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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)