收藏本站
收藏 | 论文排版

抗硫中毒汽油/柴油重整制氢Pt催化剂的制备、表征和性能研究

薛青松  
【摘要】: H_2—O_2质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一项高效环保技术,在燃料电池汽车和散布式电源等方面有巨大的市场前景。由于储氢技术和加氢站距离规模化应用还遥遥无期,基于烃类重整的可移动或站制氢系统的研究开发已成为当前燃料电池领域最具挑战性的课题,其中开发具有优异抗硫性能的催化剂是难点之一。 本文研制了一种抗硫中毒汽油/柴油重整制氢Gd_2O_3助剂改性的Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂,在水蒸气重整/自热重整含硫158~1050μg/g汽油/柴油的反应中,表现出优异的重整活性和抗硫中毒稳定性。利用H_2-TPR、XRD、BET、In-situ DRIFTS和脉冲反应等表征手段对Pt/(Gd_2O_3)-CeO_2-Al_2O_3催化剂抗硫中毒的本质进行了较详细的研究,并提出了有机硫可能的转化途径。 第一部分,用分步初湿浸渍法制备Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂,以含硫300μg/g的异辛烷为模型汽油,在固定床反应器上考察了Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂水蒸气重整的反应性能,在优化的反应条件(反应温度800℃、水与原料中碳的摩尔比5.3、重时空速1.0 h~(-1))下,优化配方的催化剂(γ-Al_2O_3上先负载CeO_2并于450℃焙烧后再负载Pt,然后于600℃焙烧制得,其中CeO_2和Pt的负载量分别为15 wt%和0.8 wt%)上进行了100 h的稳定性考察,发现异辛烷转化率在反应前40 h接近100%,之后略有下降并稳定在95%以上,产物中H_2的摩尔分数在~75%,CH_4的摩尔分数低于1.0%。并用H_2-TPR表征手段证实,在水蒸气重整条件下,Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂中Pt—Ce—Al三者间好的协同作用促进有机硫快速转化生成H_2S,抑制硫物种在催化剂表面的沉积。 第二部分,Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂上水蒸气重整甲苯、正庚烷、1-辛烯和环己烷的反应结果表明,300μg/g硫存在时芳香烃和环烷烃较难转化,烯烃易产生积碳,导致催化剂在水蒸气重整零售汽油时活性及稳定性较差。基于Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂中CeO_2的表面晶格氧在O_2中比在水蒸气中容易恢复的事实,在优化了反应条件下,考察了Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂自热重整含硫158~500μg/g模型汽油/零售汽油的反应,达到了明显改善催化剂反应稳定性的预期结果。 第三部分,通过引入少量Gd_2O_3,对Pt/CeO_2-Al_2O_3催化剂进行改性,采用分步初湿浸渍法先负载CeO_2后负载Gd_2O_3制得改性的Al_2O_3载体,再在上述改性载体上浸渍Pt,制得Gd_2O_3、CeO_2和Pt含量分别为1.6 wt%,15 wt%和1.2 wt%的催化剂,明显加强了Pt-CeO_2间的相互作用,抑制了Pt及CeO_2的烧结,增强了Pt的缺电子性,在自热重整含158μg/g硫的零售汽油1000 h中,汽油达100%转化,反应300 h后缓慢下降至95%并稳定至反应结束,干气中H_2的摩尔分数一直维持在~67%,甲烷的浓度最终控制在0.6%以下。此外,在水蒸气重整含硫300μg/g的异辛烷250 h和自热重整含硫1050μg/g的零售柴油130 h的反应中,也表现出很好的活性/稳定性。 第四部分,采用XRD、H2-TPR、in situ DRIFTS表征手段研究了催化剂结构-性能间的规律关系。结果表明,在水蒸气/自热重整反应条件下,发现Pt/(Gd_2O_3)-CeO_2-Al_2O_3催化剂在反应条件下存在2CeO_2+Al_2O_3(?)2CeAlO_3+[O]的可逆相转移作用,并发现这种作用对抑制Pt的团聚和CeO_2的不可逆烧结、促进水(O_2)的活化和晶格氧的传输具有独特效果,进而导致催化剂具有出色的反应稳定性。此外,Gd_2O_3助剂可明显强化这一过程,从而促进了催化剂表面积碳和沉积硫的快速转化。 第五部分,采用四极杆质谱在线检测,以SO_2、噻吩为模型硫化物,通过脉冲反应技术,考察了Pt/Gd_2O_3-CeO_2-Al_2O_3催化剂上有机硫的转化途径。研究发现,在水蒸气重整/自热重整条件下,有机硫在Pt/Gd_2O_3-CeO_2-Al_2O_3催化剂上的转化遵循氧化还原机理:(1)有机硫先沉积在催化剂的表面;(2)在H_2O或/和O_2的作用下深度氧化成吸附态SOx;(3)再在还原气氛中还原生成H_2S。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵树斌;;固体磷酸催化剂在异丙苯合成中的催化作用[J];辽宁化工;1981年05期
2 单青松;栾友本;应礼明;;加氢裂化催化剂的器内再生[J];石油炼制与化工;1990年04期
3 于卫国;姜海潮;;QCS-04催化剂的硫化过程及注意事项[J];黑龙江科技信息;2009年06期
4 吕浩;姚立松;;RN-32V催化剂在3.2Mt/a加氢处理装置的工业应用[J];石油炼制与化工;2009年03期
5 ;催化加氢法脱除己烷溶剂中微量苯[J];石油化工;1975年01期
6 ;固体颗粒催化剂装填设备[J];石油炼制与化工;1978年04期
7 张庆武;刘文勇;张铁珍;戴宝琴;暴希忠;;DZD-1柴油加氢精制催化剂的性能及工业应用[J];化工科技市场;2005年12期
8 孙春晖;陈永生;李佳;;Ln/TiO_2催化剂的制备研究[J];无机盐工业;2008年04期
9 李选志;郭兴育;高俊文;;LB205型低温变换催化剂的工业应用[J];化肥工业;2011年03期
10 刘兴允;;烯烃中炔属化合物的催化去除[J];江苏化工.市场七日讯;1975年04期
11 ;催化剂再生工业化试验技术总结[J];应用化工;1975年01期
12 张玉良;奥立夫;;重整反应器结构及其检修[J];金山油化纤;1988年01期
13 胡铁刚;程可可;张建安;王永刚;;生物乙醇催化制备乙烯的研究进展[J];现代化工;2007年S2期
14 王继强;;浅谈BASF O4-66进口催化剂的诱导与活化[J];化工中间体;2009年05期
15 ;裂解汽油加氢装置的技术改造及工业试生产[J];石油化工;1976年04期
16 赵晨;;甲烷化气固反应过程的孔扩散[J];石油化工;1981年02期
17 肖锦堂;;CT6-5还原吸收法处理硫磺回收尾气加氢催化剂[J];石油与天然气化工;1986年04期
18 杨学富;;积碳过程分析[J];北京工商大学学报(自然科学版);1987年02期
19 ;低压 CO_2脱氢工业性试验[J];化肥工业;1988年02期
20 任乃宏;;低变催化剂的损害及防止措施[J];中氮肥;1988年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李振国;马杰;刘双喜;杨春清;张旺;;过渡金属对V_2O_5/WO_3-TiO_2 SCR催化剂催化性能的影响[A];第十八届全国稀土催化学术会议论文集[C];2011年
2 刘建军;姚良雨;;粗苯加氢催化剂的装填与硫化[A];苏、鲁、皖、赣、冀五省金属学会第十五届焦化学术年会论文集(上册)[C];2010年
3 陈智涛;韩明汉;张强;魏飞;金涌;;用迎头色谱研究Cu基氧氯化催化剂氯化及氧化性质[A];中国颗粒学会第六届学术年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集(上)[C];2008年
4 周新娣;卢福明;;Z-503预转化催化剂的工业应用[A];炼厂制氢、废氢回收与氢气管理学术交流会论文集[C];2008年
5 张伟;石磊;吕剑;;FS-517A型气相氟化催化剂的工业应用[A];第四届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2007年
6 丁杰;金强;;重油催化三旋失效分析及运行监测[A];中国设备工程专家代表会议论文集[C];2007年
7 于振兴;郑伟;付红英;徐文龙;张平;张晓丽;吴虹;张宇航;王成刚;范雪蕾;;丙烷选择氧化制丙烯酸纳米复合催化剂的研究[A];2011中国功能材料科技与产业高层论坛论文集(第一卷)[C];2011年
8 陶文晶;赵胤;焦凤茹;张冬梅;曹丽芳;;β分子筛液相烷基化合成异丙苯的放大试验研究[A];中国化工学会2005年石油化工学术年会论文集[C];2005年
9 孟声;王道;邱文革;;顺酐生产中含苯尾气净化催化剂的研究[A];第十一届全国稀土催化学术会议论文集[C];2004年
10 刘文勇;张文成;郭金涛;张铁珍;刘莉;;加氢脱金属催化剂的反应机理研究[A];第三届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王国强;甲醇水蒸气重整制氢过程强化特性研究[D];重庆大学;2014年
2 王开;天然气直接催化转化制乙烯催化剂及反应工艺研究[D];北京化工大学;2009年
3 邓理;催化转化纤维素制备乙酰丙酸和γ-戊内酯的研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 戴春皓;黄磷尾气变换制甲醇合成气中试及新型催化剂研究[D];昆明理工大学;2009年
5 虞贤波;移动床甲醇制丙烯反应工艺的研究[D];浙江大学;2011年
6 王志恒;油田轻烃分馏与精制技术研究[D];东北石油大学;2011年
7 段学志;氨分解催化剂结构调控与反应机理研究[D];华东理工大学;2012年
8 杜娟;甲烷重整热化学储能过程催化反应及传输特性[D];华南理工大学;2013年
9 左轶;钛硅分子筛的合成、改性及其催化丙烯环氧化性能的研究[D];大连理工大学;2013年
10 羡小超;碳氢燃料超临界催化裂解反应动力学研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李四海;合成异丙苯β分子筛催化剂国产化及工业应用研究[D];华东理工大学;2011年
2 梁金强;重质高酸原油酯化脱酸技术的研究[D];中国石油大学;2010年
3 郑志伟;润滑油生产工艺中催化剂的性能评价[D];吉林大学;2012年
4 李勋鹤;钯基阳极氧化改性铝片催化剂的制备及甲苯催化燃烧性能研究[D];广东工业大学;2013年
5 齐伟;FH-UDS催化剂在160万吨/年柴油加氢装置的工业应用[D];华东理工大学;2014年
6 张亮;杂多酸(盐)催化剂在选择性催化氧化反应中的应用研究[D];西安石油大学;2011年
7 张希兵;重整汽油加氢脱苯装置的运行分析和技术改造[D];中国石油大学;2010年
8 张玉玲;泡沫镍基整体式费托合成催化剂的制备[D];大连理工大学;2012年
9 李俊飞;乙醇氨化合成乙腈Cu系催化剂改性及稳定性的研究[D];东北石油大学;2012年
10 刘忠科;MTBE运行周期短的原因及解决方案[D];东北石油大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 李成岳;废气治理新技术应运而生[N];中国化工报;2001年
2 焦培培;焦炉气在这里实现“物尽其用”[N];中国化工报;2011年
3 记者 姚耀;合成革废水回用装置效率高[N];中国化工报;2005年
4 刘昌;新型碳二加氢催化剂:占据国内市场95%的份额[N];中国石化报;2003年
5 特约记者 张晓君 杨春雨;吉林石化三项成果获国家专利[N];中国石油报;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978