焙燒條件對鎳基甲烷化催化劑性能的影響

郭秋雙，郝毅強，李晨佳，常俊石

（1.河北工業(yè)大學(xué)，天津300130；2.新地能源工程技術(shù)有限公司北京技術(shù)研發(fā)中心，北京100176）

Ni／Al2O3催化劑被廣泛應(yīng)用在甲烷化催化反應(yīng)中［1-2］，MgO的引入可以明顯削弱Ni與載體間的強相互作用［3-4］，提高Ni／Al2O3催化劑的還原度，增加催化劑活性位的數(shù)目。宮立倩［5-6］等發(fā)現(xiàn)焙燒溫度的提高能使甲烷部分氧化制合成氣催化劑的活性組分與載體相互作用增強，形成NiMgO2固溶體和NiAl2O4尖晶石，導(dǎo)致催化劑比表面積降低。提高催化劑的熱穩(wěn)定性，有利于抑制催化劑發(fā)生高溫?zé)Y(jié)。黃海燕［7］等發(fā)現(xiàn)焙燒溫度對活性組分鎳的分散度、鎳晶粒粒度、鎳的還原性能以及催化活性和穩(wěn)定性有很大的影響。

本實驗基于工業(yè)用鎳基甲烷化催化劑Ni-MgO-Al2O3，考察了焙燒溫度和時間對催化劑結(jié)構(gòu)、晶粒度、機械強度、比表面積、孔容、孔徑、還原性能及活性的影響，并采用XRD、BET、H2-TPR、CO脈沖吸附技術(shù)表征催化劑，結(jié)果對甲烷合成催化劑工業(yè)化具有一定的指導(dǎo)意義。

1 實驗部分

1.1 催化劑

選用已成型的工業(yè)甲烷合成催化劑Ni-MgO-Al2O3，各催化劑編號及焙燒條件如表1。

1.2 催化劑性能評價

催化劑的活性評價采用連續(xù)固定床微型反應(yīng)器裝置，將40～60目催化劑顆粒裝填在內(nèi)徑為11mm的反應(yīng)器中部，催化劑裝填量為5mL，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(shù)，在達到800℃時，保持 H2（200mL／min）還原24h，再降溫至反應(yīng)溫度。待系統(tǒng)參數(shù)穩(wěn)定后，通入原料氣，反應(yīng)產(chǎn)物組成由美國安捷倫公司的Agilent 6890N型氣相色譜儀在線測定，分析方法采用校正歸一法。……