生物油水汽重整制氫及由生物質(zhì)合成氣合成低碳醇的研究.pdf

1、生物質(zhì)是一種資源豐富且環(huán)境友好的可再生資源，可以轉(zhuǎn)化成氫氣、高品質(zhì)液體燃料和高附加值化學(xué)品。作為化石資源如石油、煤和天然氣等的替代品，可再生生物質(zhì)資源的利用正受到越來越多的關(guān)注。然而目前對于如何有效地利用生物質(zhì)資源還存在很多問題，如生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)的開發(fā)、能量效率的提高等。本論文的工作主要包括以下幾個方面：
　　 一、電催化生物油水汽重整制氫
　　 采用實(shí)驗(yàn)室最近開發(fā)出的電催化方法在自制的NiCuZn/Al2O3催化劑上研

2、究了生物油水汽重整制氫的過程。研究了重整溫度、電流和S/C等重整條件對生物油轉(zhuǎn)化率、氫產(chǎn)率和產(chǎn)物分布的影響。結(jié)果表明電流明顯地增加了碳轉(zhuǎn)化率和氫產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)得到的最大碳轉(zhuǎn)化率和氫產(chǎn)率分別為98.9 ％和93.2 ％。其中氫氣(～69 vol％)和二氧化碳(～26 vol％)為主要成分，伴有少量一氧化碳(～5 vol％)和微量的甲烷生成。
　　 為進(jìn)一步弄清生物油電催化水蒸氣重整制氫的機(jī)理，我們做了低壓條件下模型化合物（如乙醇等）的

3、分解反應(yīng)，并用法拉第圓盤實(shí)驗(yàn)估算了不同溫度和電流條件下Ni-Cr絲發(fā)射熱電子的量。此外，應(yīng)用XRD、XPS、BET和TGA等表征手段研究了電催化生物油水汽重整的過程中催化劑的結(jié)構(gòu)和特性的變化。
　　 二、生物質(zhì)氣化合成氣在堿金屬促進(jìn)的CuCoMn催化劑上的低碳醇合成
　　 研究了堿金屬促進(jìn)的CuCoMn催化劑的特性及其在生物質(zhì)氣化合成氣合成低碳混合醇中的應(yīng)用。堿金屬的種類和含量在各個方面影響CuCoMn催化劑的性能。研究

4、表明含3％(摩爾含量)Na的催化劑最適合于混合醇的合成。實(shí)驗(yàn)還考察了溫度、壓力和空速等對合成反應(yīng)有較大影響的實(shí)驗(yàn)條件。隨著溫度的上升，碳轉(zhuǎn)化率增大，而醇選擇性降低.壓力的增加有利于醇的合成，增大空速會明顯降低碳轉(zhuǎn)化率，但醇時空產(chǎn)率則因轉(zhuǎn)換頻率的增加而增大.在所考察的范圍內(nèi)，醇產(chǎn)率最高達(dá)到304.6 g·kg-1·h-1,其中C2+高醇(C2-C6醇)占64.4％(w，質(zhì)量分?jǐn)?shù)).醇產(chǎn)物和烴產(chǎn)物均符合ASF（Anderson-Schulz

5、–Flory）分布關(guān)系.根據(jù)催化劑性能與表征分析，Na的加入有利于提高生物質(zhì)氣化合成氣合成高醇的選擇性和活性元素CuCo的分散性.
　　 三、雙段床反應(yīng)器上富CO2生物油重整合成氣合成甲醇
　　 一種組合了合成氣在線調(diào)整和甲醇合成的雙段床反應(yīng)器，成功地應(yīng)用于由生物油重整得到的富CO2合成氣的高效甲醇合成。在前一段催化床反應(yīng)器內(nèi)，富含CO2的原始生物油重整合成氣在催化作用下可有效地轉(zhuǎn)化為含CO的合成氣。經(jīng)過450 oC的合