工藝條件對鎳基甲烷化催化劑積碳的影響

劉 偲，高明月，李晨佳，?？∈?/p>

（河北工業大學化工學院，天津 300130）

近年來，鎳基催化劑成為甲烷化催化劑的發展方向。鎳基合成甲烷催化劑具有高的反應活性，但在使用過程中容易積碳造成穩定性差［1］。目前，大部分研究工作集中在催化劑本身的選擇和對催化劑的改性，對于改變工藝條件以降低碳的生成，從而降低催化劑的積碳率，延長催化劑壽命的研究很少。本工作基于工業用鎳基甲烷化催化劑Ni-MgO-Al2O3，分別考察了氫碳比、水蒸氣加入量、操作壓力等工藝條件對催化劑積碳的影響，分析了催化劑積碳的原因，對于煤制天然氣大型工業生產工藝具有一定的理論指導意義。

1 實 驗

1.1 模擬合成氣組成

原料氣為模擬焦爐氣（簡稱焦爐氣），體積分數：H254.30%，CO 7.90%，CO22.87%，CH434.92%；模擬工業生產煤氣化后進入甲烷合成反應器入口合成氣（簡稱煤基合成氣），體積分數：H238.98%，CO 6.61%，CO22.91%，CH451.49%。

1.2 催化劑的評價

選用已成型的工業合成甲烷催化劑Ni-MgO-Al2O3，其活性評價采用連續固定床微型反應器裝置。取40～60目催化劑顆粒裝填在內徑為11mm反應器中部，催化劑裝填量為3mL，催化劑床層的上下兩端均填充石英砂。在N2氣氛下升到所需壓力，利用程序升溫技術，在達到573 K時，保持H2氣氛（流量200mL／min）還原120 min，再升溫至反應溫度。待系統參數穩定后，通入反應氣體，反應產物組成由美國安捷倫公司生產的Agilent 6890N型氣相色譜儀在線測定，分析方法采用校正歸一法。評價裝置如圖1所示。

圖1 催化劑評價實驗裝置流程示意

反應評價條件：反應空速4000h-1，反應壓力2.0MPa，反應溫度620℃，反應時間48h。……