甲醇蒸汽重整制氫技術(shù)對于解決汽車、船舶等交通工具上燃料電池的氫源問題具有重要意義,近年來已成為碳氫燃料重整制氫的研究熱點。本文首先綜述了甲醇蒸汽重整制氫的5種反應(yīng)機理,該方面的研究仍處于定性和推理階段,尚未達成統(tǒng)一的結(jié)論。然后分析了甲醇蒸汽重整反應(yīng)動力學(xué)的研究進展,發(fā)現(xiàn)大多研究是基于Cu系催化劑提出,反應(yīng)溫度集中在160～350℃,反應(yīng)壓力多為1atm,研究表明反應(yīng)物水醇比最優(yōu)值為1.3～1.4。最后,整理了研究中所提出的動力學(xué)模型,指出相較于單速率和三速率模型,雙速率模型可反映產(chǎn)物中CO的含量及其對反應(yīng)速率的影響,且模型相對簡單,動力學(xué)方程的求解過程也相對容易,但其適用性還有待進一步驗證。本文可為甲醇蒸汽重整制氫系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(01)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：14 頁

【部分圖文】：

單速率模型對甲醇轉(zhuǎn)化率和H2與CO2產(chǎn)率的預(yù)測[6]

三速率模型包含了SR、DE和WGS這3個反應(yīng)，由Peppley等[14]首先提出，其方程形式也為LH型，如式(15)～(17)所示。其中，ki=k0exp(-Ea/RT),i為SR、DE或WGS。目前研究中所提出的三速率模型大多基于式(15)～(17)進行部分參數(shù)的修正，表5列出了上述研究中各修正參數(shù)的具體數(shù)值�？梢姡Ｐ椭蠸R反應(yīng)的活化能范圍為90～105kJ/mol,DE反應(yīng)的活化能范圍為70～170kJ/mol，而WGS反應(yīng)的活化能范圍為80～90kJ/mol。Asprey等[44]是采用溫度檢測方法獲得更為精確的實驗數(shù)據(jù)，優(yōu)化了之前提出的三速率模型[14]，使得CO2和CO產(chǎn)率的實驗值與預(yù)測值的相關(guān)系數(shù)由原來的0.97提升至0.997以上。三速率模型雖然可以完整預(yù)測MSR反應(yīng)中甲醇、H2O、H2、CO2和CO各組分的含量（圖3），但是其較為復(fù)雜，可調(diào)參數(shù)較多，求解也較為困難，從而影響其應(yīng)用的廣泛性，且目前三速率模型的研究還較少，發(fā)展還很不成熟，所以很少應(yīng)用于實際工程設(shè)計中。

其中，ki=k0exp(-Ea/RT),i為SR、DE或WGS。目前研究中所提出的三速率模型大多基于式(15)～(17)進行部分參數(shù)的修正，表5列出了上述研究中各修正參數(shù)的具體數(shù)值�？梢姡Ｐ椭蠸R反應(yīng)的活化能范圍為90～105kJ/mol,DE反應(yīng)的活化能范圍為70～170kJ/mol，而WGS反應(yīng)的活化能范圍為80～90kJ/mol。Asprey等[44]是采用溫度檢測方法獲得更為精確的實驗數(shù)據(jù)，優(yōu)化了之前提出的三速率模型[14]，使得CO2和CO產(chǎn)率的實驗值與預(yù)測值的相關(guān)系數(shù)由原來的0.97提升至0.997以上。三速率模型雖然可以完整預(yù)測MSR反應(yīng)中甲醇、H2O、H2、CO2和CO各組分的含量（圖3），但是其較為復(fù)雜，可調(diào)參數(shù)較多，求解也較為困難，從而影響其應(yīng)用的廣泛性，且目前三速率模型的研究還較少，發(fā)展還很不成熟，所以很少應(yīng)用于實際工程設(shè)計中。4 總結(jié)與展望

【參考文獻】：
期刊論文
[1]CuO/ZnO/CeO2/ZrO2催化劑上甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)機理研究[J]. 張磊,潘立衛(wèi),倪長軍,彭家喜,趙生生,王樹東,胡永康,王安杰.  大連理工大學(xué)學(xué)報. 2014(01)
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[3]銅系催化劑上甲醇蒸氣轉(zhuǎn)化制氫過程的原位紅外研究[J]. 李言浩,馬沛生,蘇旭,胡孔誠,郝樹仁,程玉春.  催化學(xué)報. 2003(02)
[4]Cr-Zn催化劑上甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)動力學(xué) Ⅱ.宏觀動力學(xué)[J]. 王勝年,王樹東,吳迪鏞,付桂芝.  石油化工. 2001(08)
[5]在Cu/ZnO/Al2O3催化劑上進行甲醇蒸氣重整的動力學(xué)研究[J]. 蔣元力,黃強,王福安,Kim Dong Hyun,Lim Mee Sook.  燃料化學(xué)學(xué)報. 2001(04)
[6]Cr-Zn催化劑上甲醇水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)動力學(xué)Ⅰ.本征動力學(xué)[J]. 王勝年,洪學(xué)倫,王樹東,吳迪鏞.  石油化工. 2001(04)

博士論文
[1]甲醇水蒸氣重整制氫過程強化特性研究[D]. 王國強.重慶大學(xué) 2014



本文編號：3569030