生物油水蒸汽催化重整制氫研究.pdf

1、氫是理想的載能體，是用于燃料電池和內(nèi)燃機(jī)的理想清潔燃料。然而，從化石燃料中提取氫不僅會(huì)帶來環(huán)境污染，而且化石燃料的儲(chǔ)備正在消耗殆盡。開發(fā)可再生清潔能源—生物質(zhì)能源，對(duì)中國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，減少溫室氣體排放，保護(hù)生態(tài)環(huán)境將發(fā)揮巨大作用。然而，生物質(zhì)的高度分散性和較低的能量密度決定了它的高運(yùn)輸成本和經(jīng)濟(jì)可行性，而通過生物質(zhì)快速裂解制得的生物油代表了一種具有較高能量密度的原料，它可以較容易分散制取，然后集中制取氫氣，以生物油為原料制取氫氣為生物油

2、的利用提供了一條新的途徑。本論文對(duì)生物油水蒸汽催化重整制氫進(jìn)行了催化劑的選擇、制備，對(duì)生物油的熱解特性，熱動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了分析，對(duì)生物油模型物及生物油進(jìn)行了催化重整制氫的工藝條件、基本規(guī)律、催化機(jī)理的研究。
　　以廉價(jià)Ni過渡金屬為催化劑的活性組分，載體主體為海泡石，添加助劑MgO或MoO3，用浸漬法制備一系列Ni基催化劑Ni/Sepiolite，Ni/MgO-Sepiolite，Ni/Mo-Sepiolite，Ni/Mo-MgO-S

3、epiolite，獲得催化劑制備的最佳條件，并對(duì)催化劑進(jìn)行XRD、XPS、BET、SEM、TG/DTG表征。
　　在空氣氣氛下采用熱重分析法對(duì)固定床反應(yīng)器中生物油水溶性組分的熱解特性進(jìn)行對(duì)比研究，利用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth(Achar)微分法和Coats-Redfern(Coats)積分法結(jié)合的方式進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，計(jì)算了揮發(fā)和熱分解的活化能、反應(yīng)級(jí)數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，確定了機(jī)理函數(shù)并建立了熱解動(dòng)力

4、學(xué)模型。結(jié)果表明生物油水溶性組分的熱解可分為三個(gè)階段，即輕組分揮發(fā)、重組分裂解和焦炭燃燒，熱解段生物油水溶性組分活化能較揮發(fā)段的活化能降低了很多;揮發(fā)段采用一級(jí)反應(yīng)模型來模擬生物油水溶性組分的熱分解，而熱解段采用二級(jí)模型表示熱解反應(yīng);第一階段揮發(fā)段反應(yīng)級(jí)數(shù)近似為一級(jí)，第二階段熱解段反應(yīng)級(jí)數(shù)近似為二級(jí)，兩階段的相關(guān)系數(shù)表明反應(yīng)級(jí)數(shù)具有較好的線性相關(guān)度。
　　選擇乙酸、丙三醇、苯酚、糠醛作為生物油模型物，以改性海泡石Ni/Mo-MgO

5、-Sepiolite作為催化劑，進(jìn)行乙酸、丙三醇、苯酚、糠醛水蒸汽重整制氫，獲得制氫的基本規(guī)律，優(yōu)化了反應(yīng)條件，比較了各種催化劑的催化性能。
　　選擇生物油為原料，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行水蒸汽催化重整制氫，考察了反應(yīng)溫度、進(jìn)料的水碳摩爾比、進(jìn)料空速、反應(yīng)器催化長(zhǎng)度對(duì)生物油水蒸汽催化重整制氫的影響。用浸漬法制各了鎳、鉬改性的海泡石催化劑，考察了改性海泡石催化活性對(duì)重整制氫的影響，海泡石酸化前后的催化效應(yīng)，結(jié)果表明:用酸化后的海泡石改性

6、的催化劑催化重整得到的氫產(chǎn)率67.5％，而用未酸化的海泡石改性后的催化劑催化重整得到的氫產(chǎn)率僅46.2％。
　　選擇乙酸、丙酮、丙三醇、苯酚、糠醛配成的混合物作為生物油模型物，用吉布斯自由能最小化法對(duì)其水蒸汽催化重整制氫過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，考察了反應(yīng)溫度、碳水比(C/H2O)、進(jìn)料流量對(duì)平衡時(shí)氣體產(chǎn)物的影響，并建立了數(shù)學(xué)模型。
　　對(duì)改性海泡石的催化活性進(jìn)行了研究，酸化后的海泡石經(jīng)過鎳鉬改性后，提高了原海泡石品位，使之更具有