The general reforming catalysts can

The general reforming catalysts can be categorized into two
groups, namely, noble-metal-based catalysts such as Pt, Rh, and
Ru on porous supports, and nickel-based supported catalysts on
Al2O3, MgO, TiO2, CeO2, ZrO2, or La2O3 metal oxides with
incorporation of an appropriate promoter that can enhance the
dispersion of the active metal and/or suppress the formation of
coke.1,6−10 For example, hydrotalcite-like MgAl2O4 supports
have been abundantly investigated to design proper catalysts
that suppress catalytic deactivation with the help of their basic
nature. These basic supports are beneficial in suppressing coke
formation by decreasing acidic sites on the surface of reforming
catalysts.11−13 The types of reforming catalysts and deactivation
mechanisms are similar for steam reforming and CO2 reforming
with methane, and the coke formation rates through
filamentous carbon deposition on the active sites are generally
known to be a crucial factor in catalyst deactivation for various
reforming reactions.1
In the present investigation, the simplest prototype Ni/Al2O3
catalyst, which has a high mechanical strength and a high
surface area of the Al2O3 support, was studied to elucidate the
different characteristics of filamentous carbon formation on Ni/
Al2O3 catalyst in a laboratory-scale fixed-bed reactor and a bench-scale fluidized-bed reactor by eliminating the effects of
complicated contributions from structural and chemical
promoters on the modified reforming catalysts, which is the
general approach of methods for developing highly stable
reforming catalysts by improving the lower sintering properties
of nickel particles with higher resistance to nickel aluminate
formation.6−10 A fluidized-bed reactor has the advantages of
easy scaleup because of the facile control and even temperature
distribution in the catalyst bed with significant coke reduction
during the CDR reaction. However, the different conversions of
CH4 and CO2 and the H2/CO molar ratio in two different
reactors have not been sufficiently exploited by considering the
main side reactions, such as the RWGS reaction, Boudouard
reaction, and gasification of deposited carbons with water
generated simultaneously by the RWGS reaction. Therefore,
the coke formation properties and these side reactions on Ni/
Al2O3 catalysts during the CDR reaction were investigated to
explain the different H2/CO molar ratios in the product gas and
the conversions of CH4 and CO2 in two different reactors by
means of X-ray diffraction (XRD), scanning electron
microscopy (SEM), Raman spectroscopy, and thermogravimetric
analysis (TGA).
2. EXPERIMENTAL SECTION
2.1. Catalyst Preparation and Activity Test. The
prototype Ni/Al2O3 catalyst was prepared by the impregnation
method using γ-Al2O3 support having a specific surface area of
161.2 m2
/g (supplied by Aldrich) with the nickel precursor
Ni(NO3)2·6H2O (98%, Junsei Chemical Co., Ltd.) in deionized
water. The CDR catalysts were dried overnight at 110 °C and
subsequently calcined at 500 °C for 3 h at a heating rate of 10
°C/min. The weight ratio of nickel was varied from 10 to 20 wt
% on the Al2O3 support, and the catalysts are denoted as
NiA(x), where NiA represents the Ni/Al2O3 catalyst and x is
the weight percentage of metallic nickel on the Al2O3 support.
The performances of the catalysts were tested separately in a
laboratory-scale fixed-bed reactor and a bench-scale fluidizedbed
reactor.
For the CDR reaction in the laboratory-scale fixed-bed
reactor, Ni/Al2O3 catalysts were tested in a fixed-bed quartz
reactor with an outer diameter of 8 mm and a height of 500
mm, as shown in Figure 1A. Before each activity test, the CDR
catalyst was reduced at 500 °C for 1 h under a flow of 5 vol %
H2 balanced with N2. The reaction conditions for the CDR
reaction in the fixed-bed reactor were as follows: catalyst
loading = 0.3 g, temperature = 550−850 °C, pressure = 0.1
MPa, residence time = 1.748 s (based on the total amount of
reactants CH4 and CO2), feed-gas CH4/CO2/N2 molar ratio =
1/1/1, and space velocity = 4000 mL (total gas)/(gcat·h). The
reaction temperature was monitored with a thermocouple
placed in the middle of the catalyst bed.

Kết quả (Việt) 1:

Chất xúc tác cải cách nói chung có thể được phân loại thành haiCác nhóm, cụ thể là, dựa trên noble-kim loại chất xúc tác như Pt, Rh, vàRu xốp hỗ trợ, và dựa trên niken hỗ trợ chất xúc tác trênAl2O3, Ôxít magiê, TiO2, CeO2, ZrO2 hoặc La2O3 oxit kim loại vớikết hợp một promoter thích hợp có thể nâng cao cácsự phân tán của các hoạt động bằng kim loại và/hoặc ức chế sự hình thành củaCoke.1,6−10 ví dụ như hydrotalcite MgAl2O4 hỗ trợcó được dồi dào nghiên cứu thiết kế thích hợp chất xúc tácmà ức chế vô hiệu hóa xúc tác với sự giúp đỡ của họ cơ bảnbản chất. Những hỗ trợ cơ bản đang mang lại lợi ích trong trấn áp cokehình thành bằng cách giảm các trang web có tính axít trên bề mặt của cải cáchcatalysts.11−13 các loại chất xúc tác và chấm dứt hoạt cải cáchcơ chế cũng tương tự cho hơi nước cải cách và CO2 cải cáchvới mêtan và coke hình thành tỷ giá thông quasợi carbon lắng đọng trên các trang web đang hoạt động nói chungđược biết đến là một yếu tố rất quan trọng trong vô hiệu hóa chất xúc tác cho nhiềucải cách reactions.1Trong việc điều tra hiện nay, các mẫu thử nghiệm đơn giản Ni/Al2O3chất xúc tác, trong đó có một sức mạnh cơ học cao và caodiện tích hỗ trợ Al2O3 bề mặt, đã được nghiên cứu để làm sáng tỏ cácCác đặc điểm khác nhau về sự hình thành sợi carbon trên Ni /Al2O3 chất xúc tác trong một lò phản ứng cố định-giường quy mô phòng thí nghiệm và một băng ghế dự bị quy mô fluidized giường lò phản ứng bằng cách loại bỏ những ảnh hưởng củasự đóng góp phức tạp của cấu trúc và hóa chấtquảng bá trên các chất xúc tác lần cải cách, đó là cáccách tiếp cận chung của các phương pháp để phát triển ổn định caochất xúc tác cải cách bằng cách cải thiện các tính chất sintering thấpNiken hạt với sức đề kháng cao với niken aluminatformation.6−10 một lò phản ứng fluidized-giường có những ưu điểm củascaleup dễ dàng vì facile kiểm soát và thậm chí cả nhiệt độphân phối chất xúc tác giường với giảm đáng kể than cốctrong phản ứng CDR. Tuy nhiên, các chuyển đổi khác nhau củaCH4 và CO2 và tỉ lệ Mol H2/CO hai khác nhaulò phản ứng không có được đủ khai thác bằng cách xem xét cácphản ứng phụ chính, chẳng hạn như phản ứng RWGS, Boudouardphản ứng và gasification gửi cacbon với nướcđược tạo ra cùng một lúc bằng phản ứng RWGS. Do đó,tài sản hình thành than cốc và những phản ứng phụ trên Ni /Chất xúc tác Al2O3 trong phản ứng CDR được nghiên cứu đểgiải thích các tỷ lệ Mol H2/CO khác nhau trong các sản phẩm khí vàchuyển đổi của CH4 và CO2 trong hai lò phản ứng khác nhau củaphương tiện của nhiễu xạ tia x (XRD), quét electronkính hiển vi (SEM), quang phổ Raman và thermogravimetricphân tích (TGA).2. THỬ NGHIỆM PHẦN2.1. chất xúc tác chuẩn bị và hoạt động Test. cácmẫu thử nghiệm chất xúc tác Ni/Al2O3 đã được chuẩn bị bởi ngâm, tẩmphương pháp sử dụng γ-Al2O3 hỗ trợ có một cụ thể diện tích bề mặt161.2 m2/g (được cung cấp bởi Aldrich) với tiền thân của nikenNi (NO3) 2·6H2O (98%, công ty TNHH Tin học hóa học Junsei) ở deionizednước. Chất xúc tác CDR được sấy khô qua đêm ở 110 ° C vàsau đó calcined ở 500 ° C với 3 h tốc độ 10 hệ thống sưởi° C/phút. Tỷ lệ trọng lượng niken khác nhau từ 10 đến 20 wt% hỗ trợ Al2O3 và các chất xúc tác được biểu thị nhưNiA(x), nơi NiA đại diện cho các chất xúc tác Ni/Al2O3 và x làtỷ lệ phần trăm trọng lượng của kim loại niken trên hỗ trợ Al2O3.Diễn xuất của các chất xúc tác đã được thử nghiệm một cách riêng biệt trong mộtquy mô phòng thí nghiệm lò phản ứng giường cố định và một băng ghế dự bị quy mô fluidizedbedlò phản ứng.Cho phản ứng CDR trong quy mô phòng thí nghiệm cố định-giườnglò phản ứng, chất xúc tác Ni/Al2O3 đã được thử nghiệm trong một giường cố định thạch anhlò phản ứng với một bên ngoài có đường kính 8 mm và chiều cao của 500mm, như minh hoạ trong hình 1A. Trước mỗi bài kiểm tra hoạt động, CDRchất xúc tác giảm ở 500 ° C trong 1 h theo một dòng chảy của 5 vol %H2 cân bằng với N2. Các điều kiện phản ứng CDRCác phản ứng trong các lò phản ứng cố định-giường như sau: chất xúc tácLoading = cách 0.3 g, nhiệt độ = 550−850 ° C, áp suất = 0.1MPa, thời gian cư trú = 1.748 s (dựa trên tổng số tiềnchất phản ứng CH4 và CO2), thức ăn và khí CO2-CH4-N2 tỉ lệ Mol =1-1-1, và vận tốc space = 4000 mL (Tất cả gas)/(gcat·h). Cácphản ứng nhiệt độ đã được giám sát với một độĐặt ở giữa giường chất xúc tác.

Kết quả (Việt) 2:

Tổng cải cách chất xúc tác có thể được phân loại thành hai
nhóm, chất xúc tác cụ thể là, cao quý-dựa trên kim loại như Pt, Rh, và
Ru về hỗ trợ xốp, và trên cơ sở niken hỗ trợ xúc tác trên
Al2O3, MgO, TiO2, CeO2, ZrO2, hoặc La2O3 kim loại oxit với
kết hợp của một promoter thích hợp có thể tăng cường sự
phân tán của các kim loại hoạt động và / hoặc ngăn chặn sự hình thành của
coke.1,6-10 Ví dụ, hỗ trợ MgAl2O4 hydrotalcite giống như
đã được nghiên cứu dồi dào để thiết kế các chất xúc tác thích hợp
mà ức chế xúc tác Chấm dứt hoạt với sự giúp đỡ của cơ bản của
thiên nhiên. Những hỗ trợ này cơ bản có lợi trong việc đàn áp cốc
hình thành bằng cách giảm các trang web có tính axit trên bề mặt của cải cách
catalysts.11-13 Các loại cải cách chất xúc tác và Chấm dứt hoạt
cơ chế tương tự như đối với hơi nước và CO2 cải cách
với metan và các tỷ lệ hình thành than cốc qua
carbon sợi lắng đọng trên các trang web hoạt động thường được
biết đến là một yếu tố rất quan trọng trong chất xúc tác vô hiệu hóa cho nhiều
reactions.1 cải cách
trong cuộc điều tra hiện tại, các mẫu đơn giản Ni / Al2O3
chất xúc tác, trong đó có một sức mạnh cơ học cao, mức cao
diện tích bề mặt của sự hỗ trợ Al2O3 , đã được nghiên cứu để làm sáng tỏ các
đặc điểm khác nhau của sự hình thành carbon sợi trên Ni /
Al2O3 chất xúc tác trong một phòng thí nghiệm quy mô lò phản ứng cố định giường và một cái ghế dài quy mô lò phản ứng tầng sôi giường bằng cách loại bỏ những ảnh hưởng của
sự đóng góp phức tạp từ cấu trúc hóa học và
quảng bá trên các sửa đổi cải cách chất xúc tác, đó là
cách tiếp cận chung của các phương pháp để phát triển rất ổn định
cải cách chất xúc tác bằng cách cải thiện các tính chất thiêu kết thấp hơn
của các hạt niken với sức đề kháng cao với nickel aluminat
formation.6-10 Một tầng sôi giường lò phản ứng có những ưu điểm của
scaleup dễ dàng vì những kiểm soát dễ dãi và thậm chí nhiệt độ
phân phối tại các lớp chất xúc tác với giảm cốc quan trọng
trong phản ứng CDR. Tuy nhiên, việc chuyển đổi khác nhau của
CH4 và CO2 và tỷ lệ mol / CO H2 trong hai khác nhau
các lò phản ứng đã không được khai thác đầy đủ bằng cách xem xét các
phản ứng phụ chính, chẳng hạn như phản ứng RWGS, Boudouard
phản ứng, và khí hóa của cacbon lắng đọng với nước
tạo ra cùng một lúc bằng phản ứng RWGS. Do đó,
các tài sản hình thành than cốc và những phản ứng phụ trên Ni /
chất xúc tác Al2O3 trong phản ứng CDR đã được nghiên cứu để
giải thích / tỷ lệ khác nhau H2 CO mol trong khí sản phẩm và
sự chuyển đổi của CH4 và CO2 trong hai lò phản ứng khác nhau bằng
phương tiện của X- nhiễu xạ tia (XRD), vi điện tử quét
kính hiển vi (SEM), phổ Raman, và thermogravimetric
phân tích (TGA).
2. PHẦN THỰC NGHIỆM
2.1. Catalyst Chuẩn bị và Hoạt động thử nghiệm. Các
nguyên mẫu Ni / Al2O3 chất xúc tác đã được chuẩn bị bằng việc ngâm tẩm
phương pháp sử dụng hỗ trợ γ-Al2O3 có diện tích bề mặt riêng của
161.2 m2
/ g (cung cấp bởi Aldrich) với niken tiền thân
Ni (NO3) 2 · 6H2O (98%, Junsei Chemical Co , Ltd) trong ion.
nước. Các chất xúc tác CDR đã được sấy khô qua đêm ở 110 ° C và
sau đó nung ở 500 ° C trong 3 giờ ở một tốc độ làm nóng 10
° C / phút. Tỷ lệ trọng lượng của niken đã được thay đổi 10-20 wt
% vào sự hỗ trợ Al2O3, và các chất xúc tác được ký hiệu là
Nia (x), nơi Nia đại diện cho chất xúc tác Ni / Al2O3 và x là
tỷ lệ phần trăm trọng lượng của niken kim loại vào sự hỗ trợ Al2O3 .
các buổi biểu diễn của các chất xúc tác đã được thử nghiệm riêng trong một
phòng thí nghiệm quy mô lò phản ứng cố định giường và một fluidizedbed băng ghế dự bị quy mô
lò phản ứng.
Đối với các phản ứng CDR trong phòng thí nghiệm quy mô cố định giường
lò phản ứng, các chất xúc tác Ni / Al2O3 đã được thử nghiệm trong một cố định giường thạch anh
lò phản ứng với đường kính ngoài của 8 mm và chiều cao của 500
mm, như thể hiện trong hình 1A. Trước mỗi bài kiểm tra hoạt động, CDR
chất xúc tác đã được giảm ở 500 ° C trong 1 giờ dưới một dòng chảy của 5 vol%
H2 là sự cân bằng N2. Các điều kiện phản ứng cho CDR
phản ứng trong lò phản ứng cố định giường như sau: chất xúc tác
tải = 0,3 g, nhiệt độ = 550-850 ° C, áp suất = 0,1
MPa, thời gian cư trú = 1,748 s (dựa trên tổng lượng
chất phản ứng CH4 và CO2), thức ăn và khí tỷ lệ CH4 / CO2 / N2 mol =
1/1/1, và vận tốc không gian = 4000 ml (tổng số khí) / (gcat · h). Các
nhiệt độ phản ứng đã được giám sát bằng một cặp nhiệt điện
được đặt ở giữa lớp chất xúc tác.