论文部分内容阅读
传统化石燃料的匮乏和环境保护问题的日益严峻,使得生物质能源的开发和利用显得日益重要。随着生物柴油行业的迅速发展,如何处理作为生物柴油制备过程的主要副产物甘油成为了国内外研究的一个重要问题。本文研究了一系列Ni基催化剂和高温CO2吸附剂,通过甘油水蒸气重整及CO2原位吸附强化过程制取了较高纯度的H2。按不同载体负载和不同混合溶液等,运用控制pH值的方法,制备了不同种类的Ni基催化剂,采用N2物理吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等手段对催化剂进行了表征,实验考察了在常压下不同温度、水碳比,进料速率和空速等实验条件对甘油蒸汽重整制氢的影响,研究了催化剂不同组份对甘油水蒸气重整制氢性能的影响。研究表明,900℃高温焙烧制备的具有尖晶石组份的催化剂,具有较好的甘油蒸汽重整制氢性能,探测了Ni基催化剂积碳减活现象,以热重分析(TGA)方法研究了反应后催化剂的氧化烧碳过程,以改进迭代的Coats-Redfern非等温动力学理论,增强了对不同热分解机理模型的敏感性,描述了氧化烧碳再生动力学,计算获得了动力学参数。针对甘油蒸汽重整的CO2原位吸附强化过程选择了Li2ZrO3和CaO吸附剂进行了研究,用固相法方法合成K2CO3强化的Li2ZrO3基吸附剂。在国际上率先以改进迭代的Coats-Redfern非等热重温动力学理论,研究了K2CO3强化的Li2ZrO3基吸附剂高温脱除CO2过程,指出高温吸附分不同的几个阶段进行,并建立了过程机理模型。在微反应器上进行了几种Ni基催化剂和吸附剂组合的吸附强化重整制氢实验,研究了Ni-Al-Ca-O双功能催化剂的吸附强化重整制氢过程,并进行了多次循环反应再生实验。研究表明,在反应初期完全能得到纯度较高的氢气。针对国际吸附强化重整制氢应用技术瓶颈,在反应再生多次循环吸附强化重整制氢研究结果的基础上,选取了效果较好的催化剂和吸附剂组合,测定了具应用前景的连续催化吸附强化重整制氢新技术,在500-600℃低温、常压连续制取了高纯度氢气,也不再受再生问题困扰,并富集回收了CO2。