生物油重整制氫過程金屬催化劑積碳行為的研究.pdf

1、積碳是生物油水蒸氣重整制氫過程中的一項核心問題,積碳的發(fā)生可導致催化劑失活、反應管路堵塞,研究積碳行為可為后續(xù)消碳、制備抗積碳催化劑提供幫助。本文選取生物油中一種較重組分間甲酚為模型化合物進行水蒸氣催化重整制氫,重點考察了其在鎳基催化劑上的積碳行為。結果表明,間甲酚的熱裂解積碳行為和水蒸氣重整積碳行為存在較大差異,熱裂解過程積碳速率隨溫度升高而持續(xù)升高,當溫度達到900℃時,最高積碳速率可達704.0 mg/(gcath);水蒸氣重整過

2、程由于存在積碳-消碳相互競爭,在整個溫度范圍內(575-900℃),積碳速率先升高后降低,峰值出現(xiàn)在750℃,為150.3mg/(gcath)。總體來講,溫度和水/碳比的提高有利于液相碳和固相碳向氣相轉移,為了最大限度提高氣體產(chǎn)率和限制積碳,確定較佳的反應溫度為850-900℃,水/碳比為4-5。在較佳反應條件下,2.5 h時間段內積碳速率曲線可保持在5.0 mg/(gcath)以下。催化劑積碳形貌以納米纖維形式存在,反應條件不同,所形

3、成的碳纖維形狀也不相同。為了達到重整制氫過程的綠色化,采用了冷凝液再循環(huán)的措施,結果表明,通過一次冷凝液再循環(huán),積碳和液體有機污染物都得到了有效消除,氫產(chǎn)率由77.4％上升至81.1%,氣相碳轉化率由96.11%上升至99.87%,液體有機污染物消除率達到了100%,基本實現(xiàn)了制氫過程的綠色化。為了實現(xiàn)積碳催化劑的再生,采用了兩種典型方法進行消碳實驗,結果表明,在適當反應條件下,催化劑積碳可實現(xiàn)100%消除,但由于反應機理不同,兩種方法