丙三醇水蒸汽催化重整制氢研究

作     者：曾玉龙 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：计伟荣

授予年度：2012年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：丙三醇 水蒸汽重整 催化剂 载体 KOH助剂 动力学 

摘      要：随着生物柴油产业迅速发展，合理有效利用其副产物丙三醇开发高附加值产品已成为迫切需要解决的问题;与此同时燃料电池的技术突破必将推动制氢产业的发展。因此利用丙三醇制取燃料电池用氢将有很好的发展前景。本文根据目前的研究进展对负载型催化剂丙三醇水蒸汽重整制氢反应展开研究，对能制备直接应用于低温氢燃料电池的氢气的方法进行了探索。首先，本文考察了以LaO为载体的Ni，Co，Cu，Fe四种主催化剂丙三醇水蒸汽重整制氢的催化性能。研究发现：相同条件下Ni/LaO催化剂对丙三醇裂解反应活性非常高，在350℃时就可催化 丙三醇完全裂解生成气相产物。同时在该催化剂催化作用下，气相产物中H2的选择性较高，而CO的含量极低。其次，在上述相同条件下本文对催化剂的载体酸碱性以及稀土金属氧化物载体进行系统研究。研究表明：催化剂载体的酸碱性与丙三醇裂解、脱氢以及反应产物的分布有密切关系。负载于碱性氧化物载体的镍基催化剂(Ni/白云石,Ni/MgO)能够获得更高的丙三醇转化率以及H2选择性。而以稀土金属LaO为载体的催化剂对于丙三醇裂解反应的活性最高。 第三，通过添加KOH助剂对Ni/LaO催化剂改性并考察其丙三醇水蒸汽重整制氢的催化性能，结果表明：催化剂改性后,丙三醇的转化率变化不大，但催化剂对甲烷化反应有明显抑制作用，对水汽转换反应的催化活性也有了提高，因而得到了非常高的H2产率。当进料浓度为20%wt丙三醇，和反应温度400℃下，丙三醇完全转化为气相产物，H收率为99.9%，且产物中不含CH，CO的选择性也极低(0.1%);此外，经改性后的催化剂稳定性非常好，即使在30%wt丙三醇进料浓度下，在400℃下该催化剂催化活性能连续保持125h。最后，初步探索了以KOH改性Ni/La2O3为催化剂丙三醇水蒸汽 重整反应的动力学，建立了动力学模型，并得到该反应的活化能(Ea)为104.964kJ，该反应对丙三醇的反应级数为0.5951，对水蒸汽的反应级数为1.3336。这一结果说明增加水蒸汽的分压对于反应非常有利。建立的动力学模型与实验结果非常较好。