Zn-Cr催化劑上甲醇氧化重整制氫研究.pdf

1、本論文采用不銹鋼微通道反應(yīng)器，首先考察了自制Cr203/Zn0固溶體催化劑對(duì)甲醇水汽重整反應(yīng)的催化性能，然后在自制的Zn-Cr催化劑上對(duì)甲醇水汽重整、甲醇部分氧化、甲醇分解及水汽變換等反應(yīng)進(jìn)行研究，確定了Zn-Cr催化劑上的甲醇氧化重整過程的獨(dú)立反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，并采用積分法建立了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)模型。得到以下主要結(jié)論: (1)不銹鋼微通道反應(yīng)器由于特征尺度小，傳熱性能好，對(duì)傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器很難控制的強(qiáng)放熱或強(qiáng)吸熱反應(yīng)具有較高的操作潛力

2、，可使它們?cè)诟呖账傧掳踩樌M(jìn)行。因此，微通道反應(yīng)器非常適用于該類反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究。 (2)采用共沉淀法制備的Cr203/Zn0固溶體催化劑具有較高的熱穩(wěn)定性，其中Zn0是主要的活性組分，而Cr203較好地分散于Zn0內(nèi)，主要起助催化作用。Cr的加入有助于催化劑活性和穩(wěn)定性的提高，主要可歸因于ZnCr204尖晶石的形成。但Cr的加入導(dǎo)致CO選擇性增加，這主要是由于相對(duì)于 Zn0,甲醇在Cr203更容易脫氫生成CO。因此為了控

3、制產(chǎn)物中較低的CO含量，催化劑中Cr含量不宜過高，一般選擇在5.3-17.6﹪范圍內(nèi)為宜。400℃焙燒的催化劑不能形成較為穩(wěn)定的固溶體結(jié)構(gòu)，而過高的焙燒溫度會(huì)導(dǎo)致催化劑活性降低，因此焙燒溫度選擇在500℃左右為宜。 (3)對(duì)自制Zn-Cr催化劑上的甲醇氧化重整過程進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，氧化重整過程實(shí)際包含了甲醇氧化和水汽重整兩個(gè)獨(dú)立過程。低溫下只是甲醇氧化一個(gè)過程;而高溫下除氧化過程外，還伴有水汽重整過程，同時(shí)氧化過程可以按快速反應(yīng)過程

4、處理。 (4) Zn-Cr催化劑用于甲醇水汽重整制氫，雖然低溫活性不如Cu基和Pd基催化劑，但顯示了較好的穩(wěn)定性。不同操作條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水汽變換和水汽逆變換兩個(gè)反應(yīng)由于轉(zhuǎn)化率很小，幾乎可以忽略，甲醇水汽重整過程可以簡(jiǎn)單的用甲醇分解和甲醇水汽重整兩個(gè)平行反應(yīng)來描述，CO主要來自甲醇直接分解。 (5)采用積分法，建立了自制Zn-Cr催化劑上甲醇水汽重整過程的冪函數(shù)型本征動(dòng)力學(xué)模型。 (6)對(duì)甲醇氧化和甲醇氧化