论文部分内容阅读
氢气由于其热值高且燃烧产物无污染,被视为未来时代的主要清洁能源。将氢气作为燃料,能有效应对传统化石能源的枯竭问题,减少污染物的排放。跟其它制氢原料相比较,二甲醚无腐蚀性、能量密度高且储运方便等优点,是燃料电池汽车的理想储氢燃料之一。二甲醚的储运设备与现有的液化石油气(LPG)设备相匹配,适用于移动制氢。跟其它制氢方式相比较,二甲醚蒸汽重整(DME SR)制氢副产物少、反应条件温和并且成本低。本文分别采用共沉淀法和浸渍法制备出铜基催化剂,并对二甲醚蒸汽重整制氢反应条件进行了考察。在Aspen Plus热力学模拟确定反应条件的基础上,对铜基催化剂进行了评价和表征,得到了以下实验结果:1.热力学模拟结果表明:与水碳比(摩尔比)和反应压力两个反应参数相比,反应温度对二甲醚蒸汽重整的影响更大。经模拟确定二甲醚蒸汽重整反应的适宜温度为500600℃,水碳比为5.010.0,结合实际使用情况,反应压力定为常压。2.共沉淀法制备的铜锌比为2:1的催化剂,在70℃下老化活性最佳;采用γ-Al2O3与铜基催化剂混合装填的方式,当γ-Al2O3与铜基催化剂装填比为4:1时,在550℃下的二甲醚转化率为94.75%,氢气收率为79.44%。分析以混合装填的方式进行实验时,二甲醚水解反应与甲醇蒸汽重整反应的活性位更加接近,有利于推进反应顺利进行,因此制氢效果最佳。3.采用浸渍法制备催化剂时,使用酸性较弱的γ-Al2O3载体制备的催化剂,其活性和稳定性均优于使用LZ系列Al基载体制备的催化剂;单独浸渍Cu为活性组分,其负载量在5.9 wt.%7.4 wt.%之间,可兼顾低温活性和高温稳定性;浸渍型2Cu-1Zn/γ-Al2O3催化剂,在97 h的稳定性实验中,氢气收率由87.0%降至60.0%以下,失活较为严重;而浸渍型6Cu-3Zn-1Cr/γ-Al2O3,在100 h的稳定性实验中,氢气收率从86.0%下降至83.0%,仅下降三个百分点。4.结合热力学模拟与评价结果,二甲醚蒸汽重整的最佳反应条件为:温度550℃,空速125500 mL/(g·h),水碳比为5.0。