷化主反 應(yīng)(1)和(2)的進行，研究表明，甲烷化反應(yīng)的抑制程度 與加入的水蒸汽量有關(guān)，一般按原料焦爐氣中 CH4 計 算，H2O/CH4摩爾比在(～):1 為宜[9].關(guān)于積碳的產(chǎn)生機理，Czekaj 等進行了詳細的 研究，見圖 3(a)顯示新鮮催化劑表面含鎳的氧化 物和氫氧化物，催化劑表面上的 NiO 和 Ni(OH)2不具催 化活性，只有被 H2還原后的金屬態(tài) Ni 才具有甲烷化催 化活性，而被還原后的催化劑表面除含活性金屬鎳粒子 外，還有金屬鎳和 NiOxHz 混合物組成的粒子團，該粒 子團外層為金屬態(tài)鎳，中間層為 NiOxHz，內(nèi)層與載 體交界面處為 NiAl2O4[圖 3(b)]；甲烷化反應(yīng)一段時間 后，催化劑表面有少量碳化物生成[圖 3(c)]；隨反應(yīng)時 間延長，積碳更嚴重，開始形成碳晶須，然后 Ni 粒子 與載體分離[圖 3(d)]；當積碳被移除時，活性鎳也從載 體上脫落[圖 3(e)].他們認為，催化劑活性降低的原因是 金屬態(tài) Ni 晶格和γAl2O3 晶格不匹配而形成了由 Ni 和 NiCx或 Ni3C 組成的一個薄層界面，造成活性組分鎳與 載體間作用力弱，從而導(dǎo)致具有活性的 Ni 粒子從載體 ，積碳本身對催化劑活性降低影響甚微，因為甲烷化過程中生成的各種碳化物與催化劑表面的 粘附力很弱
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