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本研究旨在制备一种用于沼气脱氧的催化剂,确定催化剂的最佳制备条件及用于脱氧反应的工艺条件。使沼气中的氧含量达到车用压缩天然气GB18047-2000标准(O2<0.5v%)。
采用催化甲烷燃烧的方式脱除沼气中的氧。以Pt、Pd为活性组分,Y-Al2O3为载体,采用等体积浸渍法制备催化剂。当Pt/Pd=1/4(wt)时,催化剂活性、稳定性最好。通过压汞、X射线衍射等方法对催化剂进行表征,结合实验结果确定催化剂的最佳制备条件为:浸渍时间6h、焙烧温度500℃、焙烧时间3h。
以纯气体配制模拟沼气,考察反应温度、压力及体积空速对催化剂性能的影响。通过气相色谱对尾气中氧含量进行在线分析,确定催化剂用于脱氧反应的工艺条件为:温度350℃、压力0.025MPa、空速1000h-1,可将沼气的含氧量从2v%脱至0.09v%。
考察了二氧化碳和水分对脱氧效果的影响。结果表明:二氧化碳和水分对催化剂活性有抑制作用,且该作用是可逆的。
温度为350℃~600℃时,反应过程为外扩散控制。甲烷催化燃烧过程遵循多相催化氧化反应机理。