用于甘油吸附增强重整制氢的双功能催化剂的设计与调控
发布时间：2022-01-12 14:12
酯交换法作为生物柴油的主要生产工艺,会副产大约10%甘油。随着生物柴油广泛应用,甘油出现了严重过剩。氢气在化工和石油行业中的需求十分巨大;氢气也是洁净能源载体,它燃烧性能优良,热值高,并且燃烧产物只有水,对环境零污染。利用甘油制取氢气,不仅可以提高生物柴油的经济性,解决甘油过剩问题,并且可以缓解目前制氢工艺对化石能源的依赖。吸附增强重整制氢通过原位捕获CO2可以一步生产高纯度的氢气,并对CO2进行固定,以便集中处理。将吸附剂与催化剂结合到一个颗粒上构成双功能催化剂,可在同一种材料上耦合吸附性能和催化性能,不仅解决了催化剂与吸附剂混合的问题,也有利于减少反应器所需的体积。本文设计双功能催化剂来进行甘油吸附增强重整（SESRG）,通过对双功能催化剂的调控来优化SESRG过程的氢气纯度、CO含量、稳定性。首先,通过共沉淀法合成了Co-CaO-Ca12Al14O33双功能催化剂,该催化剂中Co作为活性组分起催化作用,CaO作为吸附剂对CO2进行捕获,二者共同完成甘...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
000-2016年间全球生物柴油产量和原油价格[2]
图 1-3 CO2的移除率对平衡产物分布的影响[5]Fig.1-3 Equilibrium compositions: effect of CO2removalupont 等[6]在大气压和温度范围 400-700oC 下，采用 Ni 基催化剂与煅烧的机械混合的方式，进行甘油吸附增强重整反应。结果显示：当反应温度超过烷的生成可以忽略；在 500oC 进行 CO2原位吸附，CO2突破时间最长，H 97%；缩核模型及一维扩散模型能很好地描述 CO2移除过程。Chen 等[7增强重整过程比甘油蒸汽重整过程具有更高的氢收率和热效率（图 1-4）。烧的白云石为吸附剂，采用 Co-Ni 水滑石结构的催化剂，均匀混合后，在 和 575oC 时，可以得到纯度为 98%的 H2，产品气中仅含有 0.1%的 CO。甘油比到 9，氢气的产率和纯度都可以达到 99%。作者认为在 SESRG 过烷重整和水气变换活性是氢气产率能达到最大值的两个关键因素。随后，催化剂和吸附剂下成功将这一概念应用到了粗甘油的处理中，结果表明
图 1-4 室压下氢气产率与热效率随反应温度和水甘油的摩尔比的变化图[7]线（┅）和（…）分别代表甘油蒸汽重整过程有无 CO2原位捕获Fig. 1-4 Hydrogen productivity and thermal efficiency of the steam reforming reactionprocesses as function of temperature and steam-to-glycerol ratio at pressure of 1 atmThe lines (┅) and (…) are presented for steam reforming of glycerol with in situ CO2capturand without, respectively和一般的甘油制氢技术（蒸汽重整）相比，甘油吸附增强重整制氢有明显优势。它不需要单独的水气变换装置和多级的气体分离纯化工艺，通过一步反应，就能得到高纯的氢气。但目前这一概念在其应用中仍面临着诸多的挑战。催化剂的开发、吸附剂的选择、反应条件的优化以及反应装置的开发，都需要进一步的实验探索。1.2 SESRG 过程中催化剂研究进展甘油粘度大，热稳定性差，加热到 300oC 易发生裂解，这对反应过程中的催化剂提
【参考文献】：
期刊论文
[1]制备条件对用于甘油蒸汽重整反应Ni基催化剂性能的影响（英文）[J]. M.A.Goula,N.D.Charisiou,K.N.Papageridis,G.Siakavelas. 催化学报. 2016(11)
[2]铈镧比对CexNi0.5La0.5-xO系催化剂甘油氧化蒸汽重整制氢性能的影响（英文）[J]. 党成雄,杨浩波,余皓,王红娟,彭峰. 物理化学学报. 2016(06)
[3]La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的影响[J]. 徐军科,任克威,王晓蕾,周伟,潘相敏,马建新. 物理化学学报. 2008(09)
[4]CaO与CO2循环反应动力学特性[J]. 李振山,蔡宁生,赵旭东,黄煜煜. 燃烧科学与技术. 2006(06)
[5]CaO循环吸收CO2的实验研究[J]. 李振山,蔡宁生,黄煜煜,韩海锦. 燃烧科学与技术. 2005(04)
本文编号：3584913
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：158 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
000-2016年间全球生物柴油产量和原油价格[2]
图 1-3 CO2的移除率对平衡产物分布的影响[5]Fig.1-3 Equilibrium compositions: effect of CO2removalupont 等[6]在大气压和温度范围 400-700oC 下，采用 Ni 基催化剂与煅烧的机械混合的方式，进行甘油吸附增强重整反应。结果显示：当反应温度超过烷的生成可以忽略；在 500oC 进行 CO2原位吸附，CO2突破时间最长，H 97%；缩核模型及一维扩散模型能很好地描述 CO2移除过程。Chen 等[7增强重整过程比甘油蒸汽重整过程具有更高的氢收率和热效率（图 1-4）。烧的白云石为吸附剂，采用 Co-Ni 水滑石结构的催化剂，均匀混合后，在 和 575oC 时，可以得到纯度为 98%的 H2，产品气中仅含有 0.1%的 CO。甘油比到 9，氢气的产率和纯度都可以达到 99%。作者认为在 SESRG 过烷重整和水气变换活性是氢气产率能达到最大值的两个关键因素。随后，催化剂和吸附剂下成功将这一概念应用到了粗甘油的处理中，结果表明
图 1-4 室压下氢气产率与热效率随反应温度和水甘油的摩尔比的变化图[7]线（┅）和（…）分别代表甘油蒸汽重整过程有无 CO2原位捕获Fig. 1-4 Hydrogen productivity and thermal efficiency of the steam reforming reactionprocesses as function of temperature and steam-to-glycerol ratio at pressure of 1 atmThe lines (┅) and (…) are presented for steam reforming of glycerol with in situ CO2capturand without, respectively和一般的甘油制氢技术（蒸汽重整）相比，甘油吸附增强重整制氢有明显优势。它不需要单独的水气变换装置和多级的气体分离纯化工艺，通过一步反应，就能得到高纯的氢气。但目前这一概念在其应用中仍面临着诸多的挑战。催化剂的开发、吸附剂的选择、反应条件的优化以及反应装置的开发，都需要进一步的实验探索。1.2 SESRG 过程中催化剂研究进展甘油粘度大，热稳定性差，加热到 300oC 易发生裂解，这对反应过程中的催化剂提
【参考文献】：
期刊论文
[1]制备条件对用于甘油蒸汽重整反应Ni基催化剂性能的影响（英文）[J]. M.A.Goula,N.D.Charisiou,K.N.Papageridis,G.Siakavelas. 催化学报. 2016(11)
[2]铈镧比对CexNi0.5La0.5-xO系催化剂甘油氧化蒸汽重整制氢性能的影响（英文）[J]. 党成雄,杨浩波,余皓,王红娟,彭峰. 物理化学学报. 2016(06)
[3]La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的影响[J]. 徐军科,任克威,王晓蕾,周伟,潘相敏,马建新. 物理化学学报. 2008(09)
[4]CaO与CO2循环反应动力学特性[J]. 李振山,蔡宁生,赵旭东,黄煜煜. 燃烧科学与技术. 2006(06)
[5]CaO循环吸收CO2的实验研究[J]. 李振山,蔡宁生,黄煜煜,韩海锦. 燃烧科学与技术. 2005(04)
本文编号：3584913
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