甲醇水蒸气重整制氢研究进展

合集下载

甲醇水蒸气重整制氢研究进展

甲醇水蒸气重整制氢研究进展
Abstract:The continuous growth of hydrogen demand drives the development of hydrogen production technology������ Generallyꎬ investment of coal gasification process and cost of water electrolysis process are highꎬhydrogen production from natural gas is limited by raw material������ Hydrogen production from methanol has been widely used because of moderate investmentꎬflexible scaleꎬlow cost of Cu - based catalyst with low reaction temperatureꎬhigh activity and H2 selectivity������ The research on catalyst carrier and promoter has important guiding significance for improvement of industrial catalyst������ The processꎬreaction mechanism and catalyst of methanol steam reforming for hydrogen production were reviewed������ The research progress of catalyst support and promoters were introduced������ Key words:energy chemistryꎻhydrogenꎻmethanolꎻsteamꎻreforming catalyst doi:10������ 3969 / j������ issn������ 1008 ̄1143������ 2019������ 04������ 006 CLC number:TQ116������ 2ꎻTQ426������ 94 Document code:A Article ID:1008 ̄1143(2019)04 ̄0028 ̄04

新型甲醇水蒸汽重整器及相应制氢系统的研究

新型甲醇水蒸汽重整器及相应制氢系统的研究

新型甲醇水蒸汽重整器及相应制氢系统的研究*潘立卫王树东**中国科学院大连化学物理研究所901组摘要: 创新研制了一种新型甲醇水蒸汽重整器,其特点是集预热、气化、重整、催化燃烧于一体,在反应器内部,放热反应与吸热反应、气化与冷却之间实现了较好的热量耦合;便于扩大规模;可实现完全自供热。

另外,本文还对该反应器的放大规律进行了研究,并且在此基础上设计运行了5kW的制氢系统。

关键词:板翅式反应器甲醇水蒸汽重整制氢热量耦合燃料电池引言由于氢气作为一种为燃料电池提供能量的载体,其利用效率高而且能实现零排放。

因此,燃料电池和氢能的研究已引起各国学者的广泛重视。

Hunter和McGuire[1]最早提出通过间接传热把强放热和强吸热耦合在同一反应器中的概念。

近几年在制氢反应器的研究过程中,强放热和强吸热耦合的板式反应器越来越引起研究人员的重视[2-6]。

许多学者[6-8]把甲烷水蒸汽重整和甲烷的催化燃烧成功地耦合到了这种类型反应器中。

本板翅式重整器〔PFR〕通过采用板翅结构,放热与吸热之间的传热阻力比以前的板式结构更小。

同时,本重整器中耦合了甲醇水蒸汽重整反应和部分重整气的催化燃烧反应,反应温度较低。

1实验部分1.1实验装置板翅式重整器的结构示意可见图1。

两个燃烧腔、一个重整腔和两个气化腔均集成于同一反应器中,相邻的两个腔之间保持错流流动。

所有的腔均采用多孔板翅结构。

通过几个相同的此类重整器组合即可获得更大规模的反应装置,这就克服了同心圆式反应器扩大规模的局限性。

实验中,化学反应主要在燃烧腔和重整腔中进行,其中重整腔内进行甲醇的水蒸汽重整反应,而两个燃烧腔内进行氢氧的催化燃烧反应,其目的是为了模拟利用燃料电池的阳极尾气,为物料的气化及重整反应提供热量。

*国家重点基础研究973项目(G2000026401)资助** 联系作者:王树东研究员. :0411-********, E-mail: wangsd@dicp.ac图1 板翅式重整器及内部多孔板翅的结构示意 Fig.1.Configuration of the PFR and perforatedfin. The locations of the thermocouples in the PFR are also shown.1.2实验流程实验流程见图2。

甲醇水蒸气重整制氢PdZnO催化剂的研究

甲醇水蒸气重整制氢PdZnO催化剂的研究
表 $" 不同质量分数 %& ’ ()* 催化剂的物性参数 MAJG? $" %A>AK?B?>C DE @NIC;HAG @>D@?>BI ED> &;EE?>?)B " " OABAGICB %& " ’ 2 +# ! $8# + $+# 4 !$# 4 " " %& GDA&;)< HABAGICBC P@?H;E;H C=>EAH? A>?A ’ K! ・ < Q $ ) #( 6!# 4+ -4# !6 -9# 44 -6# ,+ RABB;H? @A>AK?B?>C DE %&() A 5 J ’ )K 8# 684 6 8# 684 , 8# 6$8 8 8# 689 4 AGGDI H ’ )K 8# --- $ 8# --6 ! 8# --! 8# --! ! 图 !" $+# 42 %& ’ ()* 催化剂不同还原温度的 /01 图 :;<=>? !" /01 @ABB?>)C DE $+# 42 %& ’ ()* >?&=H?& AB " " " " &;EE?>?)B B?K@?>AB=>?C A E>?CN;J >DDK B?K@?>AB=>?;H +!- .; & +,- .;? L,- .;E ,,- .
[ +]
。由于 A9 膜在 #+$ F 以下会发生氢脆而导致 A9
[ /]

甲醇部分氧化重整制氢过程研究

甲醇部分氧化重整制氢过程研究

甲醇部分氧化重整制氢过程研究
甲醇部分氧化重整制氢是一种重要的化学反应过程,可以将甲醇转化为氢气和二氧化碳。

这个过程可以通过不同的催化剂和反应条件来实现。

在这篇文章中,我们将对甲醇部分氧化重整制氢的研究进行探讨。

首先,我们需要了解这个过程的基本原理。

甲醇部分氧化重整制氢是一种多步反应过程,包括甲醇的部分氧化、重整和水气变换等步骤。

在这个过程中,甲醇首先被部分氧化成为甲醛和甲烷,然后通过重整反应生成一氧化碳和氢气,最后通过水气变换反应将一氧化碳和水转化为二氧化碳和更多的氢气。

这个过程的催化剂是非常关键的。

通常使用铜基催化剂来促进甲醇的部分氧化和重整反应。

同时,还需要添加适量的助剂来提高催化剂的活性和选择性。

例如,钼、锰、铬等元素都可以作为助剂来提高铜基催化剂的性能。

此外,反应条件也对甲醇部分氧化重整制氢的效果有很大影响。

反应温度、压力、甲醇浓度等因素都需要考虑到。

通常来说,较高的反应温度和压力可以提高反应速率和产氢量,但也会增加副产物的生成。

因此,在选择反应条件时需要综合考虑各种因素。

甲醇部分氧化重整制氢在工业上有着广泛的应用。

它可以用于生产纯净的氢气,以供各种工业用途。

同时,它还可以作为一种清洁能源,用于汽车燃料电池等领域。

因此,对这个过程进行研究和优化具有重要意义。

总之,甲醇部分氧化重整制氢是一种复杂的化学反应过程,需要考虑到多种因素才能实现高效率和高选择性的转化。

未来,我们还需要进一步深入研究这个过程,并不断优化催化剂和反应条件,以满足不同领域对于氢气的需求。

甲醇制氢可行性研究报告

甲醇制氢可行性研究报告

甲醇制氢可行性研究报告一、技术原理甲醇制氢的基本原理是通过水蒸气重整反应,将甲醇和水蒸气在高温高压条件下催化反应,生成氢气和二氧化碳。

反应方程式如下:CH3OH + H2O → CO2 + 3H2这个反应过程需要在高温高压条件下进行,通常在300-500摄氏度和20-50大气压之间。

同时,还需要添加合适的催化剂来促进反应进行。

二、优势1. 原料广泛:甲醇是一种易得且廉价的原料,可以从化石燃料或生物质中生产,因此甲醇制氢具有丰富的原料来源。

2. 高效率:甲醇制氢的反应可以在相对温和的条件下进行,产率高,效率高。

3. 适用性强:甲醇制氢技术适用于小型生产和大型工业生产,具有广泛的应用前景。

4. 低碳排放:与传统石油加氢反应相比,甲醇制氢反应生成的二氧化碳排放量较低,是一种相对清洁的氢气生产方式。

三、劣势1. 催化剂选择困难:选择合适的催化剂对于甲醇制氢过程至关重要,不同的条件和催化剂会影响反应效率。

2. 能耗较高:虽然甲醇制氢反应在相对温和的条件下进行,但是仍需要一定的能量供应,因此能耗较高。

3. 二氧化碳排放:虽然甲醇制氢产生的二氧化碳排放较低,但仍然无法完全避免环境影响。

四、市场前景随着清洁能源需求的增加,氢气作为清洁能源的地位越来越重要,甲醇制氢作为一种新兴的氢气生产技术,具有广阔的市场前景。

尤其是在汽车、航天航空等领域,甲醇制氢技术有着巨大的应用潜力。

因此,相关企业可以考虑投资研发甲醇制氢技术,以谋求更好的发展。

五、结论甲醇制氢是一种有着广阔市场前景的氢气生产技术,具有原料广泛、高效率、适用性强等优势。

尽管存在着催化剂选择困难、能耗较高等劣势,但通过技术改进和创新,这些问题可以得到解决。

因此,甲醇制氢技术具有可行性,值得企业和政府部门的关注和投资。

水蒸气重整制氢技术研究进展

水蒸气重整制氢技术研究进展

水蒸气重整制氢技术研究进展摘要:甲醇水蒸气重整制氢的产物中氢气含量高,CO含量低(一般在1%左右),甲醇水蒸气重整制氢是指在一定的温度、压力条件下,甲醇和水在催化剂的作用下在重整反应器内发生反应生成氢气、二氧化碳以及少量的一氧化碳。

关键词:甲醇;水蒸气重整制氢;进展前言人们更多关注的是“能否用水制氢来开汽车”。

除去前段时间网上谈论的铝粉还原制氢外,近年来,重整甲醇制氢逐渐进入人们的视野。

甲醇和水的蒸气进入重整室通过高温(约250℃)反应后,最终产物是二氧化碳和氢气,成分比例1∶3,但氢气中会掺杂着微量的一氧化碳。

经过气体提纯后,高纯度的氢气进入燃料电池系统中,一氧化碳经过氧化后与二氧化碳一同排到大气中。

氢气进入燃料电池系统后,后续过程与普通的燃料电池汽车无异。

相比建设和运营加氢站网络,甲醇重整仅需要在加油站的基础上增加甲醇水加注功能,设备更换成本低,操作方便,似乎更易让人接受。

但是,甲醇重整过程得到的氢气包含一氧化碳等有毒气体,需要提纯并降温(从超过200℃降到约80℃),这就要投入额外的设备。

此外,甲醇重整燃料电池汽车在带来使用便利的同时,却重新带来了碳排放和尾气问题,这似乎违背了使用氢能源的初衷。

1水蒸气重整制氢的工艺过程甲醇水蒸气重整制氢的反应式为:CH3OH+H2O→CO2+3H2△H=50.7kJ/mol甲醇水蒸气重整制氢过程的流程。

用离子交换法除去钙镁离子后的脱盐水与甲醇按一定比例混合,加热气化并过热,在温度和压力达到一定的条件后,分别进入脱盐水贮槽和甲醇高位槽。

作为吸收溶剂的脱盐水经脱盐水泵进入净化塔,在吸收未反应的甲醇后送回原料液贮槽,与来自甲醇高位槽的甲醇一起通过原料液计量泵,当达到反应压力后,就会被一起送到换热器处,进行预热。

然后物料会进入气化过热器,在气化过热器中将甲醇水溶液气化并过热至所需的温度,在催化剂的作用下原料气于转化器中发生催化裂解和转化反应,最后生成含CO2、H2、CO的转化气。

CuZnAl催化剂甲醇水蒸气重整制氢催化性能研究


基 础 研 究


制 与


PETR OI EU M PR( ) CESSI NG A ND PET R( ) CH EM I CA I S
2 O 1 3年 l O月 第 4 4卷 第 1 O期
C u Z n AI 催 化 剂 甲醇水 蒸 气 重 整 制氢 催 化性 能研 究
产; B E L C A T— A型多用吸附仪, 荷 兰 An k e r s mi d公
司生产 ; GC 一 2 0 1 4气 相 色 谱 仪 , 日 本 岛 津 公 司 生
式, 产 品气 中氢 气含量 高 ( 约7 5 ) , 反 应 条件 温 和
( 2 0 0 3 0 0℃) [ 。
料 】 。 甲醇水 蒸气 重整 制氢是 甲醇制 氢 的主要方
9 9 . 9 9 ) , 南 京天泽 气体有 限公 司生产 。 D8 AD VANC E X射 线 衍 射 仪 , 德国 B r u k e r
公 司生 产 ; B e l s o r p 1 I吸 附仪 , 荷 兰 An k e r s mi d公 司生产 ; F E I Q UAN T A2 0 0扫描 电镜 , P h i l i p s 公司生
催化性能 , 并采用 B E T, X R D, H。T P R 等 方 法对 催 化 剂 进 行 表 征 , 以探 讨 A1 和C u / Z n比对 催 化 剂 活性 的 影 响 。 在合适 的 C u / Z n比时 , 引 入 A1 能 提 高 催 化 剂 的 比表 面积 和活 性 组 分 的 分 散 度 , 以及 稳 定 表 面 活 性 物 种 。 对 比试 验结果表 明 : 在所考 察的 C u Z n A1 催化剂 中, C u 。 Z n A1 . 。 催 化 剂 对 甲醇 水 蒸 气 重 整反 应 的 催 化 活 性 最 高 , 在 温 度 2 5 0 C、 压力 1 MP a 、 ( H z O) / n ( C H。 OH) 一1 . 5 、 体积空速 0 . 5 6 h 的条 件 下 , 甲醇 转 化 率 达 到 1 0 0 , 氢 气产 率 达到 9 7 . 7 ; 经过 2 0 0 h连 续 实 验 , C u 。 Z n 。 A1 。 催 化剂 上 甲醇 蒸 气 重 整 反 应 的 转 化 率 稳 定 在 9 7 左右 , 其稳 定 性 明显 优 越 于 C u 。 Z n 。 催化剂化 铝 甲醇

甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究

甲醇部分氧化水蒸气重整是一种制备氢气的重要方法,对于氢能源的研究和应用具有重要意义。

本文将从以下几个方面对甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究进行深入探讨。

一、甲醇部分氧化水蒸气重整的原理和方法甲醇部分氧化水蒸气重整是利用催化剂将甲醇和水蒸气在高温下反应,生成氢气和二氧化碳的过程。

该方法通过高温和催化剂的作用,实现了从甲醇中高效地提取氢气的过程。

二、甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的反应机理甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的反应机理主要包括以下几个步骤:首先是甲醇的部分氧化,产生一氧化碳和氢气;接着是水蒸气的重整反应,将一氧化碳进一步转化为二氧化碳和氢气。

这些反应通过催化剂的作用,促进了反应的进行。

三、甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究进展近年来,随着对清洁能源的需求不断增加,人们对甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究也取得了一系列进展。

研究者们不断改进催化剂的性能,提高反应的效率,降低能耗和环境影响,使得该方法更加适用于工业生产和实际应用。

四、甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的优势与挑战甲醇部分氧化水蒸气重整制氢具有成本低、原料丰富、反应条件温和等优势,然而,在实际应用中仍然面临着催化剂寿命、二氧化碳的排放等挑战。

需要进一步深入研究和技术创新,解决这些挑战,推动该方法的工业化应用。

五、结语甲醇部分氧化水蒸气重整制氢是一种重要的制氢方法,具有广阔的应用前景。

通过对其原理、反应机理、研究进展、优势与挑战的深入探讨,有助于推动其在清洁能源领域的应用,为构建美好的能源未来做出贡献。

通过以上内容的系统阐述,读者可以对甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究有一个较为系统和全面的认识,并且了解到该方法在清洁能源领域的重要作用和应用前景。

希望本文能够对相关领域的研究者和工程技术人员有所帮助,推动该方法的进一步创新和发展。

甲醇部分氧化水蒸气重整制氢作为一种重要的氢气制备方法,在清洁能源和可持续发展领域具有广泛的应用前景。

随着全球对氢能源需求的增长和对碳排放减少的要求,甲醇部分氧化水蒸气重整制氢的研究与应用正变得越来越重要。

甲醇水蒸气重整制氢催化反应的研究

甲醇水蒸气重整制氢催化反应的研究
张新荣;史鹏飞
【期刊名称】《天然气化工》
【年(卷),期】2002(027)001
【摘要】研究以共沉淀法制备Cu/Al2O3催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温高活性和高氢选择性催化剂.当铜质量分数为30.9%时,催化剂活性最好,在250℃反应时,甲醇转化率为77.4%,产气中氢摩尔分数等于75%,CO摩尔分数小于100×10-6.另外,反应工艺条件如反应温度、水醇比、还原气氛对催化剂性能有很大影响.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】张新荣;史鹏飞
【作者单位】哈尔滨工业大学,应用化学系,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,应用化学系,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】O621.25
【相关文献】
1.甲醇水蒸气重整制氢研究进展 [J], 苏海兰;史立杰;高珠;常俊石
2.甲醇水蒸气重整制氢CuAl2O4催化材料的研究 [J], 乔韦军;张楷文;张娜;张磊;庆绍军;高志贤
3.甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂的研究 [J], 焦桐;许雪莲;张磊;翁幼云;翁玉冰;高志贤
4.小型甲醇水蒸气重整制氢系统性能测试平台及其实验研究 [J], 邓笔财;宋忠尚;杜忠选;李启玉;杨振威;王林涛
5.甲醇水蒸气重整制氢CuZnAl催化剂的制备和研究 [J], 严佳丽;于伟;王统才;张子瑜;崔政伟
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

甲醇水蒸气重整制氢工艺现状及发展


21世纪人类共同面临能源与环境两大问题, 随着全球环境的日益恶化以及传统石化资源的日 益 枯 竭,人 们 开 始 寻 找 更 多 可 替 代 的 清 洁 能 源。 在此大背景下,发展氢能成了各方共识,加快布局 氢能产业被列入各国的发展规划。早在 2003年, 美国能源部就确定了发展氢能的规划,致使美国 氢 能 技 术 的 发 展 及 应 用 一 直 走 在 世 界 的 前 列。 2017年 日 本 发 布 了 “氢 能 基 本 战 略 ”,计 划 于 2050年前建成氢能社会,还有欧盟各国以及韩国 也都在加快发展氢能技术[1]。同国外相比,国内 氢能发展起步较晚,产业基础还比较薄弱,但发展 势头迅猛。
入净化塔,在吸收未反应的甲醇后送回原料液贮 槽,与来自甲醇高位槽的甲醇一起通过原料液计 量泵,当达到反应压力后,就会被一起送到换热器 处,进行预热。然后物料会进入气化过热器,在气 化过热器中将甲醇水溶液气化并过热至所需的温 度,在催化剂的作用下原料气于转化器中发生催 化裂解和转化反应,最后生成含 CO2、H2、CO的转 化气。转化气会依次通过换热器和冷凝器,出口 温度会降至 40℃左右,再次进入净化塔回收未反 应的甲醇气体。最后进入变压吸附工段提取氢 气,此 过 程 后 氢 气 的 纯 度 可 以 达 到 999% ~ 99999%,洗 涤 液 则 再 次 返 回 原 料 罐 被 重 复 利 用[5]。
图 1 甲醇水蒸气重整制氢流程工艺
13 甲醇水蒸气制氢的反应机理 甲醇水蒸气重整制氢反应机理主要存在 3种
不同观点:平行反应机理、分解变换机理和分解逆 变换机理。
(1)平行反应机理 早期的研究认为甲醇和水经过不同的反应过 程生成产物中的 CO2和 CO,反应机理如下: CH3OH+H2O→3H2 +CO2 CH3OH→2H2 +CO H2O+CO→CO2 +H2 但是随着相关研究的深入,有人提出了以下 不同的理论。 (2)分解变换机理 该理论认为甲醇先是通过甲醇裂解反应生成 CO和 H2,进而通过水汽变换反应生成 CO2和 H2。 CH3OH→CO+2H2 CO+H2O→CO2 +H2
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

甲醇水蒸气重整制氢研究进展
作者:郭新民
来源:《石油研究》2019年第07期
摘要:甲醇水蒸气重整制氢投资适中,适合各种规模的制氢装置,铜基催化剂反应温度低,低温活性H2选择性高,价格低廉,通过催化剂载体和助剂的改进研究,进一步降低重整尾气中CO含量,对工业催化剂的改进具有重要的指导意义。

关键词:能源化学;氢气;甲醇;水蒸气;重整催化剂
随着成品油质量的逐渐升级,H2需求持续增长,同时带动了制氢技术的不断发展。

传统的制氢工艺主要有天然气制氢、煤制氢及电解水制氢等。

煤制氢和天然气制氢具有技术成熟、成本低等优点,但煤制氢通常投资较高,只适合大规模制氢;天然气制氢虽然适合各种规模的制氢装置,但天然气作为重要的清洁能源,在作为化工原料方面的应用受到严格限制;而电解水制氢耗电量大导致成本较高,仅适合小规模应用。

与煤和天然气相比,甲醇产能过剩,原料资源丰富,甲醇更容易储存和运输,因而甲醇重整制氢工艺在近几年得到迅速推广。

随着甲醇制氢工艺和催化剂的不断改进,甲醇重整制氢规模也不断扩大,制氢成本不断降低,成为炼油厂等中等规模制氢装置的首选。

本文综述甲醇制氢工艺、甲醇水蒸气重整制氢反应机理和甲醇水蒸气重整制氢催化剂研究进展情况。

1甲醇制氢工艺
甲醇制氢主要有甲醇分解制氢和甲醇水蒸气重整制氢两种工艺。

甲醇分解制氢即甲醇在一定温度、压力和催化剂作用下发生裂解反应生成H2和CO。

采用该工艺制氢,单位质量甲醇的理论H2收率为12.5%(质量分数),产物中CO含量较高,约占三分之一,后续分离装置复杂,投资高。

甲醇水蒸气重整制氢即甲醇和水在一定温度、压力和催化剂作用下转化生成H2、CO2及少量CO和CH4的混合气体。

甲醇水蒸气重整制氢具有反应温度低,产物中H2含量高、CO 含量较甲醇分解制氢法低(体积分数小于2%)等优点。

采用该工艺单位质量甲醇的理论H2收率为18.8%(质量分数),即甲醇水蒸气重整制氢产氢量高于甲醇直接分解制氢,且产物中CO含量低,分离简单。

因此目前开发的甲醇制氢技术主要采用甲醇水蒸气重整制氢工艺。

2反应机理研究
甲醇水蒸气重整制氢反应机理主要分为分解-变换机理和重整-逆变换机理两种观点。

2.1分解-变换机理
甲醇水蒸气重整制氢反应时,先发生甲醇分解反应生成CO和H2,然后发生变换反应生成CO2,反应机理如下:
CH3OH→CO+2H2
CO+H2O→CO2+H2
2.2重整-逆变换机理
甲醇水蒸气重整制氢反应时,先发生甲醇重整反应生成CO2和H2,然后发生逆变换反应生成CO,反应机理如下:
CH3OH+H2O→CO2+3H2
CO2+H→2CO+H2O
利用原位傅里叶变换红外光谱技术,对甲醇水蒸气重整制氢反应机理进行系统研究,研究发现,该反应主要经历以下步骤:甲醇脱氢解离形成甲氧基,甲氧基转化为中间过渡产物甲酸甲酯,甲酸甲酯转化为甲酸,甲酸再分解生成CO2和H2,CO2经逆水气变换反应生成副产物CO。

根据研究可以看出,甲醇水蒸气重整制氢反应符合重整-逆变换机理。

3甲醇水蒸气重整制氢催化剂
甲醇水蒸气重整制氢工艺催化剂主要包括贵金属催化剂和铜基催化剂。

其中铜基催化剂价格低廉,低温活性好,已广泛应用于工业化生产。

工业上使用的铜基催化剂是高铜含量的
Cu/ZnO/Al2O3催化剂,CuO质量分数约50%,常采用共沉淀法制备。

铜基催化剂对甲醇的转化率接近100%,但对CO的选择性较高,而CO是很多加氢催化剂和燃料电池电极材料的毒物,CO含量高不利于后续H2的分离及应用,因此目前的研究重点是通过改变载体或添加助剂来改变催化剂的结构和催化性能,降低CO的选择性。

合适的载体可以加强与Cu之间的相互作用,改善Cu的分散性、催化剂孔道分布及催化剂比表面积等,从而提高催化剂活性。

黄媛媛等以凹凸棒石为载体,以20%Cu和15%ZrO2为活性组分(均为质量分数),采用浸渍法制备的催化剂在温度为280℃、甲醇质量空速3.6h-1和水醇物质的量比1.2的条件下,甲醇转化率为99.83%、H2选择性达到99.23%、CO选择性为2.31%。

巢磊等以AlPO4-5分子筛作为载体,以15%Cu、6%Fe和1%MgO作为活性组分(均为质量分数),采用浸渍法制备的催化剂在反应温度300℃、水醇物质的量比1.1和甲醇质量空速2.5h-1的条件下,甲醇转化率为93.08%,CO2和H2选择性分别为95.80%和
96.93%,副产物CO选择性为1.70%。

以纳米材料CeO2为载体,以10%CuO为活性组分(质
量分数),采用浸渍法制备的催化剂在反应温度为250℃,水醇物质的量比为1.2,甲醇气体空速为800h-1时,甲醇转化率达到100%,重整尾气中CO的体积分数为0.87%。

以CeO2-ZrO2为载体,以CuO/ZnO为活性组分,采用共沉淀法制备的催化剂在反应温度为240℃,水醇物质的量比为1.2和甲醇气体空速1200h-1的条件下,甲醇最高转化率达100%,重整尾氣中CO的体积分数为0.46%,且催化剂稳定性良好,连续稳定运行超过360h。

4结束语
氢气需求的持续增长,带动制氢技术的不断进步。

煤制氢技术投资较高,天然气制氢原料来源受到限制,电解水制氢成本较高。

甲醇制氢投资适中,适合各种规模的制氢装置,铜基催化剂反应温度低,低温活性和氢气选择性好,价格低廉,因而甲醇制氢技术得到广泛应用。

催化剂载体和助剂的改进研究,对工业催化剂的改进具有重要的指导意义。

综述甲醇水蒸气重整制氢工艺、反应机理和催化剂,介绍了催化剂载体和助剂等方面的研究进展情况。

参考文献:
[1]载体焙烧气氛对甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2催化剂的影响[J].刘玉娟,王东哲,张磊,王宏浩,陈琳,刘道胜,韩蛟,张财顺.燃料化学学报.2018(08)
[2]稀土掺杂改性对Cu/ZnAl水滑石衍生催化剂甲醇水蒸气重整制氢性能的影响[J].杨淑倩,贺建平,张娜,隋晓伟,张磊,杨占旭.燃料化学学报.2018(02)
[3]甲醇裂解制氢方法的研究进展[J].石林,任小荣,张洪波,白建红.山东化工.2018(01)。

相关文档
最新文档