甲醇制氢新型催化剂研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:wdbbzl
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氢能作为清洁的二次能源在未来能源发展中具有重要的应用前景。甲醇因其为液体,便于储运,制氢产率和效率都很高,是众多制氢路线中比较理想的选择。与钯膜氢气分离耦合,有望实现高能量密度,短流程,高安全性的高纯氢制备路线和氢能应用技术。目前甲醇蒸汽重整制氢主要使用铜基催化剂,由于铜基催化剂易烧结,其使用条件控制在280℃以下,不能直接与钯膜氢气分离进行耦合制氢。本论文主要研究了以In2O3为活性组分,以ZrO2和ZnO-450为载体,考察了所制催化剂在甲醇蒸汽重整制氢反应中的催化性能,重点研究了可与钯膜氢气分离耦合的工艺条件的甲醇蒸汽重整制氢反应性能,并采用XRD和BET等方法对所研究的催化剂进行了表征。本文利用Aspen Plus对甲醇蒸汽重整制氢重要工艺条件进行了热力学模拟,得到了温度、压力、水醇摩尔比(S/M比)等对甲醇转化制氢的影响规律。随着反应温度和S/M比的增加,甲醇转化率不断增加;随着压力的增大,甲醇转化率不断减小,高温低压有利于甲醇转化率的提高。甲醇蒸汽重整反应中甲醇转化率与产品气组成受反应温度影响最大,S/M比次之,反应压力的影响最小,高温低压有利于甲醇蒸汽重整反应。通过催化剂制备和筛选,对ZnO-450催化剂进行短期稳定性实验,ZnO-450的甲醇转化率从1h时的94.10%降低至55h时的75.15%。以ZnO-450为载体,利用浸渍法制备了铟含量5wt%的InZn-5,相比于ZnO-450,甲醇转化率以及催化剂稳定性得到了提高。InZn-5催化剂的55h评价显示,反应35h时后,催化剂活性基本稳定,甲醇转化率保持在约81%。通过浸渍法制备了不同铟含量的InZr催化剂,InZr-5催化剂在反应温度为400℃,反应压力20 bar下的甲醇蒸汽重整反应具有较高的转化率,经过55 h的评价实验后,仍保持高达97.67%的甲醇转化率。
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