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甲醇催化氧化重整反应制氢的研究

甲醇催化氧化重整反应是将甲醇部分氧化和甲醇水蒸汽重整结合起来进行热耦合反应,以解决甲醇水蒸汽重整需外供热和甲醇部分氧化法氢的含量不高的缺陷。本研究以燃料电池电动车为应用背景,开发高活性、高选择性和稳定性的甲醇催化氧化重整制氢反应的催化剂为主要研究目标,提出并设计了该反应体系的催化剂,研究了该反应体系的工艺条件。通过对催化剂制备条件的考察,确定Cu/Zn/Ce/Al催化剂制备的最佳方法是共沉淀法,采用并流法将碱液和硝酸盐溶液共沉淀,控制溶液的PH=6.7—9.0范围,焙烧温度为450-550℃之间。还原活化方法对催化剂活性影响研究表明,对甲醇水蒸汽重整反应用H_2还原时催化剂的活性较好,且反应的诱导期短;而对于甲醇催化氧化重整反应,用氢还原与用甲醇和水蒸汽直接还原对催化剂的活性及反应诱导期的影响没有太大的区别,但用甲醇和水蒸汽直接还原时可省去用氢还原的过程,能简化反应的工艺流程。研究表明,Cu/Zn/Al系催化剂对甲醇水蒸汽重整反  (本文共126页) 本文目录 | 阅读全文>>

《分子催化》2000年03期
分子催化

甲醇催化氧化重整反应制氢的研究

燃料电池电动车因具有高效率和低污染等特点 ,已引起世界各大汽车公司的广泛关注[1 ,2 ] ,目前研究得较多的燃料电池的燃料有氢气、甲醇等 [3] ,而用在电动车上 ,多以甲醇为主 .甲醇是重要的有机化工原料 ,其年产量已超过 2 .5× 1 0 7t[4] .文献 [5]报道 ,甲醇可以通过 3种途径制氢 :甲醇分解 ,甲醇水蒸汽重整及甲醇部分氧化法 .甲醇分解法 ,由于 CO的含量高 ,不利于燃料电池的电极反应 .甲醇水蒸汽重整法制得的气体中氢的含量高 ,该方法不足之处是反应吸热 ,且水汽生成也要吸热 ,因而反应的起始速度慢 ,用于燃料电池电动车时需燃烧部分燃料供该反应的热量 .甲醇部分氧化法制氢 ,其优点是利用氧气氧化甲醇的放热反应 ,反应速度快 ,但由于通入空气氧化时 ,其中的氮气降低了混合气中氢气的含量 ,使其可能低于50 % ,将不利于燃料电池的正常工作 ,因燃料电池要求氢含量为 50 %~ 1 0 0 % [6] ...  (本文共4页) 阅读全文>>

复旦大学
复旦大学

醇选择性氧化与甲醇制氢反应新结构催化剂的制备、表征及应用

目前,催化反应过程在化学工业中起着主导的作用,催化剂研究已成为核心的技术渗透到经济、社会发展和人类生活的各个领域,在节约资源和能源、缩短与简化生产流程、转换原料路线以及环境保护等方面发挥着越来越重要的作用。以绿色化学为主导思想,从原子经济学角度思考,从化学反应机理出发,开发出高性能的新型催化剂已成为一个非常值得深入研究的课题。为了得到更加高效的催化剂,对于催化材料的研究开发可通过对现有催化剂合成路线加以改进或是采用新的合成技术。更进一步,则可以通过合理的设计开发出具有独特新型结构的催化材料。材料科学技术的进步为我们设计新型高性能催化剂提供了新的思路和方向。因此,结合特定反应的机理、特性和实际需求,利用材料科学的研究手段和成果,开发出具有高活性和高稳定性的各类催化材料,对于催化科学和材料科学都具有非常重要的学术价值和实用意义。醇选择性催化氧化是制取醛酮化合物最具有竞争力的工艺路线之一,其目标产物醛酮化合物是一类重要的精细化学品和有...  (本文共120页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

复合氧化物负载的镍基催化剂上甲烷二氧化碳重整反应及其机理研究

能源与环境是人类社会可持续发展战略所涉及的主要问题。甲烷二氧化碳重整反应由于在有效地利用天然气、能量传输和解决日益严重的环境问题方面具有广阔的应用前景,得到了世界各国的广泛关注。本论文针对催化剂的制备和载体的改进方法进行了详细的研究,重点研究了La系钙钛矿和MgAl_2O_4尖晶石等两类复合氧化物分别作为催化剂前驱体和载体的主要作用和基本特征,并对新的催化剂体系上重整反应的机理、积碳失活机理以及催化剂和性能之间的关系作了详细的研究。得到了一些具有应用前景的优良催化剂体系和很有意义的理论收获。论文首先成功地通过将Ni~(2+)嵌入到La系复合氧化物前驱体的晶格中合成了活性组分Ni粒子高度分散和稳定的Ni催化剂。通过XRD、TPR以及活性研究表明,La_2NiO_4样品在CH_4/CO_2重整反应中的较高催化活性和稳定性是由于LaO岩盐层的分离作用,这使NiO_6八面体在La_2NiO_4结构中呈单层分布,这样还原出来的Ni~0被L...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)
中国科学院研究生院(大连化学物理研究所)

镍基催化剂上CH_4/CO_2重整反应的动力学研究

CH_4/CO_2重整反应有效地利用温室气体,保护地球环境,制取合成气。本论文对Ni基催化剂重整反应动力学和机理进行详尽考察,并有了进一步认识。首先在还原后的Ni基催化剂发现有高温脱附氢的存在,它来源于Ni-H物种。Ni-H物种的存在提高CH_4/CO_2重整反应中间体CH_x中的x值,进而促进CO_2与CH_x的反应,降低重整反应的活化能,提高催化剂上重整反应的活性。研究表明:Ni/α-Al_2O_3催化剂上不同的Ni粒子尺寸得到不同的CH_4解离频率,因此在Ni/α-Al_2O_3催化剂上CH_4的解离是结构敏感型反应;在Ni/MgAl_2O_4上CH_4解离的活化能要比在Ni/α-Al_2O_3催化剂上低;助剂La_2O_3可提高CH_4解离的活化能;CH_4解离的活化能和指前因子之间存在明显的补偿效应。Ni/α-Al_2O_3催化剂上CH_4解离速率高于CO_2与CH_x的反应速率,催化剂上有碳物种的累积。Ni/La_2...  (本文共165页) 本文目录 | 阅读全文>>

《中国石油和化工标准与质量》2014年10期
中国石油和化工标准与质量

重整反应加热炉优化措施分析

三联合重整装置共有四台反应加热炉(三合一炉H201A/C/D,H201B),其瓦斯消耗量大,占装置能耗比例较高。随着重整装置处理量的日益提高,加热炉达到满负荷运行状态,操作弹性下降;另外,排烟温度高、瓦斯组分及硫含量的频繁波动、炉墙内侧节能涂料大面积脱落,对流室漏风等也严重影响加热炉的正常运行。本文通过提高辐射室和对流室炉管的表面热强度和减少散热损失等方法提高加热炉热效率,以此来达到优化加热炉操作的目的。1现状分析1.1重整反应加热炉对流室漏风严重重整反应炉只在辐射室出口设置有氧化锆,因此加热炉对流室后的漏风状况无法得到及时的监控,这样会使了过多的冷空气进入对流室,不但增加排烟中的氧含量,使得加热炉热效率降低;而且还会提高SO2向SO3的转化率从而加剧低温露点腐蚀,同时会带走烟气中的热量,降低了余热烟气的使用率,影响对流室的蒸汽产量,提高了重整装置的能耗。1.2瓦斯硫含量高,露点腐蚀加剧重整反应炉负荷提高以后,衬里的负荷加大,部...  (本文共1页) 阅读全文>>

中国石油大学
中国石油大学

连续重整反应部分建模及仿真研究

催化重整工艺是炼油和石化工业中的重要工艺,而连续重整技术的出现更使催化重整技术发生了革命性的突破,并且在催化重整中扮演着重要的角色,因此建立连续重整过程的模型有着十分重要的意义。本文主要对连续重整反应部分进行了宏观和微观两个尺度上的建模仿真研究以及重整反应部分的稳态流程模拟,具体内容分为以下几个方面:基于连续催化重整反应原理,首先在宏观尺度上对重整装置反应部分建立了稳态模型并进行了仿真模拟;之后对现有建模方法进行改进,建立了连续重整四集总反应动力学模型,并在相关假设的基础上,基于物料衡算和能量衡算式建立了连续重整装置反应部分的动态数学模型,在此基础上,对模型进行了仿真研究,并对模型的动态特性进行了分析,仿真结果与工艺分析结果一致。当今社会在工业生产对环境影响问题上提出了越来越高的要求,精确到了分子级的排放规定和产品质量要求。相比于宏观模型,分子尺度模型的研究与开发更能触及复杂过程的内在规律,并对于产物组成和产品质量的预测,以及优...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>