探索生物质焦油水蒸气重整制氢催化剂的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文生物质焦油水蒸气重整制氢催化剂的研究姓名：于建华申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：徐绍平20080601大连理T大学硕士学位论文摘要本论文以制备具有良好活性的生物质焦油水蒸气重整制氢催化剂为目的，采用凹凸棒石为催化剂载体，利用共沉淀／吸附法制备了Ni．Fe／凹凸棒石和Ni．Fe．～／凹凸棒石两类催化剂。分别考察了它们在低温500"---'600℃、高温700,-一800℃下的固定床杏核焦油水蒸气重整性能，以确定适宜的催化剂制备条件及使用条件。着重揭示生物质焦油水蒸气重整催化剂的活性、催化剂结构、反应温度

2、之间的联系。此外，实验还对石英砂、橄榄石、白云石、Nio／橄榄石和工业Z409催化剂进行了对比考察。实验结果表明：600℃煅烧的Ni．Fe／凹凸棒石催化剂表现出良好的低温活性和抗积碳能力，该类催化剂适用于生物质气化过程下游固定床焦油脱除或调整产品气组成作用。在500。C、质量空速为0．63h-1、水碳比(S／C)为4．3的条件下，焦油的碳转化率达92．1％。在连续5h的实验中，催化剂没有发现任何失活现象，相同条件下工业Z409催化剂的寿命仅为90分钟。焦油产气组成为：69．1v01．％H2，0．5v01．％CH4，3．5v01．％CO

3、，26．8v01．％C02。对比试验表明，Ni．Fe／凹凸棒石催化剂较大的比表面积(146．9m2／g)和合适的孔径分布有利于提高催化剂在低温下的活性和消除内扩散影响，然而这种影响在高反应温度下变得不是十分明显。制备条件考察中发现，煅烧温度对催化剂活性影响比较严重，理想的煅烧温度为600℃，合适的载镍量为22．28wt％，助剂钾的添加对催化剂的活性影响不大，但铁的添加影响较大。工艺条件中水碳比(S／C)比、空速对低温Ni．Fc／凹凸棒石催化剂的活性影响较大，适宜的S／C为1．5．3．5，催化剂的使用质量空速不易大于0．63h～。为了增

4、加Ni．Fe／凹凸棒石在高温下的热稳定性，催化剂进行了引入结构型助剂铝的改良。实验发现，900℃煅烧的Ni．Fe．叫凹凸棒石催化剂在高温下表现出更好的催化活性和热稳定性，该类催化剂适合于生物质气化炉中焦油的原位催化裂解反应。在反应温度为800℃下，含镍量10．5wt％的Ni．Fe．～／凹凸棒石催化剂活性几乎与Z409相同，焦油碳转化率为94．1％。焦油产气组成为：68．0v01．％H2，0．6v01．％CH4，11．3v01．％CO，20．0v01．％C02。铝的添加大大增加了Ni．Fe／凹凸棒石催化剂的热稳定性。不同的煅烧温度考察表

5、明，以900℃煅烧的催化剂催化效果最佳。XRD表明催化剂900℃煅烧下形成了稳定的镍铝尖晶石和易还原的立方体镍晶共存的结构，保持二者的比例合理是实现催化剂低温可还原性兼活性稳定性的关键。TG分析发现反应完的Ni．Fe．A1／凹凸棒石催化剂出现明显的质量增重峰。关键词：生物质气化；焦油；镍基催化剂；水蒸气重整；生物质焦油水蒸气重整制氢催化剂的研究ResearchofSteamReformingCatalystsforHydrogenProductionfromBiomassTarAbstract1nhemainobjectiveofth

6、ispaperistostudycatalystsforbiomassgasificationtarremoval．Withattapulgiteascatalystcarrier，steamreformingofapricotstonepyrolysistarwascardedoutoverNi-Fe／AttapulgiteandNi-Fe—Al／Attapulgitecatalystspreparedbycoprecipitationandadsorptionmethod．Thetwokindsofcatalystswereinv

7、estigatedatlowertemperatureandhighertemperature，respectively．neassociationamongthestructureofcatalyst，reactiontemperatureandcatalyticactivitywasexplored．Silicasand，naturaldolomite，NiO／olivine，NiO／olivineandcommercialNi．basedcatalystz409werealsotestedforcomparison．Itissh

8、ownthattheNi．Fe／Attapulgitecalcinedat600oChasexcellentlowtemperatureactivityandanticokeability．ItiSverysuitabl