1-甲基萘催化蒸汽重整机制研究

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煤热解是一个相对温和的煤结构和组分转变过程,能够产生石油和天然气的替代燃料。热解产物的品质可通过对高温热解蒸气的原位催化提质而得到提高,仅仅需要简单的几步操作就可以获取一些传统石油精炼的产物。煤作为一种极其复杂的混合物,相应的高温煤热解蒸气组分也极其复杂,热解过程和热解蒸气提质过程均涉及极其复杂的反应过程,难以研究其反应机制。因此,本文使用模型化合物1-甲基萘代替真实煤热解蒸气,研究其催化蒸汽重整的反应过程,以指导真实煤热解蒸气催化提质的研究。主要研究内容及成果如下:  (1)采用改良的蒸发诱导自组装法,以P123为模板剂,成功合成了NiO/MgO/Al2O3和CuO/Mg/Al2O3复合材料。经表征,所制备材料具有高度有序的蜂窝状介孔结构,较高的比表面积,以及稳定的尖晶石结构。  (2)进行了催化剂评价,结果表明:温度、Ni含量、S/C比和空速均对反应产物分布有很大影响。经条件筛选,Ni含量为10%的催化剂在775℃、S/C=0.7、SV=3000 mL gcat-1 h-1达到较优效果;1-甲基萘转化率为100%,且全部生成气体产物,CH4收率高达30.1%,CO收率高达65.9%,碳平衡数据高达98.7%。Cu含量为10%的催化剂在800℃、S/C=0.7、SV=3000 mL gcat-1 h-1时效果较优;1-甲基萘转化率为100%,且全部生成气体产物,CH4收率高达24.4%,CO收率高达69.4%,碳平衡数据高达96.8%。  (3)两种催化剂均具有良好的热稳定性和抗积碳性能:其中Ni基催化剂在所有2 h反应后,XRD图谱和还原后的XRD图谱几乎保持一致,没有积碳峰产生;Cu基催化剂在2 h反应后的XRD图谱和还原后的XRD图谱相比,仅新出现了很弱的积碳峰。  (4)两种催化剂在50 h耐受性实验中均表现良好:Ni基催化剂在前12 h反应中能够保持最高活性,且经过减活过程再次稳定时仍保有可观的催化活性;Cu基催化剂在前8 h反应中能够保持最高活性,且经过减活过程再次稳定时仍保有一定的催化活性。通过热重分析,认为活性下降的主要原因是积碳覆盖了催化剂表面部分活性位点。
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