共沉淀法制备载体及催化剂用于耐硫甲烷化的性能研究

作     者：贺嘉 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李振花

授予年度：2014年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 081705[工学-工业催化] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：耐硫甲烷化 共沉淀法 ZrO2-Al2O3复合载体 MoO3/ZrO2催化剂 

摘      要：煤制天然气的核心技术是合成气的甲烷化过程。采用耐硫甲烷化工艺可实现煤制天然气短流程工艺，而开发高活性的耐硫甲烷化催化剂是其关键技术。 本文采用共沉淀方法制备了不同的复合氧化物载体，通过浸渍法制备了钼基催化剂。通过活性评价和表征，发现ZrO2-Al2O3复合载体效果最佳。对于ZrO2-Al2O3复合载体，进一步考察了三种不同制备方法（浸渍法、沉积沉淀法和共沉淀法）的影响。结果表明，共沉淀法制备的ZrO2-Al2O3载体负载Mo物种后，催化剂的耐硫甲烷化活性最高，且ZrO2的适宜含量为15wt.%，此时载体表面活性Mo物种的分散度和无定型程度最高。在25%ZrO2-75%Al2O3上考察了钼载量及助剂的影响。结果表明，当MoO3的负载量接近其单层分散阀值为20wt.%时，催化剂的活性最高;助剂NiO或CoO对催化剂的稳定性有明显的改善作用。 与传统的浸渍法相比，共沉淀法可使钼组分在较大的负载量下保持较高的分散度，因此论文还采用共沉淀法制备了MoO3/ZrO2催化剂。结果表明，MoO3的最佳负载量为25wt.%。进一步考察了水浴温度对催化剂耐硫甲烷化性能的影响，发现当水浴温度为65oC或85oC时，催化剂的耐硫甲烷化活性相当且均高于45oC制得催化剂的活性。另外，与共沉淀法制得的MoO3/Al2O3催化剂相比，MoO3/ZrO2催化剂具有较高的耐硫甲烷化活性，这是由于MoO3/ZrO2催化剂表面具有更多数量的活性Mo物种且其分散度较高。通过考察反应温度对MoO3/ZrO2催化剂耐硫甲烷化性能的影响，发现催化剂的活性随着反应温度的升高逐渐增加，甲烷的选择性也随之增加。