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烷烃催化转化制氢气/合成气的研究

烷烃催化转化制氢/合成气过程是目前为燃料电池提供燃料的重要途径之一。本论文首先对适用于高温高空速烷烃部分氧化催化剂的制备进行了研究。结果表明,以溶胶凝胶技术合成的金属负载独石催化剂中催化剂层与独石之间结合紧密,活性金属与载体之间具有较强相互作用,克服了以前金属负载独石催化剂所存在的活性金属流失的问题,在反应中具有良好稳定性和抗积碳性能。另外,以正庚烷作为长链烷烃的代表,分别对正庚烷的部分氧化,水蒸汽重整,混合自热重整制氢/合成气反应进行了系统的研究。发现长链烷烃催化转化过程中气相反应不可避免,所产生的烯烃容易导致催化剂积碳,因此具有较好抗积碳性能的催化剂是这一过程能够稳定进行的保证。研究表明,NiLiLa/γ-Al_2O_3催化剂具有较好热稳定性和抗积碳性能,并对长链烷烃的催化转化过程具有优异的反应性能,即使在有水存在的条件下,也能够保持良好的热稳定性。本论文还对长链烷烃的催化转化机理进行了简单的推断,认为长链烷烃的催化转化机理  (本文共188页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

流化床甲烷临氧CO_2重整制合成气镍系催化剂研究

甲烷等低碳烷烃的催化转化制合成气是目前比较有应用前景的利用途径之一。甲烷临氧CO_2重整制合成气反应是一个绿色工艺过程,不仅为天然气的合理利用及缓解温室气体排放提供了有效的解决途径,而且可以利用甲烷氧化反应所产生的热量以供给重整反应过程,实现了部分自热重整过程。流化床甲烷临氧CO_2重整工艺不仅克服了传统固定床甲烷部分氧化反应中的催化剂床层过热和活性组分烧结问题,同时,由于氧气的加入,有效地避免了单纯甲烷二氧化碳重整反应过程中的积碳问题。通过改变原料气的配比,可以调节产物中的H_2/CO比以适应不同后续工艺的需要。本文采用适合流化床工艺的高耐磨强度的工业微球硅胶作载体,镍为主要活性组分,着重开展了流化床甲烷临氧CO_2重整制合成气催化剂体系及反应工艺研究,得到的主要结果如下:采用碱土金属氧化物改性SiO_2负载镍活性组分制备出复合氧化物催化剂,在流化床甲烷临氧CO_2重整制合成气反应过程中,甲烷的转化率接近热力学平衡值,得到相对...  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)

煤层甲烷经合成气制液态烃的研究

在我国煤炭开采过程中,每年有大量抽放煤层甲烷(又称煤矿瓦斯)未经利用而被直接排放到大气中,既浪费了资源,又污染了环境。本论文对抽放煤层甲烷经合成气制液态烃过程进行了研究,以期为抽放煤层气的化工利用寻找一条切实可行的途径。论文根据抽放煤层气的组成特点,首次提出了直接以含有空气和CO_2 的抽放煤层气为原料,利用甲烷空气部分氧化与CO_2 重整耦合反应制备廉价合成气的方法,并对此过程进行了深入研究。依据碱性载体和小金属粒子有利于提高催化剂抗积碳性能的原则,制备了Ni_xMg_(1-x)O 固溶体催化剂,重点考察了催化剂的制备条件及反应条件对其性能的影响。结果表明,利用CH_4-Air-CO_2 以及CH_4-Air-CO_2-H_2O 反应可成功制备H_2/CO 比为1~_2 的合成气,Ni_xMg_(1-x)O 固溶体催化剂具有良好的活性和稳定性。论文还采用由模拟抽放煤层气经CH_4-Air-CO_2-H_2O 反应制备的含有大量...  (本文共153页) 本文目录 | 阅读全文>>

华南理工大学
华南理工大学

甲烷、二氧化碳和氧气催化氧化重整制合成气镍基催化剂的研究

由甲烷制合成气是对天然气的综合合理利用的有效途径之一。甲烷部分氧化制合成气和甲烷二氧化碳重整制合成气的反应是当前的研究热点。甲烷的部分氧化为一放热反应,甲烷二氧化碳重整为一吸热反应,将二反应耦合起来不仅可实现能量的有效利用,在一定程度上调节产物的CO/H_2比,并可抑制积炭,在工业上有现实的意义。本论文在参考相关文献的基础上,对甲烷、氧气和二氧化碳催化氧化重整制合成气镍基催化剂进行了研究。本研究针对反应体系特点,设计了催化剂组成,通过常压固定床反应器对催化剂进行活性评价与筛选,就筛选出的催化剂的适宜的工艺操作条件进行了考察,并对催化剂积炭行为进行了深入的研究。最后,利用现代测试技术,如XPS、XRD、TPR、TG、SEM等,表征了催化剂表面的物化性质,与活性相关联,探讨了催化剂活性-组成-结构之间的相互关系,初步探讨了反应途径和反应机理。通过对催化剂活性评价,筛选出组成为12%Ni-5%Ce-3%Mn-2%Li/γ-Al_2O_...  (本文共139页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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甲烷二氧化碳重整制合成气负载钴催化剂的研究

甲烷二氧化碳重整制取合成气反应,不仅为天然气资源的合理利用及缓解温室气体排放量提供了有效的解决途径,还因其为一可逆的强吸热过程,可作为能量传输系统,用来贮存太阳能、核能等。因而,近年来引起全世界学术界及工业界的广泛关注。该过程工业化的一个关键性问题,就是高活性、高稳定性实用型催化剂的研制开发。目前大量的研究集中于贵金属及镍基催化剂。前者价格昂贵,后者因积炭严重稳定性差。本论文重点对Co催化剂体系进行研究,经过合理设计,得到了一系列既具有优良的催化活性,又有独特的抗积炭性能的Co催化剂。第二章研究载体对钴催化剂结构、性能的影响。结果表明,金属与载体之间相互作用的强弱是影响催化剂性能的重要因素。由于金属-载体相互作用的不同,Co/SiO_2、Co/Al_2O_3和Co/HZSM-5催化剂在催化活性、稳定性和失活机理等方面表现出明显的差别。首次发现HZSM-5是甲烷二氧化碳重整钴催化剂的一种优良载体。与Co/HZSM-5相比,Co/S...  (本文共154页) 本文目录 | 阅读全文>>

四川大学
四川大学

甲烷部分氧化同时制取乙烯和合成气的研究

随着石油资源的日益匮乏,储量丰富的天然气资源的开发和利用引起了广泛的关注。甲烷是天然气的主要成分,目前甲烷的化学利用比较成熟的是间接转化法,即先从甲烷制合成气,再由合成气制备各种化工原料和油品。间接转化法存在诸多缺点:能耗大、流程复杂、生产成本高。甲烷直接转化法可以一步得到有机化工产品,具有很大的吸引力。但是甲烷堪称结构上最稳定的有机分子,它的活化比其他烃类困难,特别是目标产物的反应活性往往比甲烷高得多,导致产物的选择性维持在较低的水平。因此很有必要寻找新的甲烷转化和利用途径。本文提出把甲烷氧化偶联与部分氧化(和二氧化碳重整)制合成气有机地结合起来,通过催化剂的选择和反应条件的控制,使各反应相互促进,同时生成乙烯和合成气。产物混合气可用于制造丙醛、丙酸或丙醇等价值更高的精细化工产品(由乙烯与合成气制丙醛进而制取丙醇或丙酸均已有成熟的技术)。由此实现甲烷和二氧化碳的增值利用。我们首先研究了甲烷、二氧化碳和氧气三组分反应体系。分别以...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>