鋰基吸附強(qiáng)化乙醇水蒸氣重整制氫的動力學(xué)研究.pdf

1、以生物質(zhì)燃料乙醇為原料進(jìn)行水蒸氣重整的工藝可以制得清潔能源氫氣，從而減少對化石能源的消耗，進(jìn)一步添加CO2吸附劑可以在強(qiáng)化反應(yīng)的同時(shí)減少溫室氣體的排放，這一過程被稱為吸附強(qiáng)化乙醇水蒸氣重整（SE-SRE），對這一工藝的研究有著深刻的能源意義和環(huán)境意義。為了更好的探究其反應(yīng)機(jī)理，掌握其反應(yīng)規(guī)律，描述其動力學(xué)過程，本文以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對CO2吸附模型和重整模型的耦合建立了SE-SRE的動力學(xué)模型，繼而通過模型對其反應(yīng)規(guī)律和影響因素進(jìn)行

2、了深入探究：
　　吸附劑的選擇是SE-SRE系統(tǒng)的重要一環(huán)，針對傳統(tǒng)CaO吸附劑循環(huán)穩(wěn)定性差、Li4SiO4成本偏高的缺陷，本文選用一種新型的Li基吸附劑——稻殼硅酸鋰（RH-Li4SiO4）為研究對象。XRF、TGA的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明 Na、K等微量元素的引入改善了Li4SiO4的微觀結(jié)構(gòu)，使之最大吸附容量提高了15％，且700 oC以下溫度區(qū)間內(nèi)吸附速率得到提升。RH-Li4SiO4等溫吸附曲線的動力學(xué)擬合結(jié)果與收縮核模型契合度較

3、差而與詹德方程契合度較好，這一結(jié)果表明化學(xué)反應(yīng)本身的速率并不是決定吸附速率的唯一因素，產(chǎn)物層的小分子擴(kuò)散過程也同時(shí)制約著CO2的吸附速率，其影響不可忽略。
　　乙醇水蒸氣重整（SRE）是SE-SRE系統(tǒng)的反應(yīng)主體，其中重整原料乙醇可以通過可再生能源生物質(zhì)大量制取，有著較好的工業(yè)可行性。為了探究 Ni基催化條件下SRE反應(yīng)的一般過程和動力學(xué)特性，本文基于固定床對SRE進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，主產(chǎn)物H2的含量可以達(dá)到近70%，其組分比例與溫度呈負(fù)

4、相關(guān)、與催化劑Ni含量呈正相關(guān)，其他主要產(chǎn)物為CO、CO2、CH4?；贚HHW反應(yīng)速率模型和反應(yīng)器質(zhì)量平衡方程構(gòu)建SRE動力學(xué)模型，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合，說明了LHHW模型在此條件下的適用性。進(jìn)一步的計(jì)算表明，初始階段的反應(yīng)以乙醇和乙醛的分解為主。
　　以吸附動力學(xué)與重整動力學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合固定床反應(yīng)器中質(zhì)量平衡和能量平衡的基本原理可以建立SE-SRE系統(tǒng)的動力學(xué)模型，模型計(jì)算結(jié)果表明：吸附劑的引入極大的強(qiáng)化了SRE反應(yīng)，使制