甲烷蒸汽补碳转化制甲醇合成气催化剂的研究

摘要

甲烷蒸汽补加二氧化碳催化转化制合成甲醇合成气的研究在国内外都引起了高度重视,一方面它可以利用取之不尽、对大气环境造成温室效应的CO<,2>,使之转化为有用的碳源,达到调节合成气中H<,2>/CO比例的目的;另一方面可以降低甲烷消耗,从而降低合成气成本,使甲醇产品更具市场竞争力.作者对目前国内生产研制的三种较好的催化剂Z412W、Z413W和CN-16YQ进行了评选,以正交试验表L<,16>(4<'5>)安排试验,考察温度、空速、CO<,2>/烃碳、H<,2>O/烃碳四种因素对这三种催化剂,用于制合成甲醇的合成气催化反应的影响,找出最优反应条件和评选出这三种催化剂中活性、强度、抗析炭能力、抗毒性、水碳比等综合因素最好的催化剂.另外,在磁力搅拌内循环无梯度反应器中,采用正交表L<,25>(5<'6>)安排试验,考察温度、甲烷流量、CO<,2>/烃碳、H<,2>O/烃碳四种因素对Z412W催化剂反应的影响,并且进行在3.0MP<,a>下运行300h以上的寿命考核,并考察了该催化剂的最佳工艺操作参数.在磁力搅拌内循环无梯度反应器中,采用正交表L<,25>(5<'6>)安排试验,压力3.0MP<,a>下,以温度、甲烷流量、CO<,2>/烃碳、H<,2>O/烃碳四种因素为影响因素,考察Z412W催化剂反应的宏观动力学情况,得到了在温度650~850℃范围内的宏观动力学方程式,由甲烷转化速率方程可以看出,对甲烷转化速率影响很大的是甲烷和水蒸气的量,适当增大水碳比有助于提高甲烷的转化速率.

目录

文摘

英文文摘

1前言

2合成甲醇合成气的制备

2.1以甲烷为原料制造合成气

2.1.1甲烷蒸汽转化法

2.1.2甲烷水蒸汽催化转化的主要工艺

2.1.3甲烷水蒸汽补碳制甲醇合成气研究现状

2.1.4本研究的目的

3 Z型催化剂的试验测试

3.1实验所用的原料及仪器

3.2测试装置及流程

3.3催化剂评选试验方法

3.3.1评选试验

3.3.2催化剂评选初选测试

3.3.3催化剂细选试验

3.4内循环无梯度反应测试评选结果

3.5 Z412W催化剂寿命试验

4宏观动力学模拟

4.1反应宏观动力学的研究

4.1.1宏观动力学测试流程

4.1.2宏观动力学测试的试验设计

4.2测试数据及处理

4.2.1数据处理方法

4.2.2宏观动力学方程式的建立

5结论

参考文献

研究生期间发表论文

声明

致谢

附录1催化剂活性初选测试数据表

附录2催化剂活性细选测试数据表

附录3催化剂活性细选测试数据表

附录4催化剂活性细选测试数据表

附录5催化剂活性细选测试数据表

附录6催化剂活性细选测试数据表

附录7催化剂活性细选测试数据表

附录8催化剂活性细选测试数据表

附录9催化剂活性细选测试数据表

附录10催化剂活性细选测试数据表

附录11催化剂活性细选测试数据表

附录12催化剂活性测试数据

附录13催化剂活性衰减考核测试数据

附录14齐鲁Z412w甲烷转化补碳宏观动力学数据

附录15计算方法

附录16分析测试结果报告

附录17催化剂析碳量测试图