甲烷二氧化碳催化重整

负载型N i基催化剂 负载型Co基催化剂
3.2载体的研究
载体的选择
反应高温进行
对催化剂热稳 定性要求高
既有高温稳定又有 高表面积得载体
最初的载体有：
Al2O3、MgO
发展成为
镁铝尖晶石载体
3.3助剂的研究
碱金属
1
调节催化剂表面酸碱性, 改善对反 应气体的吸附能力；
助剂的选择
碱土金属氧化物
（K2O、MgO 和 CaO 等）
5.催化剂失活与对策研究
当碳的生成速率远大于碳气化速率, 产生 的碳将沉积在催化剂上, 堵塞催化剂毛细 孔道, 导致催化剂失活。
如何提高催化剂的 抗积碳性能？
1、改变载体表面的酸碱度 2、选择性钝化积碳位
3、提高活性金属分散度
用。
2. CH4 - CO2催化重整反应热力学
甲烷二氧化碳重整反应式
CH4+CO2=2CO+2H2
同时伴随
强吸热过程
640℃
逆水汽变换式
CO2+H2=2CO+2H2O
CO2歧化反应式
2CO=பைடு நூலகம்O2+C
820℃
甲烷裂解反应式 700℃
CH4=C+2H2
557℃
3. CH4 - CO2重整反应催化剂研究
稀土金属氧化物
（CeO2、La2O3等）
混合稀土
2 提高金属活性组分的分散度, 抑制 活性组分的烧结; 改变活性组分与载体的相互作
3 用, 提高催化剂的还原能力;
4
调变金属原子的电子密度, 从而影 响催化剂对CH4、CO2 的分子解 离性能等.
4. CH4 - CO2重整反应机理研究
1
Ni基催化剂基础上提出以下重 整机理
含 OH ※ +H※→H2O+2※
CH4→ C※+4H※
无
氧
含
物 CHxO ※ +OH※→ CHxO2 ※+H2※
CO2 →CO +O※
氧
种 参 CHxO ※ → CO※+(X/2)H2
物
O※ + C※ →CO
种
与
3(CO ※ → CO+※)
H※ + H※ →H2
参 与
Rh基催化剂基础上提出以下重整机理
CH4在金属簇上依次发生式
CH4+2※→ CH3※+H※ CH3 ※ +※→ CH2※+H※ CH2 ※ +※→ CH※+H※ CH ※ +※→ C※+H※
CO2吸附分解反应式
CO2+2※→ CO※+O※ C※+O※→ CO※+※ CO※→ CO+※ H※+H※→H2※+※ H※+O※→OH※+※ OH※+H※→H2O※+※ H2O※→H2O+※
甲烷二氧化碳催化重整
学号:s111402007 姓名：梁捷 2011年12月
目录
1.技 术 背 景 概 述 2. CH4 - CO2催化重整反应热力学 3. CH4 - CO2 重整反应催化剂研究 4. CH4 - CO2重整反应机理研究 5.催化剂失活与对策研究
1.技 术 背 景 概 述
甲烷
（CH4 ）
3.1活性组分的研究
3.2载体的研究
催化剂 研究
3.3助剂的研究 • 行
3.1活性组分的研究
贵金属( Pt、Pd、Rh、Ru和
Ir) 催化剂, 具有较高的催化活 性和不易积炭的特性。
贵金属资源有限, 价格昂贵。
催化剂一般采用
VIII族过渡金属
作为活性组分
主要集中于非贵金属
( N i、Co、Cu、Fe)催化剂
一方面, 该过程产生的低H2 /CO (约 为1 )的合成气, 可直接作为进行深度 转化的羰基合成及费托合成的理想原 料, 弥补了甲烷水蒸气重整反应产生
较高H2 /CO 的不足。
另一方面，反应利用CO2 为原料, 减少了CO2 排放, 具有环保意义, 同
时该过程特别适用于富含CO2的天 然气田, 减少了分离CO2 带来的费
甲烷是煤层气和天然
气的主要成分, 同时甲 烷还是导致温室效应的 重要气体。甲烷分子类 似惰性气体电子排列、 立体结构非常对称的分 子结构决定了其在热力 学上非常稳定。
重整( CRM )反应能实 现这两种稳定小分子
的同时活化与转化
二氧化碳 （CO2 ）
二氧化碳作为最稳定
的含碳化合物, 特别是化 石燃料燃烧的最终产物, 也非常稳定。
不同催化反应体系， 机理不尽相同。
2
Rh基催化剂基础上提出以下 重整机理
→ →
→ →
→ →
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→
→ →
Ni基催化剂基础上提出以下重整机理
CH4+※→ CHx※+（4-x）/2H2 2(CO2 +※→CO2 ※）
H2+2※→ 2H2※ 2(CO2 +H※→CO ※+OH※
※表示表面吸附位
含氧物种的参与途径？