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流化床中改性载体负载镍基催化剂上甲烷临氧自热重整研究

摘要

随着石油资源的日益枯竭,天然气资源将因其客观的蕴藏量而成为21世纪最有希望的替代能源和化工原料之一。甲烷部分氧化制合成气是目前比较具有应用前景的甲烷利用途径之一,但该反应在催化剂床层中存在热点并且甲烷和氧气的混合物容易爆炸,因此甲烷部分氧化的工业应用仍面临着很多困难。甲烷的二氧化碳重整制合成气近年来引起全世界学术界和产业界的广泛关注,但该反应是强吸热反应,能耗大并且催化剂容易积碳,因此该工艺过程亦难得到工业应用。因此,甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应制合成气因其能量的耦合和H2,C比可调等优势引起了广大研究者的兴趣[1]。但是,在传统的固定床反应器中氧化、重整分步进行,易在床层入口产生热点,并导致催化剂失活[2],而在流化床反应器不仅可以有效促进催化剂与反应原料气的混合、降低反应器中的温度梯度和浓度梯度,而且可以促进催化剂表面的氧化·还原反应循环,从而使反应体系中的甲烷、二氧化碳、氧都能够得到有效的活化和转化[3]。在前面的工作中我们采用不同的络合物前驱体制备了不同粒径的纳米Ni催化剂[4],本文主要考察载体和前驱体酸碱性对催化剂活性的影响。

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