助剂和制备方法对钌基氨合成催化剂活性与甲烷化的影响

【摘要】：本文采用N2物理吸附、CO化学吸附、XRD、XPS以及XRF等试验手段，对碳载体和钌催化剂进行一系列表征。并在一定温度和压力下，研究了活性炭载体的不同处理条件、不同还原方法，以及载体、助剂对钌基氨合成催化活性和甲烷化的影响。 结果表明，Cl－的存在对以Al2O3为载体的催化剂活性影响很大，对以活性炭为载体的催化剂影响较小。用水合肼作为还原剂，对催化剂进行液相还原能干净地除去以RuCl3为Ru前驱体而引入的Cl－，同时能防止还原后催化剂在大气气氛中的烧结，保持金属钌较高的分散度。而用H2进行气相还原的催化剂，催化剂上残留着较多的Cl－，同时当催化剂暴露在大气中时，活性金属粒子容易被烧结，使催化剂的活性降低。 高温处理能使活性炭部分石墨化，但处理后活性炭的比表面和比孔容急骤下降。经过氧化扩孔处理，能使热处理活性炭的多孔性得到不同程度恢复。活性炭被处理的温度越高，以它作为载体的催化剂甲烷化程度就越低，氨合成活性越高。对活性炭处理温度过高，其比表面和比孔容难以恢复，因而不适合作为载体。因此对活性炭的热处理温度有一个最佳值，此值约为1800℃。 各种助剂对氨合成反应的促进机理是不一样的：碱金属直接促进N2的解离吸附，碱土金属是通过氢吸附诱导促进N2解离吸附，而稀土氧化物是通过对消除氢的抑制作用而使合成氨速率有所提高。 碱金属与碱土金属对催化剂活性的促进效果与它们的电负性密切相关，电负性越小，则促进效果越好。 在反应温度下，KOH能很好地铺展在催化剂表面，促进甲烷化反应；而BaO和Sm2O3跟催化剂的接触角大，不能润湿催化剂，对甲烷化影响不大，而且它们能覆盖催化剂的部分甲烷化活性位，降低甲烷化反应活性。 多助剂对催化剂的促进效果比单助剂好，助剂中含有K和Ba的催化剂活性都比较高。但含K助剂的Ru/AC催化剂，在高温下比较容易发生甲烷化反应，因而含K催化剂的氨合成反应温度最好控制在425℃以内。 【关键词】：钌 氨合成 甲烷化 助剂 活性炭
【学位授予单位】：福州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TQ113.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 文献综述9-28
• 1.1 前言9
• 1.2 氨合成反应的热力学和动力学9-12
• 1.2.1 氨合成反应的热力学9-11
• 1.2.2 氨合成反应的动力学11-12
• 1.3 铁系氨合成催化剂的研究与进展12-15
• 1.3.1 早期的氨合成催化剂12
• 1.3.2 铁系氨合成催化剂12-15
• 1.3.2.1 单活性金属-铁系氨合成催化剂13-14
• 1.3.2.2 铁钴氨合成催化剂14
• 1.3.2.3 含稀土的铁系氨合成催化剂14-15
• 1.4 钌系氨合成催化剂15-24
• 1.4.1 钌基催化剂的母体化合物16-18
• 1.4.2 助剂18-20
• 1.4.3 钌系氨合成催化剂的载体20-24
• 1.4.3.1 活性炭载体21-22
• 1.4.3.2 氧化物载体22-24
• 1.4.3.3 其它载体24
• 1.5 活性炭的甲烷化24-27
• 1.6 课题的选择和方案设计27-28
• 第二章 试验部分28-36
• 2.1 主要试剂及仪器设备28-29
• 2.1.1 主要试剂28
• 2.1.2 主要仪器和设备28-29
• 2.2 活性炭载体的预处理29
• 2.2.1 活性炭的热处理29
• 2.2.2 活性炭的氧化扩孔处理29
• 2.3 钌催化剂的制备29-30
• 2.4 催化剂的活性评价30-32
• 2.5 催化剂的表征32-35
• 2.5.1 N2物理吸附32-33
• 2.5.2 CO化学吸附33-34
• 2.5.3 H2-TPD34-35
• 2.6 甲烷含量的测定35
• 2.7 光电子能谱试验35-36
• 第三章 不同还原方法制备的氨合成催化剂36-42
• 3.1 引言36
• 3.2 不同还原方法对Al2O3载钌催化剂氨合成活性的影响36-39
• 3.2.1 催化剂的制备37
• 3.2.2 催化剂的活性37-39
• 3.3 不同还原方法对活性炭载钌催化剂活性的影响39-41
• 3.3.1 以活性炭为载体的催化剂制备39
• 3.3.2 催化剂的活性39-41
• 3.4 小结41-42
• 第四章 活性炭的预处理对催化剂性能的影响42-53
• 4.1 引言42
• 4.2 活性炭载体42-44
• 4.3 活性炭载体甲烷化的研究44-50
• 4.3.1 在恒温恒压下活性炭甲烷化速率与时间的关系44-45
• 4.3.2 不同活性炭载体的甲烷化情况45-46
• 4.3.2.1 不同活性炭载体的比表面和孔结构45-46
• 4.3.2.2 不同活性炭的甲烷化情况46
• 4.3.3 活性炭的石墨化46-47
• 4.3.4 石墨化对活性炭表面织构的影响47-48
• 4.3.5 活性炭的扩孔处理48-49
• 4.3.6 活性炭石墨化对其甲烷化的影响49-50
• 4.4 活性炭载体石墨化对催化剂活性的影响50-52
• 4.4.1 载体的不同处理温度对催化剂活性的影响50-51
• 4.4.2 不同活性炭的石墨化对催化活性的影响51-52
• 4.5 小结52-53
• 第五章 不同助剂对氨合成催化剂性能的影响53-72
• 5.1 引言53
• 5.2 不同助剂对催化剂氨合成活性的影响53-58
• 5.3 Ru对催化剂甲烷化的影响58-60
• 5.4 单一助剂对甲烷化的影响60-66
• 5.4.1 助剂对活性炭甲烷化的影响60-62
• 5.4.2 助剂对催化剂的甲烷化的影响62-63
• 5.4.3 助剂添加量对甲烷化的影响63-65
• 5.4.3.1 K添加量对催化剂甲烷化的影响63
• 5.4.3.2 Ba添加量对催化剂甲烷化的影响63-64
• 5.4.3.3 Sm添加量对催化剂甲烷化的影响64-65
• 5.4.4 不同助剂对催化剂高温稳定性的影响65-66
• 5.5 双助剂和多助剂对催化剂活性和甲烷化的影响66-67
• 5.6 温度对含不同助剂的催化剂的活性和甲烷化的影响67-69
• 5.7 压力对含不同助剂催化剂的活性和甲烷化的影响69-70
• 5.8 小结70-72
• 结 论72-74
• 参考文献74-78
• 作者简介78-79
• 致谢79

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

Ni催化剂上CO甲烷化动力学的研究    高锦春,朱卓群,陈霭璠

La_2O_3在镍系甲烷化催化剂中的助剂作用    安智华,郝茂荣,张俊卿,那树人

镍基催化剂上变换—甲烷化反应机理的研究    伏义路,李锡青,徐小云

La_2O_3对天然气蒸汽转化Ni/α-Al_2O_3催化剂性能的影响    胡泽善,张量渠,郭慎独

CO在担载Ru催化剂上的吸脱附作用及其表面加氢反应    徐慧珍,施介华,王利盛,吕丽昕

稀土氧化物在Fe_(1-x)O基氨合成催化剂中的作用规律    季德春,李小年,傅冠平,刘化章

活性炭负载钌基氨合成催化剂的制备和催化活性    王晓南,朱虹,夏伟琴,刘化章

氧化铝负载钌基氨合成催化剂的制备条件及载体改性    张新波,李小年,霍超,岑亚青,祝一锋,刘化章

活性炭载体的微波处理对氨合成催化剂Ru/C催化性能的影响    郑晓玲,傅武俊,俞裕斌,林建新,魏可镁

用水合肼还原的Ru/AC氨合成催化剂的制备    王榕,魏可镁,林建新,俞秀金,毛树禄

EA—1型氨合成催化剂使用说明书    

氨合成催化剂快速还原实践    李道垂;

浙江工业大学工业催化研究所    

氨合成催化剂的研究开发与进展    陈建军,黄传荣,甘世凡

国内外氨合成催化剂技术进展    荣德显

ZA—1型氨合成催化剂使用说明书(讨论稿)    

A_(110—2)型氨合成催化剂的研制与使用    

氨合成催化剂在线使用中的维护    冯捷

关于氨合成催化剂升温还原方法的讨论    陈林祥

略谈氨合成催化剂的还原    侯心荣;

粉末X射线衍射法鉴定低温氨合成催化剂晶体化合物    李瑞峰;王刚;李建忠;王伟众;包世星;李响;

钌基氨合成催化剂工业化中的几个问题    刘化章;韩文峰;李瑛;岑亚青;

合成气压缩机润滑油对氨合成催化剂和系统的影响及解决思路    戴广来;高玉新;王涛;

NC型轴径向氨合成塔及A110-4、A201型氨合成催化剂工业应用    康亚立;何闯;王兵;

活性炭的预处理对Ru／C氨合成催化剂的影响    韩文锋;朱虹;柴海芳;刘化章;

Fel-xO基氨合成催化剂的WRBFN模型    郑启富;刘化章;唐浩东;韩文锋;

粉末X射线衍射法鉴定氨合成含钴熔铁催化剂晶体化合物    李瑞峰;王刚;李欣;包世星;董宝钧;李响;

钌系氨合成催化剂将工业应用    赖长春

发挥“产学研”优势 提高企业竞争实力    陈昌发

化肥：重在节能减排资源利用    

催化与升华    林万金

增强服务意识 促进科技成果转化    华文 刘珺

南化催化剂厂力拓出口业务    张天铭

福大化工学院五大成果效益好    记者蒋建科

氮肥协会评出16项行业支撑技术    氮协

钌基氨合成催化剂载体活性炭甲烷化反应机理及其抑制的研究    祝一锋

球形Fe_（1-X）O基氨合成催化剂性能研究    王利魁

新化氨合成装置（Ⅰ套）的运行模拟与优化分析    解光燕

不同母体铁氧化物氨合成催化剂的H_2-TPD研究    柳彩波

活性炭结构和表面性质及其负载钌基氨合成催化剂的研究    赵波

氧化铝负载钌基氨合成催化剂的研究    张新波

氨合成废催化剂的回收利用研究    严中华

新型氨合成催化剂Amomax-10/10H的应用研究    尤永平

Ru/CeO_2氨合成催化剂的制备与表征    罗小军

以氧化物为载体的钌基氨合成催化剂研究    李瑛

氨合成催化剂的微结构及助剂分布对其性能的影响    金一凡