Ca/Al物质的量比对Ni/CaO-Al_2O_3结构及其催化重整性能的影响

合成兼具催化、吸附性能的复合催化剂是实现CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢过程的关键。研究采用共沉淀法制备了一系列具有类水滑石结构前驱体的Ni/Ca O-Al_2O_3复合催化剂,考察了制备过程中Ca/Al物质的量比对复合催化剂结构及性能的影响。结果表明,Ca/Al物质的量比可调控活性组分Ni与载体之间的相互作用力,进而调变复合催化剂的比表面积和活性组分Ni的分散度。当Ca/Al物质的量比为3时,Ni与载体之间相互作用力适宜,复合催化剂具有最大的比表面积(12.9 m^2/g)和最高的Ni分散度(1.07%);该复合催化剂在CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢过程中可得到95%的H_2浓度和88%的CH_4转化率,循环10次后,H2浓度仍能保持在93%以上。

焙烧温度对Ni/CaO-Al_2O_3结构及其催化重整性能的影响

采用共沉淀法制备了一系列具有类水滑石结构前驱体的Ni/CaO-Al_2O_3复合催化剂,考察了制备过程中焙烧温度对复合催化剂结构及性能的影响。结果表明,焙烧温度可调控活性组分Ni与载体之间的相互作用力,进而调变复合催化剂的比表面积、活性组分Ni的颗粒粒径。当焙烧温度为700℃时,Ni与载体之间相互作用力适宜,复合催化剂具有最大的比表面积(21.42 m^2/g)和最小的Ni颗粒粒径(19.51 nm);该复合催化剂在CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢过程中可得到98.31%的H_2浓度和94.87%的CH_4转化率,循环10次后,H_2浓度仍能保持在97.35%以上。这是因为大的比表面积为反应提供了更多的活性位点,利于CO_2吸附过程的强化,而小的Ni颗粒粒径提高了复合催化剂的抗烧结能力。

焦炉荒煤气中焦油组分重整制氢的热力学分析

选择1-甲基萘作为焦炉荒煤气中焦油组分的模型化合物,采用HSC Chemical软件对其蒸汽重整反应进行了热力学分析.研究发现,温度和S/C比（Steam/Carbon摩尔比）的增加能够促使H2产量和浓度的增加,但是当温度或S/C比分别达到500℃,8∶1以上,H2产量、浓度均变化不大;反应压力的增加不利于重整反应的进行,致使H2产量降低,确定最佳的蒸汽重整反应压力为常压;当加入CaO作为CO2吸附剂时,发现重整反应进程被强化,H2产量、浓度均得到显著提升,当CaO/C比（CaO/Carbon摩尔比）为2∶1,S/C比为8∶1,温度在400-650℃时,H2产率和体积分数均能达到95%以上.

吸附强化乙醇水蒸气重整制氢工艺分析

以CaO为吸附剂,利用Aspen Plus对吸附强化乙醇水蒸气重整制氢工艺进行了模拟,结果显示,当乙醇进料量为100kmol/h,水醇比为6,CaO进料量为200 kmol/h,反应温度和压力分别为500℃、1 atm时,所得产品气中H_2量为579.19 kmol/h,CO_2和CO量均小于0.001 kmol/h,氢气摩尔含量达99.1%,CH_4摩尔含量小于1%,模拟结果与文献实验值吻合较好。在此基础上,对CO_2吸附强化前后效果进行了讨论,结果表明,经吸附强化后的乙醇水蒸气重整工艺较传统工艺所得重整气中H2含量提高116%,CH_4、CO_2和CO等摩尔含量降低至接近于零。讨论了重整反应温度、水醇比及CaO用量对产品气组成影响,得出,吸附强化使得重整反应可在较低温度条件下进行,减少了能源消耗;当水醇比为8,CaO量与乙醇进料量之比为2时,CH_4、CO_2和CO含量趋近于零,H_2含量接近于1。分析了不同水醇比下该工艺所需外加水量,得出,在较高的水醇比条件下,外加水量占重整反应器进料水量的比例较低,而循环水占有较大比例。