在流化床反应器中生物油轻组分模拟物催化重整制氢

对在流化床反应器中生物油轻组分模拟物(简称模拟物)与水蒸气催化重整制氢进行了研究。考察了温度、模拟物中H2O与C的摩尔流率之比(S/C)和模拟物的重时空速(WHSV)对催化重整制氢的影响。适宜的反应条件为:工业级镍基催化剂(w(NiO)=7.2%)200g、温度650℃、S/C=11、WHSV=0.7h-1、反应时间3h。在此条件下,H2产率、潜在H2(H2+CO)产率和总的C元素选择性达到最大值,分别为89.3%,94.8%,96.3%。SEM表征发现,烧结是造成催化剂失活的原因之一。     

固定床中甘油催化重整制氢

以白云石为载体,采用共沉淀法制备了一系列Ni基催化剂,选取甘油作为生物质裂解油的模拟物,在固定床反应器中进行甘油重整制氢反应,探索了催化重整制氢反应条件和反应规律。采用XRD和SEM方法对催化剂进行了表征,并通过TG方法分析了催化剂的积碳情况。实验结果表明,在Ni/DM(DM表示白云石)催化剂中添加氧化物MgO或MoO3可提高催化剂的活性,有效降低碳的沉积速率。选择Ni/Mo-MgO-DM催化剂,以气体产物中H2,CO,CH4,CO2的含量为指标,考察了反应温度、水蒸气与甘油中碳的摩尔比(水碳比)和进料空速对甘油重整制氢反应的影响,获得的较佳反应条件为:反应温度650⁷00℃、水碳比8700℃、水碳比8¹0、进料空速2.410、进料空速2.4³.6 h-1。在此条件下,气体产物中H2含量能达到74%(x)以上。     

生物质油模拟物水蒸气催化重整制氢

选取乙酸、丙酮、糠醛、苯酚的混合物作为生物质油模拟物,以Ni/MgO为催化剂,在常压、800℃下在固定床管式反应器中进行水蒸气催化重整制氢反应,考察了Ni/MgO催化剂与生物质油模拟物的质量比(R)对反应的影响。实验结果表明,反应稳定后的产气速率随R的增大而增大;气相产物中H2和CO2的摩尔分数和收率随R的增大而增大,CO和CH4的摩尔分数和收率则随R的增大而减小;碳元素选择性和目的产物纯度均随R的增大而增加,当R>6时,目的产物纯度大于99.9%,气相产物中几乎不含有CH4;当R<3时,催化剂上的绝对积碳量随R的增大而增加,当R≥3时,R对催化剂上的绝对积碳量影响不大。     

甲醇水蒸气重整制氢CuZn(Zr)AlO催化剂的研究

对CuZn(Zr)AlO催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的性能进行了研究。考察了ZrO2助剂的加入对CuZnAlO催化剂反应性能的影响。以性能较好的COPZr 2催化剂为例,确定了甲醇水蒸气重整制氢反应的最佳反应条件:250℃,0 1MPa,n(H2O)/n(MeOH)=1 3,WHSV=3 56h-1和无载气。150h反应稳定性实验,显示COPZr 2具有良好的稳定性,甲醇转化率和氢产率分别稳定在约88%和83%,出口气CO含量在0 20%～0 31%之间,氢含量大于63%。该催化剂能较好地满足车载甲醇重整器的要求。     

甲醇水蒸气重整反应制氢的研究

以Cu/Zn/Al系列催化剂研究甲醇水蒸气重整反应制氢 ,得到活性和选择性较好的催化剂Cu60 Zn3 0 Al10 和Cu60Zn3 0 Al5 Ce5 ,并且考察了该反应的反应条件如温度、物料配比等对催化剂稳定性的影响。结果表明 ,最佳反应条件为 :温度 2 60℃ ,n(H2 O) /n(CH3 OH) =1～ 1 .2。     

Cu-ZrO_2/凹凸棒石催化剂在甲醇水蒸气重整制氢反应中的性能

以凹凸棒石(ATP)为载体,采用浸渍法制备了Cu-ZrO_2/ATP系列催化剂,并在连续流动常压固定床微型反应器上对Cu-ZrO_2/ATP催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢反应的催化性能进行评价,考察了反应温度、反应时间、Cu和ZrO_2的负载量、水醇摩尔比及重时空速(WHSV)等条件对催化性能的影响。采用XRD、N_2吸附-脱附、H_2-TPR、NH3-TPD、CO_2-TPD、BET等方法对催化剂的结构进行表征。实验结果表明,Cu(20%(w))-ZrO_2(15%(w))/ATP催化剂具有较高的活性和稳定性;在280℃、n(水)∶n(甲醇)=1.2∶1和WHSV=3.6 h~(-1)的条件下,甲醇转化率和氢气选择性均高于99%,CO选择性低于2.5%,且连续反应50 h后,催化剂仍保持较高的活性。表征结果显示,ZrO_2的加入改变了催化剂的孔结构和酸碱性,ZrO_2和Cu之间存在相互作用。     

甲烷水蒸气重整的Ni基整体式催化剂的制备和表征

以堇青石为基体制备了不同MgO改性的Ni基整体式催化剂,并对催化剂的结构和甲烷水蒸气催化重整反应性能进行了测试。XRD和H2-TPR结果表明,添加MgO不仅促进了催化剂上的NiO分散性能,而且增强了NiO与载体之间的相互作用。XPS结果表明,过量MgO的添加明显地降低了催化剂表面的Ni原子浓度,这是高MgO含量催化剂活性下降的主要原因。10%Ni/5%MgO/Si-Al/D催化剂具有较好的甲烷水蒸气催化重整催化性能,在反应温度800℃,空速27000mL/(g·h),V(H2O)/V(CH4)为2时,甲烷转化率为98.3%,CO的选择性为78.6%,n(H2)/n(CO)为3.6。     

低温Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂乙醇水蒸气重整制氢

考察了Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂低温下乙醇水蒸气重整制氢的性能.结果表明,在低温下Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂对乙醇水蒸气重整制氢表现出高的乙醇转化率和较好的氢气选择性以及较高的稳定性.723 K、H2O/EtOH摩尔比=13、液体空速(LHSV)=2 0～2.9 h-1时,乙醇完全转化,氢气的选择性达到98%以上.     

PtLiLa/γ-Al2O3催化剂上柴油水蒸气重整制氢实验研究

采用浸渍法制备了PtLiLa/γ-Al2O3催化剂。以－10号柴油为原料,在固定床管式反应器中研究了温度、水碳比、空速对PtLiLa/γ-Al2O3催化剂上柴油水蒸气重整制氢反应的影响,确定了适宜的反应条件。采用XRD和SEM方法对反应后的催化剂进行了表征。结果表明,PtLiLa/γ-Al2O3催化剂对柴油水蒸气重整制氢具有较好的催化性能,且稳定性良好。在温度680 oC,水碳摩尔比22,柴油空速0.3 h-1条件下,H2产率为28.66 mol/mol。     

CuO/La_2O_3-ZrO_2催化剂的制备及其在乙醇水蒸气重整制氢中的性能

用氨水共沉淀法制备了La2O3-ZrO2复合氧化物载体,用浸渍法制备了CuO/La2O3-ZrO2催化剂;用N2低温吸附-脱附和X射线衍射技术对试样进行了表征;考察了CuO/La2O3-ZrO2催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中的活性。实验结果表明,La含量较低的CuO/La2O3-ZrO2催化剂为具有四方晶相结构的纳米晶粒,比表面积较大;CuO/La2O3-ZrO2催化剂在乙醇水蒸气重整制氢反应中表现出良好的催化活性,气相产物中H2含量较高;La2O3含量影响CuO/La2O3-ZrO2催化剂的活性。在反应温度773K、乙醇与水的摩尔比1∶6.33、乙醇水溶液进料量0.1mL/m in的条件下,采用n(Cu)∶n(La)∶n(Zr)=1∶0.5∶6.5、673K焙烧的CuO/La2O3-ZrO2为催化剂,乙醇转化率为94%,气相产物中H2的摩尔分数为69%、CO的摩尔分数小于0.5%。     

连续重整高密度催化剂PS-Ⅷ的工业应用试验

针对企业连续重整装置扩能改造的需求,高密度催化剂为现有装置扩能改造提供了新的技术方案。中国石化九江分公司结合连续重整装置改造开展了国产连续重整高密度催化剂PS-Ⅷ的工业应用试验。结果表明：在重整进料量为163.3 t/h、加权平均入口温度（WAIT）为519 ℃、氢油摩尔比为2.24和质量空速为1.46 h^-1的操作条件下,C₅+产品收率（w）为88.4%,C5+产品研究法辛烷值（RON）为101.8,芳烃产率（w）为69.7%,纯氢产率（w）为3.85%,催化剂损耗量较低,积炭速率与常规催化剂相当;在达到相同C₅+产品辛烷值的情况下,使用PS-Ⅷ时较使用PS-Ⅵ时的反应温度低4 ℃,C₅+产品收率（w）高0.5百分点,芳烃产率（w）高0.4百分点,纯氢产量高7.8 m³/t,液化气产率（w）低0.3百分点。在原料油轻组分含量较高、芳构化指数低于设计值的情况下,PS-Ⅷ催化剂表现出良好的反应活性和选择性。PS-Ⅷ高密度催化剂工业应用试验的成功,对实现国产连续重整催化剂的系列化具有重要意义。     

蓬莱与达里亚减压馏分的催化裂化反应规律

利用小型固定流化床实验装置考察了蓬莱与达里亚减压馏分（VGO）的催化裂化反应性能,研究了反应温度、剂油比、空速和水油比对产物分布的影响。结果表明：轻油收率随反应温度与剂油比的减小以及空速与水油比的增大而增大;在反应温度500 ℃、剂油质量比6、质量空速20 h-1和水油质量比0.08的工业操作条件下,蓬莱VGO的转化率为92.18%,轻油收率为62.62%,总液体收率为81.71%,达里亚VGO的转化率为94.14%,轻油收率为64.14%,总液体收率为82.63%;在反应温度490 ℃、剂油质量比5、质量空速25 h-1和水油质量比0.10的较优操作条件下,蓬莱VGO的转化率为91.98%,轻油收率为66.54%,总液体收率为84.09%,达里亚VGO的转化率为93.59%,轻油收率为70.98%,总液体收率为84.86%。总体来说,达里亚VGO的裂化性能优于蓬莱VGO。     

抗硫中毒Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂 Ⅱ.汽油自热重整反应性能和催化剂表征

以硫含量为500 μg/g 的零售汽油为原料,考察了水与碳的摩尔比、O_2与碳的摩尔比、反应温度和汽油重时空速对 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂自热重整性能的影响,得到了优化的反应条件,并在优化条件下考察了 Pt/CeO_2Al_2O_3催化剂自热重整高含硫汽油的稳定性。实验结果表明,在水与碳的摩尔比为5、O_2与碳的摩尔比为0.35、800℃、汽油重时空速0.9 h~(-1)的优化条件下,零售汽油转化率可达100%,产物中 H_2的摩尔分数为69.0%,CH_4的摩尔分数为1.0%,且催化剂的稳定性很好。氢-程序升温还原表征结果显示,被还原的 Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂中 CeO_2表面晶格氧在 O_2中比在水蒸气中容易恢复,因此,自热重整反应中积碳的消除和有机硫的转化能快速进行,从而使催化剂具有良好的稳定性和抗硫中毒性。     

Study of thermodynamic factors for equilibrium reactions involved in steam reforming of natural gas

We discuss the effect of different variables on steam reforming of natural gas to obtain hydrogen for use in fuel cells. The equilibrium compositions in the reformer are influenced by several factors: temperature, pressure, and the ratio of steam to methane (S/C) in the feed stream. We examine two equilibria: steam methane reforming and the water-gas shift reaction (conversion of water and carbon monoxide to carbon dioxide and hydrogen).     

二甲醚水蒸气重整催化剂的研究

采用二甲醚水解活性组分与甲醇重整活性组分机械混合的方式,制备了一系列二甲醚水蒸气重整(DMESR)双功能催化剂。分别考察了不同二甲醚水解活性组分和甲醇重整活性组分对催化性能的影响,活性测试结果表明,γ-Al2O3是最佳二甲醚水解活性组分,CuMn复合氧化物是最佳甲醇重整活性组分。两者按适当比例混合而成的CuMn/γ-Al2O3双功能催化剂具有较好的DMESR综合性能,且其最佳反应温度为350℃。在常压、350℃时,DME转化率为98.1%,H2选择性为97.5%,H2收率95.6%。     

异辛烷蒸汽重整制氢的研究——Ⅰ．抗硫中毒的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂的制备及其反应性能

用初湿浸渍法制备了Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂,在异辛烷中加入噻吩硫(硫含量300μg/g),考察了反应条件和催化剂制备条件对异辛烷蒸汽重整反应的影响。实验结果表明,优化的反应条件为:反应温度800℃、水与原料中碳的摩尔比5.3、异辛烷的重时空速1.0h~(-1);优化的催化剂制备条件为:在γ-Al_2O_3上先负载CeO_2并于450℃焙烧,然后再负载Pt并于600℃焙烧,其中CeO_2和Pt的负载量(质量分数)分别为15%和0.8%。在优化制备条件下制得的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂对异辛烷蒸汽重整反应具有很好的抗硫中毒性能、活性和稳定性。该催化剂在优化反应条件下进行了100h实验,异辛烷转化率在反应前40h接近100.0%,之后略有下降并稳定在95.0%以上,产物中H_2的摩尔分数约为75.0%、CH_4的摩尔分数约为1.0%。     

Mn改性Cu/ZnO/Al_2O_3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢研究

研究了Mn改性Cu/ZnO/Al2O3催化剂上的甲醇水蒸气重整制氢反应。考察了催化剂组成、反应温度和水醇比对反应的影响。研究结果表明,当催化剂的组成为Cu45Zn45Al5Mn5,反应温度为220～240℃,n(H2O)/n(CH3OH)=1～1 2,液体空速为3 0h-1左右时,反应具有较好的甲醇转化率、氢气产率和较低的出口CO含量,同时催化剂表现出较好的稳定性。