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《甲醇水蒸氣重整制氫研究進(jìn)展.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、·4化工設(shè)計(jì)通訊ChemicalEngineeringDesignCommunications第37卷第1期2011年2月甲醇水蒸氣重整制氫研究進(jìn)展焦偉，章小林，李小定(華爍科技股份有限公司．湖北武漢430074)摘要：介紹了國內(nèi)外甲醇一水蒸氣重整制氧的研究進(jìn)展，包括反應(yīng)機(jī)理，熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型，以及催化劑的制備情況，并對(duì)其未來發(fā)展作了展望。關(guān)鍵詞：研究；甲醇；水蒸氣；重整；氫氣；進(jìn)展中圖分類號(hào)：TQll6．2+9文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003—6490(2011)o卜0004—04Research
2、ProgressforHydrogenProductionfromMethanolSteamReformingJlAoWei，ZHANGxiao—lin，Llxiao—dins(HaisoTechnologyCo．，Ltd．，WuhanHubei430074，China)Abstract：Introductionofresearchprogressforhydrogenproductionfrommethanolsteamrefor-ming，includingthereactionmechanism
3、，thermodynamicandkineticmodel，andthepreparationofthecatalyst，andprospectsforitsfuturedevelopment．Keywords：research；methanol；steam；reforming；hydrogen；progressO引言甲醇毒性低、價(jià)格低廉，使用液體燃料甲醇原位制得潔凈能源氫有望解決氫氣的來源與儲(chǔ)存問題。因而從甲醇出發(fā)制氫備受廣大研究者的關(guān)注，同時(shí)，甲醇制氫的轉(zhuǎn)化率高，氫的選擇性高，通過變壓吸附技術(shù)可制
4、得高純度的氫氣，以滿足航空航天、精細(xì)化工、制藥、小型石化、特種玻璃等行業(yè)的需要。對(duì)于甲醇制氫反應(yīng)用催化劑的制備、反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)器的優(yōu)化，相關(guān)學(xué)者做了大量的研究，其中甲醇水蒸氣重整制氫以其獨(dú)特的優(yōu)勢受到廣泛的關(guān)注。l反應(yīng)機(jī)理研究甲醇水蒸氣催化重整反應(yīng)比較復(fù)雜，目前對(duì)甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化過程的機(jī)理研究存在三種頗具爭議的觀點(diǎn)。(1)平行反應(yīng)機(jī)理。該觀點(diǎn)認(rèn)為產(chǎn)物中的CO。和CO是由甲醇和水經(jīng)不同反應(yīng)生成的。(2)分解變換機(jī)理。該觀點(diǎn)認(rèn)為甲醇先分解生成CO和H：，再變換生成c()z。(3)甲醇和水首先生成CO：和H。
5、，然后部分CO：和H：發(fā)生逆變換反應(yīng)，生成CO和H2()。因此，解決甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理的關(guān)鍵問題是確定過程中是先生成CO，還是先生成C02。Pour等[1]認(rèn)為銅系催化劑上的甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化過程是按照分解變換機(jī)理進(jìn)行的。李言浩等[2。研究發(fā)現(xiàn)銅系催化劑上的甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化過程主要是按機(jī)理(3)進(jìn)行的。隨著研究的深入，又有新的機(jī)理被提出。H．Kobayashi等∞。在研究中發(fā)現(xiàn)。未反應(yīng)的水和甲醇中存在HCOOCH。，低溫時(shí)含量更大。K．Takahashi等¨j在實(shí)驗(yàn)中有同樣的發(fā)現(xiàn)，由此他們認(rèn)為HCH0、
6、HC()()CH，為中間產(chǎn)物，之后T．B．Su等[5一的研究證實(shí)了這一機(jī)理。2甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)的熱力學(xué)研究對(duì)于甲醇水蒸氣重整制氧反應(yīng)，可能存在的反應(yīng)有甲醇分解反應(yīng)，甲醇直接重整反應(yīng)和水汽變換反應(yīng)，反應(yīng)式如下：收稿日期：2010—12一08作者簡介：焦偉(1984一)，男，湖北孝感人，華爍科技股份有限公司工業(yè)催化專業(yè)在讀碩士研究生，現(xiàn)在華爍公司工作。第1期焦偉等：甲醇水蒸氣重整制氫研究進(jìn)展·5·CH30H(g)一C0+2H2△H298=91kJ／toolCH30H(g)+H20(g)一C02+3H
7、2△H298—49kJ／molC0+H2()(g)——C02+H2△H2。8=～41kJ／tool通過熱力學(xué)理論計(jì)算[63得知，甲醇分解反應(yīng)能夠進(jìn)行的最低溫度是423K，水汽變換能夠進(jìn)行的最低溫度是198K。因此，要使該反應(yīng)能夠順利進(jìn)行(假設(shè)按分解變換的機(jī)理進(jìn)行)，反應(yīng)溫度必須要高于423K。文獻(xiàn)[7]研究得出了甲醇水蒸氣重整制氫系統(tǒng)中可能反應(yīng)的平衡常數(shù)，結(jié)果表明，隨著反應(yīng)溫度的升高，吸熱的甲醇首先發(fā)生分解反應(yīng)，之后甲醇直接重整，反應(yīng)的平衡常數(shù)迅速增加，而水汽變換反應(yīng)的平衡常數(shù)卻減小。為了保證轉(zhuǎn)化率和
8、控制一氧化碳的含量，體系應(yīng)當(dāng)有一適中的反應(yīng)溫度，因此開發(fā)低溫高活性的催化劑顯得尤為重要。3甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)研究研究重整制氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，建立合理的速率模型對(duì)甲醇轉(zhuǎn)化率和氫氣產(chǎn)率進(jìn)行預(yù)測，為重整反應(yīng)器設(shè)計(jì)提供必要的動(dòng)力學(xué)信息和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)是非常重要的。E．Santacesaria[8]根據(jù)兩步反應(yīng)機(jī)理。導(dǎo)出甲醇轉(zhuǎn)化速率方程，但該速率方程不是基于清晰的反應(yīng)機(jī)理推導(dǎo)得來，完全是經(jīng)驗(yàn)的。Amphlettc婦在Cu／ZnO／A1203催化劑上對(duì)甲醇制氫動(dòng)
