煤制天然气-甲烷化-1.ppt

* 活化能（Activation Energy） 活化能: 活化的分子和反应物间能量的差，或克服反应所需要的最低能力，符号Ea 活化能的高低决定着反应速率的大小，活化能越高反应速率越小，活化能越低反应速率越高 催化机理（Mechanism of catalysis） 催化作用改变了反应路径，降低反应的活化能，提高了反应的容易程度，提高反应速率 * 催化机理（Mechanism of catalysis） * 催化剂降低了正、逆反应的活化能 化学反应的可行性是由反应条件下的热力学参数决定。可以从△G 和 Keq等参数进行判断反应的可行性。 催化剂将不会改变反应的热力学性质(△G 、 △S 、 △H)和化学平衡，只能从动力学角度，改变反应途径，降低反应的活化能，从而提高反应速率，转化率和选择性的。 催化机理（Mechanism of catalysis） * 催化反应的时间和空间尺度 * 常见反应器 * 催化剂的主要性能指标 催化（剂）活性（Conversion of catalysis） 选择性（Selectivity of catalysis） 稳定性 （Stability） 抗毒性 机械强度 * 转化率(?) = 某反应物消耗掉的数量 该反应物的原始数量 产率 = 转化为指定产物某反应物的数量 该反应物的原始数量 无副反应时，产率 = 转化率 有副反应时，产率 ? 转化率 Conversion of Catalyst 催化剂对反应方向的控制 * Selectivity of Catalysis 催化剂对反应方向的控制 * 催化分类 * 非均相催化 均相催化 气—气（I2 、 NO等热分解） 液—液（脂类水解） 气—固（煤化工中的绝大部分反应） 液—固（石油裂解） 气—液 催化剂制备方法 * 制备方法：机械混合法、沉淀法、浸渍法、溶液蒸干法、热熔融法、浸溶法（沥滤法）、离子交换法等 1．机械混合法： 将两种以上的物质加入混合设备内混合。 如：乙苯脱氢制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化剂,是由氧化铁、铬酸钾等固体粉末混合压片成型、焙烧制成的。 2．沉淀法：在一种或多种金属盐溶液中加入沉淀剂（如碳酸钠、氢氧化钙），经沉淀、洗涤、过滤、干燥、成型、焙烧(或活化)，即得最终产品。此方法能使各组分分散均匀，适合工业化大规模生产 Ni-Mo/SBA-15 催化剂 Calcination at 550oC for 6h. Ni-Mo/SBA-15 Drying at 110oC for 12h Product Ultrasound for 1h Dissolve, Ultrasound for 1h Impregnate for 3h,Dry to paste SBA-15 Aqueous solutions of Ni(NO3)2 ·6H2O (NH4)6Mo7O24 ·4H2O * 浸渍法 * Ni-Mo/SBA-15 催化剂形貌 Topsoe 1980 * 1Ni Used 0.5Mo1Ni Used 反应后Ni-Mo/SBA-15 催化剂形貌 气-固催化反应动力学 反应过程 (1)反应物从气流主体-催化剂外表面 (2) 进一步向催化剂的微孔内扩散 (3)反应物在催化剂的表面上被吸附 (4)吸附的反应物转为为生成物 (5)生成物从催化剂表面脱附下来 (6)脱附生成物从微孔向外表面扩散 (7)生成物从外表面扩散到气流主体 (1),(7)：外扩散；(2),(6)内扩散 (3),(4),(5)：动力学过程 主气流 微孔 固相 催化剂粒子示意图 * 早期，三效催化剂使用昂贵的贵金属铂和铑，目前为高性能钯，成本大为降低 三效催化剂（Three way catalyst） Reduction of NO/NO2 to N2: Oxidation of CO and HC to CO2 and H2O: * 工业催化 催化气化 * 工业催化 EEW * 煤制天然气—甲烷化 Sasol * 主要内容 煤化工 甲烷化 天然气的压缩与干燥 催化 * 一. 煤化工 直接利用 类型煤阶 煤 煤浆型煤炭材料 煤填充高分子复合材料 直接液化 重 整 油 品 气 化 焦 炉 气 焦油 焦炭 焦 化 脱硫净化 燃 烧 合成气 甲 醇 电力和蒸汽 FT 合成 醋 酸 油 品 城市煤气 二甲醚 合成氨尿素 焦油加工 乙炔 聚氯乙烯 性质 等离子 电力和蒸汽 IGCC MTO/MTP DME * 煤化工——发展方向 * 煤化工——清洁能源 * 二. 甲烷化工艺 甲烷化催化剂