沈叶婷,　张海涛,　房鼎业,　李　涛

(华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心,上海 200237)



ZrO2/Al2O3复合载体镍基催化剂CO甲烷化反应本征动力学

沈叶婷,张海涛,房鼎业,李涛

(华东理工大学大型工业反应器工程教育部工程研究中心,上海 200237)

采用固定床反应器,研究了复合载体镍基催化剂上的CO甲烷化反应。在温度为250～440 ℃,压力为0.1～2.5 MPa,原料气配比(nH2/nCO)为1.0～4.5的情况下,考察了操作条件对复合载体镍基催化剂甲烷化反应的影响。实验结果表明:CO转化率、CH4的选择性均随着反应温度、反应压力的升高而增加;当反应温度达到340 ℃时,CO转化率最高;当nH2/nCO=3.0时,具有较高的CO转化率和CH4的选择性。通过正交法设计实验,测定了甲烷化反应动力学数据。以双曲型动力学方程建立了以各组分逸度表示的CH4和CO2反应动力学模型,并用最大继承法对参数进行估值,获得动力学参数。残差分析及统计检验表明动力学模型是适宜的。

本征动力学; CO甲烷化; ZrO2/Al2O3载体; 镍基催化剂

天然气是一种高效的清洁能源。随着生活水平和环保要求的提高,国内对天然气的需求与日俱增,天然气供应的缺口正逐年加大,对外依存度快速上升。我国煤炭资源丰富,利用煤制气将丰富的煤炭资源转化成天然气,对我国节能减排、促进能源的可持续发展意义重大[1]。

目前工业应用的甲烷化镍基催化剂大多以γ-Al2O3为载体,而ZrO2/Al2O3复合载体表面和内部均易产生氧空位,所以金属组分的分散度更高[2]。文献[3-4]制备了ZrO2/Al2O3复合载体镍基催化剂,发现ZrO2的引入有助于减小Ni颗粒的尺寸,增加活性中心数目,从而表现出更好的催化性能; 而且相比单一Al2O3载体催化剂,复合载体催化剂更易还原。……