Cu-ZrO 2 -CeO 2 /γ-Al 2 O 3 催化甲醇水蒸气重整制氢反应的性能
发布时间：2020-12-10 12:15
以γ-Al2O3为载体,采用浸渍法制备Cu-ZrO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂,用XRD、N2吸附-脱附、H2-TPR、NH3-TPD、CO2-TPD等方法对其进行表征。在连续流动常压固定床微型反应器上评价Cu-ZrO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应的催化性能,考察了反应温度、水醇比和质量空速对催化性能的影响,反应结果表明Cu-ZrO2-CeO2/γ-Al2O3催化剂具有较高的催化活性和稳定性,在温度为260℃、水醇摩尔比为1.2∶1、质量空速为3.6h–1的条件下,甲醇的转化率可达99%以上,氢气的选择性为98%以上,一氧化碳的选择性低于2.5%。表征结果显示助剂...
【文章来源】：化工进展. 2017年01期 第216-223页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
反应温度对催化性能的影响
随着水醇摩尔比的增大而提高，当水醇比为1.2∶1时，甲醇转化率可以达到99%以上，氢气的选择性高于99%，一氧化碳的选择性低于2%。当水醇比高于1.2∶1时，在260℃甲醇的转化率均能达到97.5%以上，但CO的选择性也在逐步增大，并且大量水蒸气的存在会增加系统的负荷，增加能耗，因此最佳水醇比约为1.2∶1，此时甲醇转化率较高，CO的选择性较低，H2的选择性较高。图1反应温度对催化性能的影响（催化剂用量0.5g，质量空速（WHSV）3.6h–1，水醇比1.2∶1）a—XCH3OH；b—SCO；c—SCO2；d—SH2图2n(H2O)/n(CH3OH)对催化性能的影响（温度260℃，催化剂用量0.5g，质量空速（WHSV）为3.6h–1，水醇比1.2∶1）a—XCH3OH；b—SCO；c—SCO2；d—SH2
·220·化工进展2017年第36卷2.1.6质量空速对催化性能的影响质量空速（WHSV）对甲醇水蒸气重整制氢反应的影响见图3，催化剂为Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3。可以看出，甲醇转化率随着质量空速的增加而逐渐降低，氢气和一氧化碳的选择性变化不大，可知过高的空速不利于甲醇的转化，当质量空速为3.6h–1时，甲醇转化率达到99.75%，此时氢气的选择性为99.32%，CO的选择性为2.03%。2.1.7反应时间对催化性能的影响Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3为催化剂，反应温度为260℃，连续反应50h的结果见图4。可知从反应开始至35h，甲醇的转化率和氢气的选择性均保持在99%以上，一氧化碳的选择性低于2.5%。当反应35h后，甲醇的转化率有所降低，一氧化碳的选择性有所增加，但反应至50h时甲醇的转化率和氢气的选择性仍为97.5%以上，一氧化碳的选择性低于3.1%。表明Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3的催化活性比文献报道的Cu/ZrO2-CeO2[11]和Cu/ZrO2-ZnO[16]的高，与Cu-CeO2/Al2O3[15]相比，甲醇的转化率略高，但氢气的选择性略低。另外，传统商用甲醇水蒸气重整制氢系列催化剂Cu/ZnO/Al2O3[22，24]中Cu的含量较高，大于25%，在250℃反应时，甲醇最高转化率为99.14%，氢气选择性为99.19%。因此，Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3与传统商用的催化剂对比可知，Cu用量较少，反应温度略高，甲醇转化率相近，氢气选择性略低。2.2催化剂的表征2.2.1XRD表征结果对所制备的催化剂进行XRD分析，结果见图5，可知b、c、d、e样品均在2θ为43.2°、50.8°、66.1°、74.0°处出现单斜相Cu的特征衍射峰。b图3质量空速对催化性能的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜基甲醇水蒸气重整制氢催化剂活性研究[J]. 严会成,许云波,李华波,李文静,刘阳,王灵翼. 山东化工. 2015(15)
[2]基于化学链技术制氢的研究进展[J]. 罗明,王树众,王龙飞,吕明明,肖仲正,朱佳斌. 化工进展. 2014(05)
[3]甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展[J]. 闫月君,刘启斌,隋军,金红光. 化工进展. 2012(07)
[4]铜基催化剂上甲醇水蒸汽重整制氢 Ⅰ.催化剂组成的影响[J]. 赵宁,尹燕华,王新喜,牛成德. 分子催化. 2009(04)
[5]铜/氧化锆催化剂的制备及应用研究进展[J]. 王嵩,毛东森,吴贵升,郭晓明,卢冠忠. 化工进展. 2008(06)
[6]工业制氢方法的比较与选择[J]. 刘一鸣. 化学与生物工程. 2007(03)
[7]化学制氢技术研究进展[J]. 吴川,张华民,衣宝廉. 化学进展. 2005(03)
[8]ZrO2在Cu-ZnO-ZrO2甲醇水蒸汽重整制氢催化剂中的作用[J]. 云虹,陈建华,张慧,林敬东,陈鸿博,林昌健. 物理化学学报. 2004(05)
[9]甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究[J]. 张新荣,史鹏飞,刘春涛. 燃料化学学报. 2003(03)
[10]CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢[J]. 张新荣,史鹏飞. 物理化学学报. 2003(01)
博士论文
[1]甲醇水蒸气重整制氢催化剂的研究[D]. 张磊.大连理工大学 2013
本文编号：2908678
【文章来源】：化工进展. 2017年01期 第216-223页 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
反应温度对催化性能的影响
随着水醇摩尔比的增大而提高，当水醇比为1.2∶1时，甲醇转化率可以达到99%以上，氢气的选择性高于99%，一氧化碳的选择性低于2%。当水醇比高于1.2∶1时，在260℃甲醇的转化率均能达到97.5%以上，但CO的选择性也在逐步增大，并且大量水蒸气的存在会增加系统的负荷，增加能耗，因此最佳水醇比约为1.2∶1，此时甲醇转化率较高，CO的选择性较低，H2的选择性较高。图1反应温度对催化性能的影响（催化剂用量0.5g，质量空速（WHSV）3.6h–1，水醇比1.2∶1）a—XCH3OH；b—SCO；c—SCO2；d—SH2图2n(H2O)/n(CH3OH)对催化性能的影响（温度260℃，催化剂用量0.5g，质量空速（WHSV）为3.6h–1，水醇比1.2∶1）a—XCH3OH；b—SCO；c—SCO2；d—SH2
·220·化工进展2017年第36卷2.1.6质量空速对催化性能的影响质量空速（WHSV）对甲醇水蒸气重整制氢反应的影响见图3，催化剂为Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3。可以看出，甲醇转化率随着质量空速的增加而逐渐降低，氢气和一氧化碳的选择性变化不大，可知过高的空速不利于甲醇的转化，当质量空速为3.6h–1时，甲醇转化率达到99.75%，此时氢气的选择性为99.32%，CO的选择性为2.03%。2.1.7反应时间对催化性能的影响Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3为催化剂，反应温度为260℃，连续反应50h的结果见图4。可知从反应开始至35h，甲醇的转化率和氢气的选择性均保持在99%以上，一氧化碳的选择性低于2.5%。当反应35h后，甲醇的转化率有所降低，一氧化碳的选择性有所增加，但反应至50h时甲醇的转化率和氢气的选择性仍为97.5%以上，一氧化碳的选择性低于3.1%。表明Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3的催化活性比文献报道的Cu/ZrO2-CeO2[11]和Cu/ZrO2-ZnO[16]的高，与Cu-CeO2/Al2O3[15]相比，甲醇的转化率略高，但氢气的选择性略低。另外，传统商用甲醇水蒸气重整制氢系列催化剂Cu/ZnO/Al2O3[22，24]中Cu的含量较高，大于25%，在250℃反应时，甲醇最高转化率为99.14%，氢气选择性为99.19%。因此，Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3与传统商用的催化剂对比可知，Cu用量较少，反应温度略高，甲醇转化率相近，氢气选择性略低。2.2催化剂的表征2.2.1XRD表征结果对所制备的催化剂进行XRD分析，结果见图5，可知b、c、d、e样品均在2θ为43.2°、50.8°、66.1°、74.0°处出现单斜相Cu的特征衍射峰。b图3质量空速对催化性能的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]铜基甲醇水蒸气重整制氢催化剂活性研究[J]. 严会成,许云波,李华波,李文静,刘阳,王灵翼. 山东化工. 2015(15)
[2]基于化学链技术制氢的研究进展[J]. 罗明,王树众,王龙飞,吕明明,肖仲正,朱佳斌. 化工进展. 2014(05)
[3]甲醇水蒸气催化重整制氢技术研究进展[J]. 闫月君,刘启斌,隋军,金红光. 化工进展. 2012(07)
[4]铜基催化剂上甲醇水蒸汽重整制氢 Ⅰ.催化剂组成的影响[J]. 赵宁,尹燕华,王新喜,牛成德. 分子催化. 2009(04)
[5]铜/氧化锆催化剂的制备及应用研究进展[J]. 王嵩,毛东森,吴贵升,郭晓明,卢冠忠. 化工进展. 2008(06)
[6]工业制氢方法的比较与选择[J]. 刘一鸣. 化学与生物工程. 2007(03)
[7]化学制氢技术研究进展[J]. 吴川,张华民,衣宝廉. 化学进展. 2005(03)
[8]ZrO2在Cu-ZnO-ZrO2甲醇水蒸汽重整制氢催化剂中的作用[J]. 云虹,陈建华,张慧,林敬东,陈鸿博,林昌健. 物理化学学报. 2004(05)
[9]甲醇水蒸气重整制氢Cu/ZnO/Al2O3催化剂的研究[J]. 张新荣,史鹏飞,刘春涛. 燃料化学学报. 2003(03)
[10]CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢[J]. 张新荣,史鹏飞. 物理化学学报. 2003(01)
博士论文
[1]甲醇水蒸气重整制氢催化剂的研究[D]. 张磊.大连理工大学 2013
本文编号：2908678
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