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文檔簡介
1、氫既是重要的工業(yè)原料,又是今后主要的二次能源。隨著世界范圍內(nèi)環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格以及社會(huì)對(duì)潔凈氫能關(guān)注的加深,氫氣的需求量正穩(wěn)步增長。為盡快滿足世界對(duì)氫資源的需求,解決目前天然氣水蒸汽重整制氫工藝能耗高、生產(chǎn)成本高及設(shè)備投資大等問題,有必要開展以天然氣為原料制氫催化劑及新工藝研究。 本課題是研制一種以天然氣為制氫原料的轉(zhuǎn)化催化劑,采用廉價(jià)的空氣作氧源,在固定床反應(yīng)氣中設(shè)置一氧分布器,使氧氣沿軸向的氧分布器徑向分布進(jìn)入催化劑床層進(jìn)行
2、催化反應(yīng)。氧氣與天然氣分開進(jìn)料,不僅保證了反應(yīng)體系的安全,而且解決了催化劑床層熱點(diǎn)問題及能量合理分配問題。這種裝置的特點(diǎn)是使大部分原料反應(yīng)本質(zhì)為部分氧化反應(yīng),控制步驟已成為快速部分氧化反應(yīng),能較大幅度地提高天然氣制氫的能力。由于反應(yīng)過程可實(shí)現(xiàn)自熱,無需外界提供熱量,因此不僅可以明顯降低制氫過程能耗,提高單位裝置的產(chǎn)量,而且反應(yīng)器可采用廉價(jià)耐火材料制造,避免了昂貴的耐高溫管做反應(yīng)器,裝置投資也將明顯降低。 本課題主要對(duì)催化劑及工藝
3、進(jìn)行研究。在催化劑研究中,進(jìn)行了載體篩選、助劑確定、活性組分含量確定及催化劑制備方法考察等工作。在工藝研究中,主要進(jìn)行了反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和天然氣絕熱轉(zhuǎn)化制氫工藝條件優(yōu)化工作。反應(yīng)器結(jié)構(gòu)主要考察了反應(yīng)器形式、氧分布器分布狀態(tài)及反應(yīng)器內(nèi)徑對(duì)催化性能及催化劑床層溫度分布的影響。工藝條件優(yōu)化主要考察空氣分配比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、空速、原料氣中H2O/CH4比等工藝條件對(duì)催化性能及床層溫度分布的影響,并進(jìn)行500小時(shí)催化劑穩(wěn)定性試驗(yàn)。 經(jīng)大量
4、實(shí)驗(yàn),最終確定采用以耐高溫的MgAl2O4尖晶石為載體,添加2﹪La2O3的含8﹪Ni的鎳基催化劑作為天然氣絕熱催化轉(zhuǎn)化催化劑。研究結(jié)果表明,該催化劑對(duì)于天然氣、空氣和水蒸汽轉(zhuǎn)化制氫具有高的活性、選擇性和穩(wěn)定性。 實(shí)驗(yàn)表明,在絕熱固定床反應(yīng)器中進(jìn)行的天然氣催化轉(zhuǎn)化制氫反應(yīng),適宜的工藝條件為:溫度830℃、壓力0.8MPa、空速2400h-1、CH4/Air/H2O=1/2.4/2。在適宜條件下進(jìn)行的催化劑500小時(shí)穩(wěn)定性試驗(yàn)中,
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