板式反应器中甲醇自热重整制氢的研究

自行研制了一种高效的板式反应器，集预热、气化、重整、催化燃烧反应于一体。在该反应器中进行了一系列甲醇自热重整制氢实验，考察了反应器床层的温度分布及氧醇比、水醇比对甲醇重整制氢过程的影响。实验中重整温度保持在450 ℃～650 ℃，当甲醇的气体空速为4 000 h－1时，产生重整气3 m3/h～5 m3/h(重整气中氢气浓度44.0%～50.0%，CO浓度为10.0%～12.0%，产氢率为1.5m3／kg(CH3OH)，系统处于常压。     

甲醇POSR制氢的反应网络热力学分析和有效因子的估算

在Cu/ZnO/Al2O3催化剂上对甲醇部分氧化蒸汽重整制备氢气反应的动力学过程进行了研究。在常压和473 K～1 073 K温度范围内对该反应网络中的甲醇部分氧化、甲醇蒸汽重整、甲醇分解和水煤气反应的化学平衡进行了分析。在对这些反应的催化剂Cu/ZnO/Al2O3动力学研究的基础上，根据有效因子的基本概念，考虑催化剂颗粒内的扩散限制，对每个反应沿反应器床层的有效因子进行了估算。     

在Cu／ZnO／Al2O3催化剂上进行甲醇蒸气重整的动力学研究

采用平推流反应器,在三种不同的Cu/ZnO/Al2O3催化剂上对甲醇的蒸气重整制备氢气反应进行了研究。在常压,温度180－240度的条件下,在三种不同催化剂上对反应的动力学进行了测定,所获结果符合反应速率幂数模型,不同的催化剂相对于甲醇和水的反应级数分别均为0．60及0．45,对于ICI52－1,ICI53－1以及MDK－20催化剂所获得的活化能分别为：92．8kJ/mol,96.kJ/mol及87．9kJ/mol,与文献值吻合较好,所获动力学模型为甲醇重整反应条件优化以及反应器的数学模型提供了一定的基础。     

咪唑类化合物-CuCl络合催化剂在甲醇氧化羰基化反应中的催化性能

研究了咪唑及其衍生物配合CuCl对甲醇液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的催化性能。筛选出溶解性好、腐蚀性小且催化活性高的多功能助催剂。实验结果表明，反应体系中加入N-甲基咪唑后，CuCl可以完全溶解。当催化剂的浓度为0.2 mol/L, N-甲基咪唑与CuCl的量为4∶1，反应温度为120 ℃，反应压力为2.40 MPa，CO与O2的进气比2∶1，反应3 h的条件下甲醇的摩尔转化率为15.4%，选择性为98%以上。从腐蚀性试验结果看，50 ℃时，加入N-甲基咪唑化合物后，Q235钢在CuCl/CH3OH/H2O/CO/O2体系中的腐蚀速率为0.22mm/a，缓蚀效率为94.5%。动力学研究表明，反应近似为一级，加入N-甲基咪唑后，反应速率常数为0.15 min－1。     

甲醇自热重整制氢反应分析

甲醇自热重整制氢反应是车载燃烧电池氢源的理想方式,本文应用ZnO/Cr2O3催化剂MOR－67上的宏观动力学,模拟分析了甲醇自热重整制反应器,合适的反应器为绝热径向反应器,对于本反应器一维拟均相模拟结构表明;适宜的水／醇比为2（常压）或3（低压）;压力0．2MPa-0.3MPa。     

金属壁载PdZn/Al2O3/FeCrAl催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究了金属壁载PdZn/Al2O3/FeCrAl催化剂在不锈钢平板式微型制氢反应器中对甲醇水蒸气重整制氢的催化性能.结果表明,在反应温度为350℃,甲醇GHSV=1·6L/(g·h),水/醇摩尔比为1·2时,甲醇转化率可达100%,H2选择性达99%以上,出口CO含量低于0·5%,同时催化剂具有很好的稳定性.     

Cu／Cr催化剂上的甲醇部分氧化制氢

采用共沉淀法,制得不同配比的Cu/Cr催化剂;考察了O2／CH3OH比对甲醇部分氧化制氢（CH3OH＋1／2O2→2H2＋CO2）反应活性的影响;利用TPR、XRD、BET、N2O测定Cu表面积等手段对Cu/Cr催化剂进行了表征。活性评价结果表明,在低的O2／CH3OH比时,Cu60Cr40催化剂的活性较差,但O2／CH3OH比接近0.5时,活性较好,且氢的选择性也较高,结合表征结果推测,催化剂中的Cu^ /Cu^0比可能决定了甲醇的转化率。     

Cu/WO3-NiO上光促表面催化二氧化碳与水合成甲醇反应的规律

 采用溶胶－凝胶法制备了n－p复合半导体材料0．75％Cu／WO3－1．5％NiO，用X射线衍射、透射电镜、红外光谱、紫外－可见光漫反射和程序升温脱附等技术对材料结构、吸光性能和化学吸附性能进行了表征，研究了该材料对CO2与H2O合成CH3OH的光促表面催化反应(PSSR）规律．结果表明：所制备的材料明显有利于促进目的反应，室温条件下就有CH3OH生成，选择性超过90％，升高反应温度可提高CH3OH产量，且选择性仍高于88％．根据实验结果，得出CO2在材料表面的卧式吸附态为CH3OH的前驱物，并对PSSR机理进行了讨论．     

在Cu／ZnO／Al2O3催化剂上进行甲醇部分氧化蒸气重整制备氢气的模拟研究

两大气压下,对管状填充床反应器中在Cu/ZnO/Al2O3催化剂上甲醇部分氧化蒸气重整制备氢气进行了实验.在Cu/ZnO/Al2O3催化剂上进行该反应体系动力学研究的基础上,建立了该反应器内的稳态质量和热量衡算方程,同时考虑了颗人的扩散限制,模型的预测结果与实验结果吻合较好,该模型工作的开展有助于对该体系进行优化。     

焦炉煤气甲烷重整制氢热力学分析和实验研究(英文)

对焦炉煤气甲烷部分氧化重整热力学进行分析,考察反应温度、CH4/O2摩尔比及水蒸气加入量等因素对重整性能的影响,并分析焦炉煤气原始氢含量对其部分氧化重整性能的影响.分析结果表明甲烷转化率均随CH4/O2摩尔比和水蒸气加入量的增大以及反应温度的升高而增大.在CH4/O2摩尔比1.7-2.1,温度825-900℃及压力1.01×105Pa的反应条件下,可得较好重整性能;甲烷转化率,氢及一氧化碳的选择性分别为91.0%-99.9%,87.0%-93.4%和100%-107%,重整后得到的氢量增大到原始氢量的1.95-2.05倍,每摩尔焦炉煤气消耗的热量仅为2.94J,同时得出在CH4/O2摩尔比2,温度825-900℃及1.01×105Pa条件下,往焦炉煤气内添加体积分数为2%-4%的水蒸气时重整性能得到较大提高;重整后甲烷转化率、氢及一氧化碳选择性分别由92.6%、87.2%、104%增大到98.6%、96.4%、107%.并在BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ透氧膜反应器上研究NiO/MgO固溶体催化剂焦炉煤气部分氧化重整性能.结果表明该重整反应效果较好,于875℃下获得16.3mL.cm-2.min-1透氧量,95%甲烷转化率及80.5%氢和106%一氧化碳选择性.且所得实验结果与热力学分析结果符合较好,表明NiO/MgO固溶体催化剂有较好的催化重整性能.     

吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢实验研究

利用固定床反应器对吸收增强式甲烷水蒸气重整制氢反应进行了考察，研究了温度、甲烷流量、颗粒粒径和吸收剂种类等参数对反应过程的影响。结果表明，吸收增强式制氢反应过程最佳反应温度受热力学和动力学两方面因素影响；常压下以CaO为吸收剂时，最佳反应温度为600℃~700℃；CH4流量的选取要根据反应器内吸收剂的量与吸收增强段持续时间综合比较而定； 颗粒粒径大于90 μm，分析纯CaO和新型钙基CO2吸收剂CaO/Ca12Al14O33 均能达到较好的吸收增强效果。     

煤裂解反应红外光谱研究

本文用红外光谱检出了我国河北峰峰煤矿黄沙肥煤中的主要官能团, 定量地研究了该煤在裂解过程中主要官能团, OH、CH_2、C—O—C、芳香族稠环等的反应动力学。求出各种官的团在不同裂解温度下的反应速率常数、反应级数及表观活化能。     

Effect of water density on methanol oxidation kinetics in supercritical water

We oxidized methanol in supercritical water at 500 degrees C to explore the influence of the water concentration (or density) on the kinetics. The rate increased as the water concentration increased from 1.8 to 5.7 mol/L. This effect of water density on the kinetics observed experimentally was quantitatively reproduced by a previously validated mechanism-based, detailed chemical kinetics model. In this model, reactions of OH radicals with methanol were the fastest methanol removal steps. The rates of these removal steps increased with water density at 500 degrees C because the OH radical concentration increased. The OH radical concentration increased with density because the rates of the steps H + H2O = OH + H2 and CH3 + H2O = OH + CH4, which produce OH radicals, increased. Thus, the main role of water in accelerating methanol oxidation kinetics at 500 degrees C is as a hydrogen donor to a radical (R) in steps such as R + H2O = OH + RH. This system provides a striking example of SCW being involved on the molecular level in the free-radical oxidation as a reactant in elementary steps.     

湿混法制备甲醇氧化重整制氢CuZnAlZr催化剂

用简易湿混法制备了用于甲醇氧化重整制氢的CuZnAlZr催化剂，与共沉淀法制备的催化剂比较，结果表明，湿混法制备的催化剂具有相当的中高温活性和略低的低温活性，有较高的CO2选择性。XRD、TPR、TG-DSC等表征结果显示，湿混法制备的催化剂中铜组分易于向表面迁移和富集，并可能与氧化铝作用生成铜铝复合氧化物，具有了更高的Cu分散度和Cu0比表面浓度。湿混法制备的催化剂对甲醇氧化重整反应有较好的稳定性，经100 h的连续反应，在275 ℃时甲醇转化率在90％以上，重整气中氢气体积分数大于60％，CO2选择性接近99％。     

CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢

研究CeO2改性Cu/Al2O3催化剂上甲醇水蒸气重整制氢反应过程,得到低温活性、氢选择性和稳定性较好的催化剂.Cu/Al2O3催化剂中添加CeO2提高了催化剂的活性和稳定性,当CeO2质量分数为20％时,催化剂活性表现最佳.在反应温度250 ℃,水醇摩尔比为1.0,液体空速为3.28 h －1条件下,甲醇转化率为95.5％,氢气选择性为100％.此外,CeO2通过促进水气转化反应降低了重整气中CO的含量.Cu/CeO2/Al2O3催化剂在200 h的寿命实验中,活性仍保持在90.0％以上,而Cu/Al2O3催化剂在100 h的寿命实验中,活性已很快下降.XRD和TPR分析及表面元素分布结果表明,铜和铈相互作用促进了铜在催化剂表面的高度分散,阻止了铜晶粒团聚、烧结,促使铜晶粒细小化,促进了铜的还原,改善了Cu/CeO2/Al2O3催化剂的性能.     

微型平板式反应器中甲醇水蒸气重整制氢的研究

研制了一种高效平板式微型制氢反应器,将甲醇重整和催化燃烧集于一体,吸热、放热合理耦合,实现快速启动和制氢过程自热运行;在反应器中进行甲醇水蒸气重整实验,考察了反应器腔内的温度分布,以及温度、空速和水醇比对制氢过程的影响。结果表明,当温度为270℃,空速为870h-1,水醇比为1.3时,甲醇转化率最高为94.85%,重整气组成为74.53%H2、1.76%CO、23.71%CO2;累计运行400h,重整最大产氢量接近6000mL/h,可为便携式燃料电池提供稳定氢源。     

CO2和CH3OH直接合成碳酸二甲酯Cu-Ni/V2O5-SiO2催化剂

采用表面反应改性法制备了V2O5 SiO2(VSiO)表面复合物 ,用等体积浸渍法制备了VSiO担载的Cu Ni双金属催化剂 ,用IR、TPD、TPSR和微反技术研究了CO2 和CH3OH在催化剂表面上的化学吸附与反应性能.结果表明,在Cu Ni/VSiO催化剂上存在着金属位Cu Ni合金、Lewis酸位Vn 和Lewis碱位V=O三类活性中心 ;CO2 在金属位和Lewis酸位协同作用下可生成CO2卧式吸附态M -(CO) -O→Vn ,此吸附态在138℃左右可解离成M -CO和V=O ;CH3OH在Lewis酸位和Lewis碱位协同作用下可形成解离吸附态V -OCH3和V -OH ;CO2 和CH3OH在Cu Ni/VSiO催化剂表面上的反应产物主要为碳酸二甲酯(DMC)、CH2O、CO和H2O ,其生成DMC的选择性在85%以上.     

Ni/Al2O3催化剂上CH4三重整反应-催化剂床层温度分布

在连续流动的固定床反应装置上，考察了Ni/Al2O3催化剂上CH4三重整反应中催化剂床层的温度分布。实验在常压、750℃~950℃、2000h-1~20000h-1下进行，研究了外控炉温、空速和进料组成对催化剂床层温度分布的影响。结果表明，催化剂床层中的温度梯度较甲烷部分氧化反应平缓，在CH4/CO2/H2O/O2=50/12.5/12.5/25（摩尔比）、20000h-1下，催化剂床层中入口处温度比炉温高约80℃，出口处温度与器壁温度相当。空速越低，催化剂床层入口处温度(tmax)与炉温之差Δtmax越小(20000h-1时，Δtmax=80℃；2000h-1时，Δtmax=30℃)。当原料气中不含O2时，催化剂床层入口处没有观测到温度骤升的现象。催化剂床层温度分布出现“低谷”现象，温度最低点(tmin)比炉温低30℃~40℃。根据温度分布曲线，大体可将催化剂床层分为三个区域：富氧区、贫氧区和无氧区。富氧区内只发生燃烧反应，贫氧区内发生重整反应和部分氧化反应，无氧区内只发生重整反应。     

Cu/ZrO2催化剂上乙醇水蒸气重整反应的研究 Ⅰ 催化剂性能及其制备参数的影响

研究了Cu/ZrO2催化剂在乙醇水蒸气重整反应中的催化性能。用常规沉淀法、醇凝胶法制备了ZrO2载体；用浸渍法或共沉淀法制备了Cu/ZrO2催化剂。考察了ZrO2载体的制备方法以及Cu/ZrO2的制备参数对催化剂性能的影响。采用BET、XRD、TEM及XRF等方法对催化剂的比表面积、孔容、晶相、表面形貌以及活性组分等进行了表征。同时，制备并比较了Ni/ZrO2、Cu/10MgO-90ZrO2和Cu/10CaO-90ZrO2催化剂的性能，考察了活性组分Cu、Ni的差异以及ZrO2载体的影响。在Cu/ZrO2催化剂(Cu的质量分数为8%)上，500 ℃~600 ℃乙醇转化率达到98%~100％、H2选择性为2.0~2.6（摩尔比）。 Cu/ZrO2与Ni/ZrO2机械混合有助于H2选择性的提高。在催化剂载体中添加MgO、CaO碱性物质可以使H2选择性提高1.3倍~2.0倍。浸渍法制备的Cu/ZrO2催化剂的性能优于共沉淀法。