低溫甲烷化催化劑；研究進展

        天然氣作為一種清潔、安全、高效的能源，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，其生產(chǎn)和利用越來越受到人們的重視，大力發(fā)展甲烷化工藝技術，對改變我國“富煤、貧油、少氣”的能源結構特點，具有重要意義。低溫甲烷化反應與高溫甲烷化反應相比，其操作成本較低且能源損耗較少，不僅節(jié)約了能源損耗，同時提高了設備的安全性和穩(wěn)定性[，因此低溫甲烷化催化劑在石油工業(yè)、化肥工業(yè)中得到了越來越多的應用。本文對低溫甲烷化催化劑的載體和助劑進行了綜述，分析了載體和助劑對催化劑性能的影響，為了低溫甲烷化催化劑的研究與應用提供參考。

  1.載體的研究

        載體作為催化劑的主要組成部分，影響著催化劑的機械強度、穩(wěn)定性、比表面積等。因此，對載體的研究顯得尤為重要，通過對催化劑載體的研究有助于提高催化劑的性能。

        γ- Al₂O₃由于具有較大的比表面積和微孔結構，常用于低溫甲烷化催化劑中作為載體，選擇不同結構的Al₂O₃對Ni基催化劑的活性與壽命影響較大。白云星等人選用了γ- Al₂O₃（介孔）和γ- Al₂O₃（納米顆粒）作為催化劑的載體，采用等體積浸漬法分別制備了15%Ni/γ- Al₂O₃（介孔）和15%Ni/γ- Al₂O₃（納米顆粒）的催化劑，并在漿態(tài)床反應器中對煅燒還原后的樣品進行評價。實驗說明15%Ni/γ- Al₂O₃（納米顆粒）具有更高的活性和CH₄選擇性。主要是因為催化劑中的氧化鋁納米顆粒通過與金屬Ni結合而相互聚集，金屬鎳顆粒之間被氧化鋁納米阻隔，防止了催化劑的燒結。孟凡會等人研究了γ- Al₂O₃載體的結構對低溫漿態(tài)床CO甲烷化性能的影響。他們以異丙醇鋁為鋁源，分別加入了不同的模板劑合成不同的介孔γ- Al₂O₃載體，采用浸漬法制備了Ni / Al₂O₃催化劑。實驗結果說明加入了P123模板劑制備催化劑的比表面積較大，金屬分散度較高，未出現(xiàn)明顯的Ni團聚現(xiàn)象，CO轉化率和CH₄選擇性比工業(yè)用的γ- Al₂O₃為載體制備的催化劑性能有明顯的提高。

        宋燕采用了檸檬酸-凝膠法制備Ni-ZrO₂催化劑，以ZrO₂為催化劑載體，應用到漿態(tài)床低溫CO甲烷化反應中，該催化劑具有比表面積大、金屬Ni分散度高、Ni與載體相互作用強、對CO分子脫附量大等特點，在低溫漿態(tài)床甲烷化催化劑的反應活性高。

 2 .助劑的研究

        以Al₂O₃為載體的Ni基催化劑具有較高的活性和選擇性，是目前研究較廣的甲烷化催化劑，但此類催化劑在高溫下易發(fā)生相變，大幅度減少催化劑的比表面積，影響催化劑的活性。因此在以Al₂O₃為載體的Ni基催化劑中加入一定量的助劑，有利于改善催化劑的性能，提高催化劑的活性。

        陳亞等人采用二次等量浸漬法，以Al₂O₃-TiO₂為載體制備了不同Ni基低溫甲烷化催化劑Ni-Mg/ Al₂O₃-TiO₂，用于脫出富氫中的CO。實驗說明在Ni含量為50%（w）、MgO含量為2%（w）時，活性最高；不同的MgO含量可以改善活性組分Ni在載體上的分散度，增加活性組分與載體的相互作用。

        張俊峰等人采用了共浸漬法制備了15%Ni3%Zr/γ- Al₂O₃，在連續(xù)流動的漿態(tài)床攪拌釜反應器上進行測試。實驗結果表明，加入了Zr的Ni /γ- Al₂O₃3能明顯提高催化劑的的活性和選擇性。

        通過大量研究表明，在Ni / Al₂O₃中加入Mg、Zr等助劑，能顯著提高低溫甲烷化催化劑的活性和選擇性，這主要是由于Mg、Zr等助劑的加入能夠提高Ni的分散度，還可以減弱Ni活性組分與載體的相互作用，減少了NiAl₂O₄尖晶石的形成，載體表面有更多的能被還原的Ni，從而提高了催化劑的活性。

 3 .結論

        低溫甲烷化催化劑的活性組分主要是以Ni為主，對催化劑的載體和助劑的研究，主要是通過提高活性組分Ni的分散度，改善活性組分與載體的相互作用，從而提高活性和CH₄選擇性。

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