论文题目: 液态烃类在透氧膜反应器中混合重整制氢/合成气
论文类型: 博士论文
论文专业: 物理化学
作者: 朱文良
导师: 熊国兴
关键词: 膜反应器,混合重整,庚烷,汽油,合成气
文献来源: 中国科学院研究生院（大连化学物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 目前,燃料电池作为新一代的能源技术越来越受到全世界的关注,而通过处理器直接或间接为燃料电池提供纯氢或富氢气体,无论是作为固定氢源还是移动氢源都备受关注,被认为是近期和中期燃料电池的最佳供氢方式。本论文通过透氧膜反应器,将氧的分离与烃类的部分氧化及水汽重整三个过程进行有机的结合（混合重整膜反应）,达到空气分离和催化反应的一体化,从而为氢源提供了新的降低成本,提高操作安全性的可能途径。 论文首先在固定床反应器中,系统考察了庚烷分别和O2,H2O,CO2,O2+H2O,O2+CO2,CO2+H2O重整过程中,催化剂LiLaNiO/γ-Al2O3上的积碳情况（积碳量和积碳类型）,发现在水氧混合重整的反应中,催化剂上的积碳较少,而且没有石墨类型的积碳。这为进一步的膜反应奠定了基础。 然后,我们先以庚烷作为液态烃类的代表物,对Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3透氧膜反应器中水氧重整膜催化反应性能进行了详细考察,得到液态烃类在该膜反应器中进行反应的优化条件,并在此工艺条件下先后进行了庚烷,环己烷,正辛烷,甲苯,模拟石脑油和模拟汽油的水氧混合重整研究。在进一步的500小时模拟汽油混合重整的稳定性考察中,发现膜反应具有很好的稳定性,得到模拟汽油转化率100%,氢选择性>94%和膜透氧量9ml/cm2.min的好结果。 我们深入研究了长链烃类在膜反应器中进行混合重整的反应机理,发现膜反应器的引发过程是附着于膜片上LiLaNiO/γ-Al2O3催化剂颗粒由NiAl2O4转化为Ni0的过程。在膜反应的过程中,从富氧端扩散到贫氧端的氧离子只有小部分直接和烃类在膜片上发生反应,大部分依然结合为气态氧,然后在催化剂上和烃类进行进一步的重整反应。 最后,在含硫物料的重整反应中,在透氧膜反应器中比在固定床反应器中有着更好的稳定性;而在膜反应器中,由无硫物料引发的膜反应比直接用含硫物料引发的膜反应有更好的催化活性与寿命。在含硫量为50ppm的100小时庚烷混合重整膜反应过程中,催化剂具有稳定的催化活性,氢和一氧化碳的选择性在96%,91%。LiLaNiO/γ-Al2O3催化剂具有一定的抗硫性能。
论文目录:
第一章 绪言
1．1 研究背景
1．2 氢源的研究现况
1．2．1 甲烷水蒸气重整
1．2．2 部分氧化
1．2．3 自热重整
1．2．4 甲醇水汽重整制氢
1．2．5 氨的裂解
1．2．6 透氧膜反应器
1．3 本论工作思路及主要内容
参考文献
第二章 实验方法
2．1 混合导体透氧膜粉体的制备
2．2 混合导体透氧膜片的制备
2．3 催化剂的制备
2．4 催化剂性能评价
2．4．1 固定床反应器中催化剂性能的评价
2．4．2 膜反应器中催化剂性能的评价
2．4．3 反应产物的计算方法
2．5 透氧膜及催化剂的性质表征
2．5．1 XRD
2．5．2 SEM
2．5．3 TG
2．5．4 O_2-TPO
2．5．5 NH_3-TPD
2．5．6 XPS
参考文献
第三章 固定床反应器中LiLaNiO/γ-Al_2O_3催化剂在各种重整反应中的积碳研究
3．1 庚烷与氧气的部分氧化反应
3．2 庚烷与水汽的重整反应
3．3 庚烷与二氧化碳的重整反应
3．4 庚烷与水氧的混合重整反应
3．5 庚烷与氧二氧化碳的混合重整反
3．6 庚烷与水二氧化碳的混合重整反应
3．7 小结
参考文献
第四章 庚烷在Ba_(0．5)Sr_(0．5)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3膜反应器中混合重整制合成气的研究
4．1 庚烷水氧混合重整反应理论W/C比的确定
4．2 庚烷的空白实验
4．2．1 反应温度对庚烷空白反应的影响
4．2．Z W/C对庚烷空白反应的影响
4．3 庚烷水氧混合重整膜反应的条件考察
4．3．1 庚烷混合重整膜反应的引发
4．3．2 温度对庚烷混合重整膜反应的影响
4．3．3 空速对庚烷混合重整膜反应的影响
4．3．4 水碳比(W/C)对庚烷混合重整膜反应的影响
4．3．5 空气流速对庚烷混合重整膜反应的影响
4．3．6 氦气流速对庚烷混合重整膜反应的影响
4．4 二氧化碳对庚烷混合重整膜反应的影响
4．5 庚烷混合重整膜反应的长运转
4．6 小结
参考文献
第五章 Ba_(0．5)Sr_(0．5)Co_(0．8)Fe_(0．2)O_3透氧膜反应器中庚烷混合重整反应的过程研究
5．1 膜反应器的引发过程
5．2 空气流速对庚烷混合重整膜反应的影响
5．3 反应温度对庚烷混合重整膜反应的影响
5．4 水对庚烷混合重整膜反应的影响
5．5 膜反应器中庚烷水氧混合重整反应的过程推测
5．6 小结
参考文献
第六章 不同液态烃类在透氧膜反应器中的混合重整制氢
6．1 环己烷在透氧膜反应器中的反应
6．2 甲苯在透氧膜反应器中的反应
6．3 正辛烷在透氧膜反应器中的反应
6．4 石脑油在透氧膜反应器中100小时的考察
6．5 模拟汽油在透氧膜反应器中的500小时长时间考察
6．6 含硫反应物在膜反应器中的反应
6．7 小结
参考文献
第七章 结论
作者简介及发表文章目录
致谢
发布时间: 2005-10-15
参考文献
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