新疆煤制天然气技术的发展优势及蛭石资源的利用

新疆煤制天然气技术的发展优势及蛭石资源的利用

概括：

随着全球经济水平的快速提高，人们对天然气的消费和需求越来越高，2007年至2017年，我国天然气供需猛增，一直处于供需不足状态。我国天然气大部分分布在西部地区，结合目前我国富煤、贫油、少气的能源结构特点，煤制气是解决能源短缺的途径之一。新疆煤炭资源丰富，因此，大力发展清洁煤制气技术在新疆具有很大的优势和必然性。煤制气技术的关键是CO甲烷化环节，如何提高CO的转化效率和甲烷的选择性成为该技术的关键，因此，研制高活性甲烷化催化剂是研究的关键。新疆蛭石资源丰富，新疆尉犁蛭石矿是我国最大的蛭石矿床，其总地质储量居世界第二位。 蛭石是一种具有层状结构的镁铝硅酸盐矿物二维材料，由于含有丰富的镁、铝、钠、钾离子，具有优良的吸附性能和离子交换性能，机械性能优异，耐磨性强，膨胀性能好，具有优良的隔音、隔热、耐高温性能。同时蛭石可制备膨胀蛭石、蛭石基水滑石以及蛭石基二氧化硅纳米筛，均是良好的催化剂载体材料。结合以上现状，进行了如下研究。一、采用等离子体法制备低负载镍催化剂及其CO甲烷化性能。以膨胀蛭石作为载体在甲烷化反应中，结合单原子催化剂的特点，负载0.

5 wt. %Ni。由于蛭石表面光滑，活性组分易团聚，传统热处理制备的催化剂NiO颗粒较大，催化效果差。采用等离子体技术替代传统热处理，输出功率为160 W空气辐射30 min。所得催化剂在450℃、空气速度6000 mLg~(-1)h~(-1)时CO转化率和转化频率达到最大值93%和0.8537 s-1，明显优于普通热处理处理的催化剂。2、瞬时纳米沉淀法对镍基催化剂载体及其甲烷化性能的影响。在成功制备镍基水滑石及其在甲烷化应用的基础上，采用共沉淀法和瞬时纳米沉淀技术成功制备了富含氧空位的水滑石载体，并制备了CO甲烷化催化剂。 与传统共沉淀技术制备的催化剂Ni/MgAl-LDO（CP）相比，瞬时纳米沉淀技术制备的催化剂Ni/MgAl-LDO（FNP）由于具有更多的氧空位，催化剂的催化性能有较大的提高。在350℃、常压、20000 mLg-1h-1条件下，最高CO转化率可达97%，CH4选择性可达79.76%。瞬时纳米沉淀技术大大缩短了催化剂制备周期，具有更丰富的氧空位，制备的纳米片更薄。三、氨蒸发法制备Ni/SiO-2镍基催化剂及其活性位研究。

基于蛭石纳米筛负载镍基催化剂优异的催化性能,氨水蒸汽法制备的镍基甲烷化催化剂同样具有良好的催化活性。催化剂Ni/SiO_2在所有反应温度范围内均表现出良好的催化活性,在623K、1.5MPa、空速~(-1)h~(-1)条件下,催化剂的一氧化碳转化率可达96.7%、甲烷选择性可达93.6%,转化频率为1.619×10~(-3)s~(-1)。在623K反应150h后,催化剂表现出优异的热稳定性。对催化剂的活性位进行了研究,原位真空红外和理论计算结果表明,镍与二氧化硅界面处的活性位最为有效。

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