吸附强化甲醇水重整制氢工艺条件研究

研究了吸附增强技术对甲醇水重整制氢过程的作用效果。对商业水滑石、Ca基吸附剂、负载型MgO吸附剂3种吸附剂进行了CO2-TPD考察。考察了反应温度、液空速、水醇摩尔比对甲醇水重整制氢的影响。在此基础上,选择Ca基吸附剂,利用响应面法,进行了吸附强化甲醇水重整制氢条件考察。研究结果表明,适宜的工艺条件为反应温度245~247℃,液空速0.30~0.31 h-1,水醇摩尔比3.15~3.19。在此条件下,与无强化的甲醇水重整制氢相比,氢产率为2.528 mol/mol,提高了32.77%,氢含量为92.1451%,提高了26.49%,氢产率相同则反应温度可降低57℃,是一条高效节能减排的制氢路线。     

Ni-Li/γ-Al2O3催化剂对丙三醇水重整制氢工艺条件优化

采用过量浸渍法,以γ-Al_2O_3为载体,Ni为活性组分,Li为助剂,制备Ni-Li/γ-Al_2O_3催化剂。考察了催化剂床层温度、水醇比、丙三醇液空速及夹带气流量对丙三醇水重整制氢工艺条件的影响,并对催化剂进行了BET、XRD及SEM表征手段。结果表明,当反应温度600℃、液空速0.36 h~(-1)、水醇比56时,氢产率可达5.066 mol/mol,说明Ni-Li/γ-Al_2O_3催化剂适用于丙三醇重整制氢工艺。     

吸附强化的甲烷水蒸汽重整制氢反应特性

在实验室固定床反应器上研究了采用复合催化剂的吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢反应,对吸附强化制氢反应条件进行了考查,得到了实验室条件下的最佳反应条件为温度600～640 ℃,压力0.2 MPa,水碳比4～5.在600 ℃,0.2 MPa,水碳比5的条件下,吸附强化段H2含量高达95.39%,吸附强化段CH4转化率达到81.37%,相对于理论平衡值的吸附强化因子达到26.76%.     

乙醇催化重整产氢催化剂及催化反应机制

以乙醇为原料催化乙醇重整反应产氢由于具有效率高、毒性低以及乙醇可持续性生产等优点，被认为是一种极具工业化应用前景的制氢方法，但现存的乙醇重整反应催化剂存在催化效率和产氢选择性低、稳定性差等缺点，阻碍了乙醇重整制氢技术的广泛应用。本文主要综述了乙醇重整制氢金属催化剂的研究进展，着重阐述了金属元素种类、催化剂载体、反应温度和原料水醇比等对乙醇转化率和产物选择性的影响，归纳分析了乙醇重整过程中催化剂稳定性的影响因素和提高催化剂稳定性的方法和措施，并对乙醇重整制氢反应机制的研究工作进行了总结。基于乙醇重整产氢催化剂的研究现状，提出开发高效稳定催化剂的关键在于系统研究催化乙醇重整反应机制以及催化反应过程中催化剂与载体的协同效应对催化剂性能的影响。     

煤油水重整制氢PtLaCeLi/γ-Al_2O_3催化剂的研究

以γ-Al2O3为载体,Pt为活性组分,采用等体积分步浸渍法制备了Pt La Ce Li/γ-Al2O3催化剂。研究了催化剂的活性和稳定性,考察了煤油液空速、水碳比、反应温度对煤油水重整制氢反应的影响。确定了最适宜的工艺条件是煤油液空速为0.06 h-1,水碳比为13,反应温度为750℃,在此条件下的氢产率为35.86 mol/mol。     

Co/La2O3催化乙醇水蒸汽重整制氢反应的研究

采用浸渍、热分解、氢还原等步骤制备了一系列Co/La2O3,催化剂,并将其应用于乙醇水蒸汽重整制氢反应.采用固定床反应考察了温度和水醇比对催化剂性能的影响.用N2吸附、XRD、TPR等手段对催化剂进行了表征.结果表明:5%Co/La2O3,催化剂对乙醇水蒸汽重整制氢反应表现出最高的活性.在500℃、水醇比为3:1时,乙醇的转化率达可到64.8%,H2的产率和选择性分别为1.0 mol/mol和86.1%.另外,在反应温度低于450℃时,H2的选择性可达90%以上.     

Ni-Co/Al_2O_3催化乙醇水蒸气重整制氢性能研究

利用浸渍法制备Ni-Co/Al2O3催化剂,考察催化剂组成、反应温度、水醇比、液体空速对乙醇水蒸气重整反应的影响。结果表明,Ni-Co/Al2O3催化剂中Co含量的增加会提高氢气和一氧化碳的选择性,降低甲烷和二氧化碳的选择性,催化剂Ni7.5Co7.5催化性能最佳,450℃时乙醇转化率达到100%,氢气选择性为79.78%,二氧化碳选择性为91.89%。反应温度会影响乙醇水蒸气重整制氢反应中相关反应的权重和产物的分布。加大水醇比降低一氧化碳选择性,提高二氧化碳选择性;提高液体空速,加大一氧化碳选择性。Ni-Co/Al2O3催化剂反应前后发生明显的物相重构,Co3O4被还原成Co,Co与Ni共同起活性作用,Co3O4作为催化剂前体在乙醇水蒸气重整中显示出良好的活性。     

甲醇氧化重整制氢工艺条件的研究

在Cr-Zn氧化物催化剂上考察了各种工艺条件对甲醇氧化重整(POX)制氢过程的影响.正交实验表明:对甲醇的转化率、氢气的选择率、氢产率和产物中CO、CO2的浓度影响显著程度为反应温度>氧醇比>水醇比.该催化剂无需预还原可直接使用,反应压力选择在0.3～0.5 MPa,合适的反应温度为650～700 K,氧醇比0.15～0.20,水醇比约1.0.     

Co/ZrO2催化乙醇水蒸汽重整制氢反应的研究

采用浸渍-热分解-氢还原法制备Co/ZrO2催化剂,并用XRD、BET比表面、TPR、差热-热重等测试分析手段对该催化剂进行表征。采用固定床反应器考察了催化剂对乙醇水蒸汽重整制氢反应的催化性能。结果表明:700℃焙烧的ZrO2以单斜和四方相形式共存,负载Co后观察不到有四方相。3%Co/ZrO2催化剂对乙醇水蒸汽重整制氢反应表现出较高的活性。在500℃、水醇比为3∶1时,乙醇的转化率达到76.6%,H2的产率和选择性为0.57mol/mol和81.8%。反应温度升高,提高了乙醇的转化率和H2产率,同时也促进了催化剂表面的积炭。     

包硅改性纳米碳酸钙应用于高温CO2吸附的性能

引言 二氧化碳吸附强化制氢(SERP)的原理是将甲烷水蒸气重整反应过程产生的CO2用吸附剂脱除,从而打破化学反应平衡,降低反应平衡常数,使反应温度由800～1000℃降低至500℃左右,使制氢反应条件更温和、能耗更低.该技术的工业可行性研究的关键是甲烷水蒸气重整反应过程中采用的高温CO2的吸附剂的性能研究[1].     

用于PEMFC的天然气水蒸气制氢系统

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的应用要求,开发了一个包括天然气水蒸气重整、CO变换和变压吸附净化的制氢工艺过程,并着重对重整反应和变压吸附的操作条件进行了实验研究。考察了温度、空速和水碳比对重整反应的影响,得到适宜的工艺操作条件,实验结果表明：温度650℃、水碳比6、空速42h^-1时,氢气含量为70.21%,甲烷转化率为77.41%;分析了温度、流速对变压吸附脱除CO效果的影响,结果表明：在0.2MPa、40℃和吸附、脱附时间120s的条件下,产品气中CO浓度接近于1×10^-6,经过多次循环后产品气质量稳定,可以连续获得满足80W质子交换膜燃料电池要求的高纯度氢气。     

苯酚低温催化水蒸气重整制氢

以Raney Ni为催化剂,在温和条件下(523～723 K)实现了苯酚催化水蒸气重整制氢反应。研究表明,反应温度、液体空速和原料浓度等反应条件是影响苯酚转化率和H₂选择性的重要因素,较高的反应温度和较低的液体空速有利于提高苯酚转化率,但不利于提高H₂选择性。对比苯酚水相重整制氢过程发现,尽管水蒸气重整反应温度相对较高,且需要汽化原料使反应在气相中进行,但该过程具有比水相重整更高的H₂选择性(93%～100%)。此外,Raney Ni催化剂上苯酚水蒸气重整反应与现有的文献结果比较还具有反应条件温和、催化剂稳定性好(60h)以及CO含量低(CO/CO₂摩尔比为0.01～0.2)等优点。将该技术应用于工业含酚有机废水的资源化处理制备的H₂可以直接作为氢源使用。     

微湿空气法处理催化剂对FCC汽油吸附脱硫的研究

用水蒸气处理的Y型分子筛作为载体,以硝酸锌为活性组分,制备了一种FCC汽油吸附脱硫催化剂.改变反应器温度、水蒸气温度以及空气流速制备一系列载体,在载体上负载不同质量分数的硝酸锌溶液,得到催化剂.利用制备的催化剂在微型反应装置中进行FCC汽油脱硫实验,考察温度、空速对催化剂吸附脱硫活性的影响.结果表明:水蒸汽的产生温度5...     

Steam reforming of ethanol over skeletal Ni‐based catalysts: A temperature programmed desorption and kinetic study

An investigation on reaction scheme and kinetics for ethanol steam reforming on skeletal nickel catalysts is described. Catalytic activity of skeletal nickel catalyst for low‐temperature steam reforming has been studied in detail, and the reasons for its high reactivity for H₂ production are attained by probe reactions. Higher activity of water gas shift reaction and methanation contributes to the low CO selectivity. Cu and Pt addition can promote WGSR and suppress methanation, and, thus, improve H₂ production. A reaction scheme on skeletal nickel catalyst has been proposed through temperature programmed reaction spectroscopy experiments. An Eley‐Rideal model is put forward for kinetic studies, which contains three surface reactions: ethanol decomposition, water gas shift reaction, and methane steam reforming reaction. The kinetics was studied at 300–400°C using a randomized algorithms method and a least‐squares method to solve the differential equations and fit the experimental data; the goodness of fit obtained with this model is above 0.95. The activation energies for the ethanol decomposition, methane steam reforming, and water gas shift reaction are 187.7 kJ/mol, 138.5 kJ/mol and 52.8 kJ/mol, respectively. Thus, ethanol decomposition was determined to be the rate determining reaction of ethanol steam reforming on skeletal nickel catalysts. © 2013 American Institute of Chemical Engineers AIChE J 60: 635–644, 2014     

乙醇水蒸汽重整制氢负载型镍基催化剂研究进展

负载型镍基催化剂是一种良好的乙醇水蒸汽重整制氢催化荆,但反应中存在氢气选择性较差和反应温度高的缺点.介绍乙醇水蒸汽重整制氢的反应机理,在此基础上,探讨通过载体改性和添加助剂提高负载型镍基催化剂的氢气选择性以及降低反应温度,并对研究进展进行综述.     

Investigation of mini-reformer for hydrogen production

以解决小功率燃料电池氢源问题为目的,研制了集原料预热、甲醇水蒸气重整（MSR）、催化燃烧、水汽变换（WGS）于一体的自热式重整制氢反应器。通过条件实验考察了操作温度、甲醇气体空速、水醇比（W/M）等操作条件对重整反应的影响,并在苛刻条件下进行了稳定性研究。实验证明,反应器最大净产氢量可达90 L/h,可为百瓦级质子交换膜燃料电池提供氢源。     

M/γ-Al2O3催化剂对煤油水重整制氢的影响

以γ-Al₂O₃为载体,采用等体积分步浸渍法制备了以Ni为活性组分,La、Ce、Fe、Cr、Co为助剂的催化剂M/γ-Al₂O₃,在固定床管式反应器中研究了M/γ-Al₂O₃催化剂的性能,考察了反应温度、水碳比和空速对氢产率的影响,并对催化剂进行XRD、SEM和BET表征。结果表明,NiLaCeFeCrCo/γ-Al₂O₃催化剂具有较好的催化性能,在反应温度700 ℃、水碳物质的量比10和空速6 min^-1的条件下,氢产率达到27.335 mol·mol^-1,并在300 min内表现出较好的活性,平均氢产率为21.966 mol·mol^-1。     

Biomass-derived hydrogen from an air-blown gasifier

The goal of this research is to produce high concentrations of hydrogen from gasification of biomass. Air-blown gasification of biomass in fluidized bed reactors produces relatively low concentrations of hydrogen (about 8 vol.%). Steam reforming of tars and light hydrocarbons and reacting steam with carbon monoxide via the water–gas shift reaction can increase hydrogen content in the producer gas to almost 30 vol.%. In these experiments, the temperature, space velocity, and steam/gas ratio were varied to determine the effect of these variables on hydrogen production. Characterization of the catalysts by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and BET analysis was also performed. These analyses showed that coke and small quantities of sulfur and chlorine deposited on the catalysts, although catalytic deactivation was not evident during the tests.     

载锌NaY分子筛对FCC汽油吸附脱硫性能的影响

采用液相离子交换法将锌离子负载到NaY分子筛上,得到ZnY分子筛脱硫吸附剂。考察了锌离子负载浓度和不同焙烧温度对ZnY分子筛吸附脱硫性能的影响。研究脱硫实验中吸附温度和吸附空速对FCC汽油脱硫性能的影响,样品中的硫含量通过微库仑综合分析仪进行测定。结果表明,Zn(NO₃)₂负载浓度0.30 mol·L^-1、焙烧温度500 ℃、吸附温度30 ℃和吸附空速0.5 h^-1条件下对吸附脱硫性能最有利,脱硫率超过80%。考察两种方法对吸附剂进行再生。