以γ-Al₂O₃為載體,采用浸漬法制備Cu-ZrO₂-CeO₂/γ-Al₂O₃催化劑,用XRD、N₂吸附-脫附、H₂-TPR、NH₃-TPD、CO₂-TPD等方法對其進(jìn)行表征。在連續(xù)流動(dòng)常壓固定床微型反應(yīng)器上評價(jià)Cu-ZrO₂-CeO₂/γ-Al₂O₃催化劑對甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)的催化性能,考察了反應(yīng)溫度、水醇比和質(zhì)量空速對催化性能的影響,反應(yīng)結(jié)果表明Cu-ZrO₂-CeO₂/γ-Al₂O₃催化劑具有較高的催化活性和穩(wěn)定性,在溫度為260℃、水醇摩爾比為1.2∶1、質(zhì)量空速為3.6h–1的條件下,甲醇的轉(zhuǎn)化率可達(dá)99%以上,氫氣的選擇性為98%以上,一氧化碳的選擇性低于2.5%。表征結(jié)果顯示助劑... 

【文章來源】：化工進(jìn)展. 2017年01期 第216-223頁 北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

反應(yīng)溫度對催化性能的影響

隨著水醇摩爾比的增大而提高，當(dāng)水醇比為1.2∶1時(shí)，甲醇轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到99%以上，氫氣的選擇性高于99%，一氧化碳的選擇性低于2%。當(dāng)水醇比高于1.2∶1時(shí)，在260℃甲醇的轉(zhuǎn)化率均能達(dá)到97.5%以上，但CO的選擇性也在逐步增大，并且大量水蒸氣的存在會增加系統(tǒng)的負(fù)荷，增加能耗，因此最佳水醇比約為1.2∶1，此時(shí)甲醇轉(zhuǎn)化率較高，CO的選擇性較低，H2的選擇性較高。圖1反應(yīng)溫度對催化性能的影響（催化劑用量0.5g，質(zhì)量空速（WHSV）3.6h–1，水醇比1.2∶1）a—XCH3OH；b—SCO；c—SCO2；d—SH2圖2n(H2O)/n(CH3OH)對催化性能的影響（溫度260℃，催化劑用量0.5g，質(zhì)量空速（WHSV）為3.6h–1，水醇比1.2∶1）a—XCH3OH；b—SCO；c—SCO2；d—SH2

·220·化工進(jìn)展2017年第36卷2.1.6質(zhì)量空速對催化性能的影響質(zhì)量空速（WHSV）對甲醇水蒸氣重整制氫反應(yīng)的影響見圖3，催化劑為Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3�？梢钥闯觯状嫁D(zhuǎn)化率隨著質(zhì)量空速的增加而逐漸降低，氫氣和一氧化碳的選擇性變化不大，可知過高的空速不利于甲醇的轉(zhuǎn)化，當(dāng)質(zhì)量空速為3.6h–1時(shí)，甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.75%，此時(shí)氫氣的選擇性為99.32%，CO的選擇性為2.03%。2.1.7反應(yīng)時(shí)間對催化性能的影響Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3為催化劑，反應(yīng)溫度為260℃，連續(xù)反應(yīng)50h的結(jié)果見圖4�？芍獜姆磻�(yīng)開始至35h，甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的選擇性均保持在99%以上，一氧化碳的選擇性低于2.5%。當(dāng)反應(yīng)35h后，甲醇的轉(zhuǎn)化率有所降低，一氧化碳的選擇性有所增加，但反應(yīng)至50h時(shí)甲醇的轉(zhuǎn)化率和氫氣的選擇性仍為97.5%以上，一氧化碳的選擇性低于3.1%。表明Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3的催化活性比文獻(xiàn)報(bào)道的Cu/ZrO2-CeO2[11]和Cu/ZrO2-ZnO[16]的高，與Cu-CeO2/Al2O3[15]相比，甲醇的轉(zhuǎn)化率略高，但氫氣的選擇性略低。另外，傳統(tǒng)商用甲醇水蒸氣重整制氫系列催化劑Cu/ZnO/Al2O3[22，24]中Cu的含量較高，大于25%，在250℃反應(yīng)時(shí)，甲醇最高轉(zhuǎn)化率為99.14%，氫氣選擇性為99.19%。因此，Cu(15)-ZrO2(7)-CeO2(2)/γ-Al2O3與傳統(tǒng)商用的催化劑對比可知，Cu用量較少，反應(yīng)溫度略高，甲醇轉(zhuǎn)化率相近，氫氣選擇性略低。2.2催化劑的表征2.2.1XRD表征結(jié)果對所制備的催化劑進(jìn)行XRD分析，結(jié)果見圖5，可知b、c、d、e樣品均在2θ為43.2°、50.8°、66.1°、74.0°處出現(xiàn)單斜相Cu的特征衍射峰。b圖3質(zhì)量空速對催化性能的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]銅基甲醇水蒸氣重整制氫催化劑活性研究[J]. 嚴(yán)會成,許云波,李華波,李文靜,劉陽,王靈翼.  山東化工. 2015(15)
[2]基于化學(xué)鏈技術(shù)制氫的研究進(jìn)展[J]. 羅明,王樹眾,王龍飛,呂明明,肖仲正,朱佳斌.  化工進(jìn)展. 2014(05)
[3]甲醇水蒸氣催化重整制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 閆月君,劉啟斌,隋軍,金紅光.  化工進(jìn)展. 2012(07)
[4]銅基催化劑上甲醇水蒸汽重整制氫 Ⅰ.催化劑組成的影響[J]. 趙寧,尹燕華,王新喜,牛成德.  分子催化. 2009(04)
[5]銅/氧化鋯催化劑的制備及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 王嵩,毛東森,吳貴升,郭曉明,盧冠忠.  化工進(jìn)展. 2008(06)
[6]工業(yè)制氫方法的比較與選擇[J]. 劉一鳴.  化學(xué)與生物工程. 2007(03)
[7]化學(xué)制氫技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 吳川,張華民,衣寶廉.  化學(xué)進(jìn)展. 2005(03)
[8]ZrO2在Cu-ZnO-ZrO2甲醇水蒸汽重整制氫催化劑中的作用[J]. 云虹,陳建華,張慧,林敬東,陳鴻博,林昌健.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2004(05)
[9]甲醇水蒸氣重整制氫Cu/ZnO/Al2O3催化劑的研究[J]. 張新榮,史鵬飛,劉春濤.  燃料化學(xué)學(xué)報(bào). 2003(03)
[10]CeO2改性Cu/Al2O3催化劑上甲醇水蒸氣重整制氫[J]. 張新榮,史鵬飛.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2003(01)

博士論文
[1]甲醇水蒸氣重整制氫催化劑的研究[D]. 張磊.大連理工大學(xué) 2013



本文編號：2908678