工业低镍催化剂上天然气—CO2—水蒸气和氧化转化制备合成气的研究.pdf

8天然气化工200t年第26卷

史克英，宫丽红，商永臣!．魏树权，徐国林!，韦永德
cl哈尔滨工业大学应用化学系，暗尔滨1500012暗尔滨师范大学化学系。哈尔滨150080

摘要：假设密置单层排布模型，在理论上探讨了高温、高压下低镍催化剂应用的可行性。并采用低比表面积工业
Ak(]3载体，经Cc432_和MgO改性研制工业低镍HSD2催化剂。HSD2催化剂在l123K、10MPa下，与天然气、氧
气、二氧化碳、水蒸气转化制台成气反应体系在n(natura[gas)(0)(o2)：(H^O)=l：01：0．3：l3，空速为
GHSV=i1822R条件下连续反应125h，C转化率始终保持在90％～94％，的选择性为94％～96％左右。较相同
镍含量的N一Aj!催化剂活性高，稳定性和抗辊炭性强=
关键词：工业低镍催化剂；活性；稳定性；抗积炭性
中图分类号：06433文献标识码：A文章编号：10019219(2001)o5．0804

0前言1试验部分

烃类水蒸气转化的工业催化剂一般均采用较Il催化剂制备
高镍含量(如CN一16催化剂氧化镍质量分数大采用高机械强度的工业车轮状A12()3载体
于16％_l)。水蒸气的消炭能力强，即使在高温(16mm×8mm)，以硝酸镍、硝酸铈、硝酸镁为原
高压下，采用高镍负载量的催化剂亦很少积炭料，采用常规浸渍法制备了一系列质量分数不同
丽二氧化碳的消炭能力远低于水蒸气，因此在天的镍及其改性催化剂，其中低镍催化剂镍的质量
然气一二氧化碳反应体系中存在严重的积炭问分数为(Ni)=30％～60％
题-0J。在高温、高压条件下积炭较常温常压更1．2催化剂性能考察
严重。为提高催化剂的抗积炭性和高温热稳定催化剂反应性能评价在自装多功能固定床流
性，工业催化剂应采用低比表面积的载体和低镍动装置上进行，反应器为圆筒式钢管。催化剂床
负载量的催化剂。层处于管式炉的恒温区。催化剂反应前通H2在
本工作采用低比表面积、高机械强度(侧压破7001C还原30min．引人原料气，控制不同压力进
碎强度达264N／n1)的工业车轮状Ab载体、行反应。产物采用气相色谱分析。以甲烷的转化
研究制备了工业低镍催化剂(镍质量分数为3％率和干基产物中(CO+)的摩百分含量来表征

～
6％)。通过添加稀土氧化物CeO2等助剂对催化剂的活性。
载体进行改性，增加镍的分散度，提高催化剂的抗1．3催化剂的表征
积炭性能，并考察了，压力对催化剂活性和稳定性
采用ESCALABMK—llX光电子能谱研究催
的影响。制备出的合成气R值为2．0～205，
化剂表面性质。采用M[cmmeriticsInstrument公
适台于制甲醇。研究表明，经CeO2和M)改性司ASAP2000比表面测定仪测工业车轮状口一
的工业低镍HSD一2催化剂具有很好的活性、稳
Al，载体的比表面积。结合程序升温还原
定性和工业开发前景。
(耵碾)技术研究活性组份和载体之间的相互作用。

2结果与讨论
收稿日期：2001—05．16；基金来源：黑龙江省自然科学基金
孽助项目(明8o7)；作者简介：史克英，女，l965年生博士2．1压力对镍基催化剂活性的影响
]=0
考察镍质量分数分别为4％、6％、917％的3

第5期史克英等：工业低镍催化剂上天然气二氧化碳水蒸气和氧气转化制备合成气的研究9

种催化剂在不同压力下的催化活性，结果见表l。一二氧化碳反应体系中，为防止催化剂积炭，催化
从表1看出，随压力增大，催化剂活性均明显下剂中镍的质量分数不宜过高(应低于917％)。
降，在低压下3种催化剂活性相近，但随压力增从一般意义上讲，活性组份的质量分数越高，催化
大，镍质量分数为6％和9．17％的催化剂活性相剂表面活性中心数越多。但活性中心数多并不等
近，且优于质量分数为4％的催化剂。917％Ni／于活性组份的分散度一定会增大。活性组份的分
Al2催化剂因积炭而部分粉碎。为提高催化剂散情况受其比表面积、孔结构和吸水率的影响。
的抗积炭性和稳定性，将a—Al2载体加入c、
MgO助剂，对载体进行改性。然后负载9．17％
的镍，考察改性镍基催化剂的活性。

表l不同镍负载量催化剂在不同压力下的活性

Table1InfhleneeofNiIo,~dings0．】acti,A0fcat,~lystat

diferentort~lre

P：MPa

圊1压力对Ce改性催化剂活性的影响

F．1Inflll~nee0fpre~re0nacidity0f吩tal
反应条件：丁=1123K；GHSV=11822hI7I(natural譬as)：
lI10dined时
”(CO2)：”()(H^O)=l：0l0313；*以产物中
(+CO)的体积分数表示催化剂的