甲烷二氧化碳催化重整.ppt

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）,二氧化碳（CO2）,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。,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。,重整(CRM)反应能实现这两种稳定小分子的同时活化与转化,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,强吸热过程,同时伴随,CO2+H2=2CO+2H2O,2CO=CO2+C,CH4=C+2H2,逆水汽变换式,CO2歧化反应式,甲烷裂解反应式,640,820,700,557,3.CH4-CO2重整反应催化剂研究,3.1活性组分的研究,3.2载体的研究,3.3助剂的研究,3.1活性组分的研究,催化剂一般采用VIII族过渡金属作为活性组分,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。,主要集中于非贵金属(Ni、Co、Cu、Fe)催化剂,负载型Ni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,3.3助剂的研究,助剂的选择,碱金属,碱土金属氧化物（K2O、MgO和CaO等）,稀土金属氧化物（CeO2、La2O3等）,混合稀土,提高金属活性组分的分散度,抑制活性组分的烧结;,调节催化剂表面酸碱性,改善对反应气体的吸附能力；,1,2,改变活性组分与载体的相互作用,提高催化剂的还原能力;,3,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.,4,4.CH4-CO2重整反应机理研究,不同催化反应体系，机理不尽相同。,Rh基催化剂基础上提出以下重整机理,Ni基催化剂基础上提出以下重整机理,1,2,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+22H2,2(CO2+HCO+OH,表示表面吸附位,含氧物种的参与途径？,含氧物种参与,无含氧物种参与,OH+HH2O+2,CHxO+OHCHxO2+H2,CHxOCO+(X/2)H2,3(COCO+),CH4C+4H,CO2CO+O,O+CCO,H+HH2,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,CO2吸附分解反应式,CH4+2CH3+H,CH3+CH2+H,CH2+CH+H,CH+C+H,CO2+2CO+O,C+OCO+,COCO+,H+HH2+,H+OOH+,OH+HH2O+,H2OH2O+,5.催化剂失活与对策研究,如何提高催化剂的抗积碳性能？,当碳的生成速率远大于碳气