钴钼催化剂上常压和加压水煤气变换反应宏观动力学研究
发布时间:2021-12-28 14:56
钴钼催化剂是一种开发较晚的水煤气变换催化剂,这种催化剂在含硫气氛中具有较高的催化活性,适合于含硫原料气通过变换反应制取氢气和其他化工产品。本文研究了一种工业钴钼催化剂在常压和加压情况下的变换反应动力学,主要内容如下:在固定床反应器装置上实施了钻钼催化剂的硫化实验,获得了固定床工况下催化剂完全硫化所需的时间;进行了常压(150 kPa)变换反应动力学实验,结果表明,在各气体组分中,反应速率对CO摩尔分率的变化最敏感,拟合得到的常压动力学方程为:(?)进一步在加压条件(2 MPa)下进行了变换反应动力学实验,结果表明压力的增加能够显著加快反应速率,拟合得到的加压动力学方程为:(?)统计检验显示模型中H2对反应速率的影响不显著。通过忽略H2参数拟合得到了简化的加压动力学方程。将各动力学模型应用于不同温度和压力范围后发现,在不同压力下的运行过程会对钴钼催化剂的活性产生影响。通过N2吸脱附、X射线衍射和X射线光电子能谱对硫化前后的催化剂进行了表征,发现硫化后催化剂的比表面积和孔结构发生了变化,钴钼金属主要以无定型的低价硫化物形式分布在γ-Al2O3载体上,并提出了可能的催化反应机理,能够解释CO...
【文章来源】:华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:69 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图3.3变换反应实验装置示意图
?0.5??尸h/尸0?尸CO’P〇??8?-?C?8?-?d??7?-?7?-?■’??z??£6?-??一.?.?一.???______??■CD?5?-?'c〇?5?-??-6???t??£?4?-?\?S?4?-?Z,??i,?\?b??—3?-?■、?—?J?-??1?-?1?-??0.0?0.1?0.2?0.3?0.4?0.5?0.0?0.1?0?2?0.3?0.4?0.5??尸C〇/户0?尸%(/户0??图3.4反应速率随各气体组分摩尔分率的变化。a,氢气,H2;?b,?—氧化碳,CO;?c,二氧化碳,??C〇2;?d,水蒸气,H20??Fig.?3.4?Variations?of?WGSR?rate?with?molar?fractions?of?each?gas.?a,?hydrogen,?H2;?b,?carbon?monoxide.??CO;?c,?carbon?dioxide,?C02;?d,?steam.?H20??3.5动力学方程的建立??3.5.1动力学模型的选择??目前在比较主流的水煤气变换反应动力学模型中,Langmuir-Hinshelwood模型可以??显示反应机理包括速率决定步骤的选择对反应速率的影响,但该类模型运算过程比较复??杂,而幂函数宏观动力学模型作为一种结果导向的经验模型,即能够有效建立起反应速??率与温度,压力和气体组成等各因素的影响关系,又保持了模型本身清晰,简洁和可靠??的特点,可以满足优化反应过程和设计工业反应器的需要[29]。对于本研究,以将得到的??动力学方程应用于实际工业生产为目的,因此选用幂函
图3.6反应速率计算值与实验值对比??Fig.?3.6?Comparison?between?calculated?reaction?rates?and?experimental?ones??
【参考文献】:
期刊论文
[1]2019年能源行业形势分析与2020年展望[J]. 尹伟华. 中国物价. 2020(02)
[2]我国工业制氢技术路线研究及展望[J]. 宁翔. 能源研究与利用. 2020(01)
[3]氢能技术现状及其在储能发电领域的应用[J]. 吉力强,赵英朋,王凡,宋洁,李璐,宋学平,潘益锋. 金属功能材料. 2019(06)
[4]氢燃料电池技术应用现状及发展趋势分析[J]. 程一步. 石油石化绿色低碳. 2018(02)
[5]Y修饰CuO/ZrO2催化剂高效催化水煤气变换反应制氢[J]. 张燕杰,陈崇启,詹瑛瑛,林棋,娄本勇,郑国才,郑起. 燃料化学学报. 2017(09)
[6]一氧化碳变换工艺及催化剂分析[J]. 文春梅. 化肥工业. 2017(03)
[7]大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较[J]. 李庆勋,刘晓彤,刘克峰,张天釜,孔繁华. 天然气化工(C1化学与化工). 2015(01)
[8]汽气比在一氧化碳变换过程中的应用分析[J]. 于光元. 中州大学学报. 2010(04)
[9]Kinetics of the water-gas shift reaction in Fischer-Tropsch synthesis over a nano-structured iron catalyst[J]. Ali Nakhaei Pour,Mohammad Reza Housaindokht,Sayyed Faramarz Tayyari,Jamshid Zarkesh. Journal of Natural Gas Chemistry. 2010(04)
[10]煤基活性炭比表面积表征研究[J]. 房俊卓,王巧丽,王艳林. 宁夏工程技术. 2010(01)
硕士论文
[1]生物质焦催化气化制氢和CO催化变换制氢的动力学研究[D]. 李光源.华东理工大学 2018
[2]Co-Mo-K/Al2O3-MgO-n催化剂上的水煤气变换反应研究[D]. 杨金玲.大连理工大学 2014
本文编号:3554258
【文章来源】:华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:69 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
图3.3变换反应实验装置示意图
?0.5??尸h/尸0?尸CO’P〇??8?-?C?8?-?d??7?-?7?-?■’??z??£6?-??一.?.?一.???______??■CD?5?-?'c〇?5?-??-6???t??£?4?-?\?S?4?-?Z,??i,?\?b??—3?-?■、?—?J?-??1?-?1?-??0.0?0.1?0.2?0.3?0.4?0.5?0.0?0.1?0?2?0.3?0.4?0.5??尸C〇/户0?尸%(/户0??图3.4反应速率随各气体组分摩尔分率的变化。a,氢气,H2;?b,?—氧化碳,CO;?c,二氧化碳,??C〇2;?d,水蒸气,H20??Fig.?3.4?Variations?of?WGSR?rate?with?molar?fractions?of?each?gas.?a,?hydrogen,?H2;?b,?carbon?monoxide.??CO;?c,?carbon?dioxide,?C02;?d,?steam.?H20??3.5动力学方程的建立??3.5.1动力学模型的选择??目前在比较主流的水煤气变换反应动力学模型中,Langmuir-Hinshelwood模型可以??显示反应机理包括速率决定步骤的选择对反应速率的影响,但该类模型运算过程比较复??杂,而幂函数宏观动力学模型作为一种结果导向的经验模型,即能够有效建立起反应速??率与温度,压力和气体组成等各因素的影响关系,又保持了模型本身清晰,简洁和可靠??的特点,可以满足优化反应过程和设计工业反应器的需要[29]。对于本研究,以将得到的??动力学方程应用于实际工业生产为目的,因此选用幂函
图3.6反应速率计算值与实验值对比??Fig.?3.6?Comparison?between?calculated?reaction?rates?and?experimental?ones??
【参考文献】:
期刊论文
[1]2019年能源行业形势分析与2020年展望[J]. 尹伟华. 中国物价. 2020(02)
[2]我国工业制氢技术路线研究及展望[J]. 宁翔. 能源研究与利用. 2020(01)
[3]氢能技术现状及其在储能发电领域的应用[J]. 吉力强,赵英朋,王凡,宋洁,李璐,宋学平,潘益锋. 金属功能材料. 2019(06)
[4]氢燃料电池技术应用现状及发展趋势分析[J]. 程一步. 石油石化绿色低碳. 2018(02)
[5]Y修饰CuO/ZrO2催化剂高效催化水煤气变换反应制氢[J]. 张燕杰,陈崇启,詹瑛瑛,林棋,娄本勇,郑国才,郑起. 燃料化学学报. 2017(09)
[6]一氧化碳变换工艺及催化剂分析[J]. 文春梅. 化肥工业. 2017(03)
[7]大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较[J]. 李庆勋,刘晓彤,刘克峰,张天釜,孔繁华. 天然气化工(C1化学与化工). 2015(01)
[8]汽气比在一氧化碳变换过程中的应用分析[J]. 于光元. 中州大学学报. 2010(04)
[9]Kinetics of the water-gas shift reaction in Fischer-Tropsch synthesis over a nano-structured iron catalyst[J]. Ali Nakhaei Pour,Mohammad Reza Housaindokht,Sayyed Faramarz Tayyari,Jamshid Zarkesh. Journal of Natural Gas Chemistry. 2010(04)
[10]煤基活性炭比表面积表征研究[J]. 房俊卓,王巧丽,王艳林. 宁夏工程技术. 2010(01)
硕士论文
[1]生物质焦催化气化制氢和CO催化变换制氢的动力学研究[D]. 李光源.华东理工大学 2018
[2]Co-Mo-K/Al2O3-MgO-n催化剂上的水煤气变换反应研究[D]. 杨金玲.大连理工大学 2014
本文编号:3554258
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3554258.html