合成气完全甲烷化工业催化剂的开发及工业试验

对以Ni-La/Al_(2)O_(3)为主要成分的合成气完全甲烷化吨级放大生产催化剂进行表征分析、活性评价和工业放大试验。研究结果表明:放大生产的催化剂中,Ni和La分散均匀,平均晶粒直径小于4 nm,催化剂比表面积为219 m^(2)/g。催化剂在2000 h的小试评价过程中,CO转化率平均为99.2%,CH 4选择性平均为98.3%。在原料处理量为1.2×10^(5)m^(3)/d的工业试验中,经过4段反应后,CO转化率平均为99.8%,CH 4选择性平均为97.1%。

镍基完全甲烷化催化剂的制备及性能评价

采用等体积浸渍法,以易于流化、耐磨损的球形γ-Al_2O_3为载体制备了一系列不同Ni含量的适用于流化床甲烷化的Ni-MgO/Al_2O_3催化剂,在固定床微反装置中考察了催化剂的反应性能,并利用BET、XRD、SEM对催化剂进行表征。结果表明,适宜的Ni负载量为15%,在H_2、CO进料比为3:1,空速为15000 h^(-1),常压、250～700℃条件下,甲烷收率达92.2%;在此基础上考察了温度、压力对所筛选催化剂的影响。研究表明,本工作所制备的催化剂,适宜的甲烷化温度为300～450℃;反应压力为40 atm时,转化率接近100%,选择性在95%以上;增大压力对提高反应性能作用明显。

合成气完全甲烷化固定床反应器数值模拟

以煤制天然气为背景，研究了反应器高径比、进料温度、操作压力、空速、原料气组成对高温甲烷化反应器内部温度和浓度分布的影响。通过建立固定床反应器拟均相二维模型，模拟合成气完全甲烷化过程，采用MATLAB进行数值求解，并与工业侧线试验数据进行对比。结果表明，高径比为2～3时有助于减小热损，可以控制床层热点温度在700℃以下；进料温度升高到400℃，加快了反应速率，导致热点温度过高，接近800℃；操作压力不适宜，直接影响CO的加氢效果；空速由4000提高到16000h^-1时，床层热点显著向反应器出口移动：原料气氢碳HS（H2／（3CO＋4CO2））增大到2，促进CO转化，而水气比由0．19增加到0．4，可以有效控制床层温升，热点温度在650℃左右。相关研究结果为反应器设计和工艺参数的优化提供了依据。

完全甲烷化催化剂的制备及优化

以γ-Al2 O3为载体,NiO为活性组分,MgO和CeO2为助剂,制备出完全甲烷化催化剂,考察了载体中Si物种,MgO和CeO2助剂对催化剂活性的影响,并对甲烷化反应的工艺条件进行了优化。结果表明:添加MgO有利于提高催化剂的高温稳定性,添加CeO2可以抑制CO加氢反应中积炭的产生;催化剂载体中Si物种的存在不利于甲烷化反应;甲烷化反应最佳反应温度为300℃,反应压力为3MPa。

合成气完全甲烷化催化剂技术研究

合成天然气是目前我国热门的能源话题之一,在能源的使用量逐年上升的现实趋势下,研究出新型能源成了科学研究者的新目标,新型的合成天然气有着诸多的优点,需要大量的工作者投入精力,深入研究其催化剂技术。

基于催化剂防护及SNG品质的甲烷化工艺设计

描述了甲烷化过程中发生的主要反应,指出多级循环绝热固定床是适合完全甲烷化的成熟工艺。着重分析了甲烷化催化剂4种失活模式:高温烧结、硫中毒、析碳及羰基镍形成带来的活性流失,指出有效的应对措施是:循环气稀释进气CO反应浓度、进一步深度脱硫、保持高温水汽比及开停车过程N2置换。基于煤基合成气甲烷化过程中所有耗氢反应物质的量的配比平衡,推导了进气组分配比模数公式,提出了以平衡模值为基点建立模数调节区间的方法,端点模值对应SNG最低的质量保证值。实例证明以此方法可得到预期的SNG组分,并验证了所得SNG是一种优质清洁的替代性天然气。