甲醇水蒸气重整制氢过程的优化分析

为强化甲醇水蒸气重整制氢反应过程,以出口甲醇转化率和氢气含量为目标考察了反应器中催化活性梯级分布和均匀分布对制氢效果的影响.利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对反应器进行了二维数值研究.计算表明,可通过催化活性由低到高的梯级分布提高反应器出口甲醇转化率和氢气含量.与活性均匀分布相比,反应器中的冷点温差降低了10K,实验表明反应器出口H_2含量提高约8.5%,CO含量降低约0.19%.     

改进型铜基甲醇合成催化剂的制备研究

在三组分铜基催化剂Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ中添加少量第四组分金属氧化物助剂ＭＯ＿ｘ，制得改进型四组分铜基甲醇合成催化剂Ｃｕ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｍ（ＸＨ４０２）；５．０ＭＰａ压力下的活性评价结果表明ＸＨ４０２催化剂合成甲醇时空得率比工业甲醇合成催化剂Ｃ３０１提高２５％。催化剂的ＸＲＤ表征显示，工作态ＸＨ４０２催化剂的活性相特征峰２θ＝４３．３２°的强度比Ｃ３０１的提高约３０％。     

甲醇催化裂解重整制氢的热力学分析

利用不同的状态方程分别计算了甲醇催化裂解重整制氢系统中各个纯组分的压缩因子，通过与文献值的比较可知PR方程适合该系统压缩因子计算。运用PR状态方程，计算了常压和加压下甲醇催化裂解重整制氢系统的平衡常数及平衡组成，考察了不同的反应温度、压力及原料液配比对平衡组成的影响。结果表明，升高温度、降低压力、适当提高原料液中的甲醇含量，均有利于平衡常数的提高，其中温度的影响较为显著。     

微型反应器中甲醇水蒸气重整制氢研究

为了强化甲醇水蒸气重整制氢过程,研制了一种集燃料预热、汽化、过热和重整反应功能于一体的微型反应器.实验考察了反应温度、水醇摩尔比、液体空速等对甲醇转化率、产氢率、反应器出口氢气和一氧化碳浓度的影响,建立了该反应器的数学和动力学模型并进行了三维数值模拟.结果表明,所建模型能较好地反映出反应器的性能,当反应温度、水醇摩尔比和液体空速分别为260℃、1.3、0.2 h-2时,产氢率达0.2 mol/(h·g),可为氢气利用率为80％、效率为60％的燃料电池提供10.2 W的功率.     

稀土金属助催的甲醇水蒸汽重整制氢催化剂的研究

制备稀土金属离子助催的铜锌基醇水蒸汽重整催化剂并分别比较了铜锌和两种以稀土Ce^3 ,Zr^4 为助催剂的铜锌催化剂上甲醇水蒸汽重整制氢的催化性能：在220℃反应条件下，Cu-ZnO,Cu-ZnO-Ce2O3和Cu-ZnO-ZrO2的甲醇转化率分别为28.1%、37.3%和51.6%，后两个催化剂的氢选择性高达100％，CO的选择性为0。Cu-ZnO-ZrO2催化剂经60h的运转后，催化剂的性能不变，触氧实验表明该催化剂能满足甲醇燃料电池电动车启动温度低、CO2选择性高的要求。     

甲醇水蒸气重整微型反应器催化剂涂层的研究

为解决燃料电池氢源问题,针对甲醇水蒸气重整微型反应器,研究了一种新的催化剂涂层技术。结果表明：催化剂涂层与金属基体结合紧密,具有较高的比表面积。当温度为293℃,空速为4.14h^-1时,在环状微反型器中,测得甲醇的转化率为88.2％,未发现副产物甲酸甲酯、甲醛。100h的连续实验结果表明该涂层催化剂活性在反应开始40h之后基本保持稳定。     

微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢三维模拟

为考察进口温度、速度和水醇比对微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢过程的影响,利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对自行设计的平板微通道反应器中甲醇-水蒸气重整制氢进行了三维数值模拟.反应动力学采用甲醇分解和蒸气重整双速率幂函数模型.计算表明,在反应物进口速度为2.88 m/s、进口温度为493 K和水醇比为1.3的反应条件下,反应器出口转化率达79.8%.通过模拟可以看出微反应器能够在较大的反应物流量下保持较高的出口氢气含量和较高的甲醇转化率.     

CuO/ZnO/CeO 2/ZrO 2催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应机理研究

利用原位傅里叶变换红外光谱技术对CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应机理进行了研究.结果表明:甲醇水蒸气重整制氢反应主要由甲醇脱氢解离、甲酸甲酯转化和逆水气变换三个过程组成.副产物CO主要是由CO2和H2经逆水气变换反应而生成的,这是造成甲醇水蒸气重整后的CO含量总是低于热力学平衡浓度的原因.     

耐热高活性改进铜基甲醇合成催化剂

耐热高活性改进铜基甲醇合成催化剂Ｈｅａｔ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔａｎｄＨｉｇｈｌｙＡｃｔｉｖｅＭｏｄｉｆｉｅｄＣｏｐｐｅｒ－ｂａｓｅｄＣａｔａｌｙｓｔｓｆｏｒＭｅｔｈａｎｏｌＳｙｎｔｈｅｓｉｓ杨意泉，张鸿斌，郭忠平，陈汉忠（厦门大学化学化工学院）周文成，...     

沉淀法制备铜基甲醇合成催化剂的研究进展

介绍了铜基甲醇合成催化剂的研究进展，着重对沉淀法制备催化剂进行了总结，从催化剂的制备参数方面讨论了影响铜基催化剂性能的因素，并对制备方法的改进进行了探讨和展望．     

甲醇重整制氢微反应器的研究进展

微反应器是利用精密加工技术制造出的通道特征尺寸在1～1000μm之间的微型反应器.由于拥有微小的通道尺寸和极大的比表面积,微反应器具有优异的传热传质能力和很好的防爆安全性,可以实现物料的瞬间均匀混合、高效的热能传导以及反应参数的精确控制,近年来在甲醇重整制氢反应等领域中应用前景广阔.本文首先介绍甲醇重整制氢微反应器的系...     

Ni-Fe/坡缕石催化水蒸气重整杏核热解焦油制氢

以坡缕石为载体用共沉淀法制备了Ni-Fe/坡缕石催化剂,考察了不同煅烧温度、反应温度、水碳摩尔比条件下该催化剂对杏核热解焦油水蒸气重整制富氢气体的性能,采用扫描电镜、比表面积分析以及X射线衍射仪,对Ni-Fe/坡缕石催化剂进行了结构表征,并与其他3种生物质气化催化剂(石英砂,白云石,商业镍基催化荆Z409)进行了对比.结果表明,Ni-Fe/坡缕石催化剂具有良好的低温活性和抗积碳能力,在500℃、质量空速为0.62 h-1和水碳摩尔比为4.3的条件下,碳转化率达到了92.1%,在连续5 h的实验中未发现失活现象,而相同条件下Z409催化剂的活性寿命仅为90 min.     

合成甲醇铜基催化剂的研究

合成甲醇铜基催化剂CuO/ZnO/Al2O3进行了性能研究,以及在其基础上添加少量的Mn之后对催化剂的活性和热稳定性的影响.采用共沉淀法制备了CuO/ZnO/Al2O3和CuO/ZnO/Al2O3/MnO2催化剂,并通过固定床反应器测试了催化剂的初活性及耐热后的活性,同时利用XRD、TPR实验手段对催化剂的结构进行了考察.实验结果表明,在铜基催化剂CuO/ZnO/Al2O3中添加少量的Mn之后,催化剂的活性和热稳定性(即抗热性能)有所提高,经耐热后催化剂的活性和热稳定性得到明显提高.     

正丁烷水蒸气重整反应NiO/Si-Al催化剂制备

以开发液化石油气水蒸气重整催化剂为目的,利用沉淀法制备Si-Al系载体,并用浸渍法制备NiO/Si-Al催化剂.以正丁烷为模型化合物,在连续流动固定床反应器中考查了催化剂组成及制备方法对其性能的影响.通过XRD、TG-DTG、TEM、X荧光光谱等分析手段对催化剂进行了表征.实验结果表明,硅铝沉淀次序制备的催化剂优于铝硅沉淀次序;催化剂的焙烧温度对其活性有很大影响,773K焙烧时的催化剂活性要高于973K高温焙烧时的催化剂活性;催化剂失活的原因有催化剂积碳(片状积碳和须碳)和表面烧结而导致活性组分分散度下降.NiO/Si-Al催化剂适宜的催化剂床层温度为1023～1073K,并在水碳比为2.0的反应条件下仍保持较好的反应活性.     

甲醇脱氢制备甲酸甲酯的催化性能研究

将浸渍法制备的Ｃｕ／ＳｉＯ２、Ｃｕ－ＺｎＯ／ＳｉＯ２、Ｃｕ－ＺｎＯ－ＺｒＯ２／ＳｉＯ２,以及Ｃｕ／γ－Ａｌ２Ｏ３、Ｃｕ－ＺｎＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３、Ｃｕ－ＺｎＯ－ＺｒＯ２／γ－Ａ六种催化剂应用于甲醇脱氢制甲酸甲酯反应。实验结果表明,以Ａｌ２Ｏ３为载体的催化选择性较差且易积炭失活;加有ＺｎＯ助催化剂的Ｃｕ－ＺｎＯ／ＳｉＯ２性能优于末加助催化剂的Ｃｕ／ＳｉＯ２;加有权助催化剂的Ｃｕ－Ｚｎ－ＺｒＯ２／Ｓｉ     

入口气组分对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程的影响

考察了Ni--Yb/γ--Al2O3(Ni 16%,Yb 5%,质量分数)催化剂,入口气中添加不同组分(CO2、H2和CH4)对柴油低/高温水蒸气重整过程中转化率及重整率的影响,以及添加CO2入口气对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程中后续的CO水气变换和深度去除CO过程的影响.结果表明:入口气中添加CO2或H2进一步提高了柴油在低温(400～500℃)水蒸气重整反应中的转化率(95%),能够为后续的高温(550～750℃)水蒸气重整过程提供CH4代替柴油作为重整原料,从而显著抑制了积碳.入口气中添加H2对高温水蒸气重整有抑制作用,添加CH4不利于提高柴油转化率.入口气中添加CO2时,气碳摩尔比约为0.54时柴油转化率最佳,但重整产物中CO含量会增加,因而后续CO水汽变换过程的空速需降低以便保证CO去除率,添加CO2对最后深度去除CO过程(两段选择甲烷化法)无明显影响.     

蒙脱石负载纳米镍甘油水蒸气重整制氢

采用提升pH工艺把不同含量的镍浸渍在蒙脱石(MMT)上,分别在600、700与800℃下煅烧成型.研究Ni/MMT催化剂用于甘油水蒸气重整(GSR)制氢的效果,并通过氮气吸附、粉末X射线衍射和透射电镜对Ni/MMT催化剂进行表征.甘油水蒸气重整制氢是在1.013×105 Pa,400~600℃,固定床反应器中进行的.对不同镍含量以及煅烧温度对催化活性与产物选择性的影响进行分析.700℃煅烧的催化剂比600、800℃煅烧的催化剂拥有更好的催化活性.在700℃下煅烧的镍含量为19.89%的催化剂催化活性最好,在600℃时甘油转化率达到85%,同时氢气选择性为76%.实验结果表明,在400~600℃随着温度上升,甘油转化率上升.     

铜基催化剂上合成甲醇宏观动力学研究

研究了CQ-202铜基催化剂上CO和CO2同时加氢合成甲醇的宏观动力学,获得宏观动力学模型;同时考察了温度、组成对甲醇合成效率因子（ξm）的影响。通过模型值与实测数据比较,表明在研究的压力、温度和组成浓度范围内模型是适用的。     

由甲醇与丙酮合成甲基乙烯基酮铜基催化剂的研究

用连续流动微型反应一色谱装置评价由甲醇与丙酮合成甲基乙烯基酮（ＭＶＫ）铜基催化剂。研究了载体、助催剂、反应温度及时间对催化性能的影响。结果表明，以ＳｉＯ２为载体并添加Ｃｒ２Ｏ３和ＫＯＨ助催剂，ＭＶＫ选择性大大提高，催化性能也较稳定。用ＸＰＳ分析催化剂表面发现铜的化学状态是Ｃｕ＋，认为Ｃｕ２Ｏ是催化剂活性相组份并使甲醇脱氢为甲醛，后者是生成ＭＶＫ的关键中间物。