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。世界天然氣儲量有限且分布不均、需求量巨大以及石油價格的不可預測波動等迫使我們必須開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,以我國豐富的煤炭資源為原料,先經(jīng)過氣化得到合成氣,再進行甲烷化反應制合成天然氣（SNG）。煤制天然氣的工業(yè)化有助于平衡我國的能源結(jié)構(gòu),降低對外的天然氣依存度,減小國內(nèi)天然氣供應缺口,以保障國家能源安全。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。因為Ni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,而目前我們國內(nèi)還沒有實現(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,在反應過程中容易因反應熱而使催化劑發(fā)生燒結(jié),進一步導致催化劑迅速失活。因此,開發(fā)具有高穩(wěn)定性的甲烷化催化劑十分必要。我們針對鎂鋁尖晶石（MgAl2O4）負載的Ni催化劑及MgO改性的... 

【文章來源】：廈門大學福建省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：106 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

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

挪識＿??Ｖ；＾?＾－Ａ２?＾Ｖ??圖１．２?Ｎｉ／Ａｈ〇３催化劑表面甲烷化過程的機理［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？段時間后，載體孔道塌陷、??比表面積急劇減小，或是活性組分晶粒聚集、長大，比表面減小的現(xiàn)象。合成氣??甲烷化主反應及副反應，除甲烷分解反應外均是強放熱反應，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，反應體系生成大量??水，通常水的存在會加速燒結(jié)過程。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說明了?ＣＯ氣氛下Ｎｉ微晶上Ｎｉ（ＣＯ）４的形成機??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的形成機理［５９］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｖｏｌａｔｉｌｅ?ｔｅｔｒａ－ｎｉｃｋｄ?ｃａｒｂｏｎｙｌ?ａｔ?ｔｈｅ?ｓｕｒｆａｃｅ?ｏｆ?ｎｉｃｋｅｌ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ??ｉｎ?ＣＯ?ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ?＾５９＼??１．６國內(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。??英國燃氣公司（ＢＧ）開發(fā)了?ＣＲＧ系列催化劑，ＤＡＶＹ公司改進后推出ＣＲＧ－ＬＨ??催化劑，現(xiàn)由莊信萬豐（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??壓力可達３－６ＭＰａ。??德國魯奇公司設計了世界上第一個煤制天然氣工廠（美國大平原合成燃料??廠），魯奇甲烷化工藝采用的是ＢＡＳＦ提供的催化劑Ｇ１，反應溫度在２３０－６００°Ｃ，??反應壓力ｌ－６ＭＰａ。??丹麥ＴＯＰＳ０Ｅ公司的ＭＣＲ－２Ｘ催化劑通過中試

【參考文獻】：
期刊論文
[1]煤制天然氣對降低大氣污染的貢獻分析[J]. 何金昌,李建剛.  化工管理. 2017(03)
[2]煤制天然氣技術(shù)與應用最新進展(待續(xù))[J]. 肖曉愚.  煤炭加工與綜合利用. 2016(10)
[3]對我國煤制天然氣項目發(fā)展的思考和建議[J]. 蘇煉,韋朋.  煤炭加工與綜合利用. 2016(08)
[4]煤制天然氣產(chǎn)業(yè)探討[J]. 李強,張義偉.  遼寧化工. 2016(05)
[5]煤制天然氣經(jīng)濟與技術(shù)分析[J]. 陳建坡,杜翔.  廣東化工. 2015(07)
[6]MgO對Ni/Al2O3催化劑CO甲烷化性能的影響[J]. 楊霞,鄭文濤,汪國高,孫守理,孫琦.  現(xiàn)代化工. 2014(01)
[7]Ni/Al2O3 catalysts for CO methanation: Effect of Al2O3 supports calcined at different temperatures[J]. Jiajian Gao,Chunmiao Jia,Jing Li,Meiju Zhang,Fangna Gu,Guangwen Xu,Ziyi Zhong,Fabing Su.  Journal of Energy Chemistry. 2013(06)
[8]低階煤清潔高效梯級利用關(guān)鍵技術(shù)與示范[J]. 王建國,趙曉紅.  中國科學院院刊. 2012(03)
[9]合成氣甲烷化制替代天然氣熱力學分析[J]. 左玉幫,劉永健,李江濤,李春啟,忻仕河.  化學工業(yè)與工程. 2011(06)
[10]甲烷化催化劑及反應機理的研究進展[J]. 胡大成,高加儉,賈春苗,平原,賈麗華,王瑩利,許光文,古芳娜,蘇發(fā)兵.  過程工程學報. 2011(05)



本文編號：3623687