制备参数对Cu-FeLaOZrO甲醇水蒸气重整制氢催化剂的影响.pdfVIP

李永红:制备参数对C。一-「场0s/ZO甲醇水蒸气重整制氢催化剂的影响 制备参数对Cu一Fe/La203/ZrO2 甲醇水蒸气重整制氢催化剂的影响 李永红，任 杰，孙予罕 中〔国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室，山西太原030001) 摘〔要l利用XRD,7PR,EXAF9以及甲醉水燕气制氢反应侧试等手段，考察了以不同方式引人铁助剂对C-/lltgVZ-Q 催化剂的结构、还原性能、锡的配位环境及反应性能的影响。结果表明，以共沉淀方式引人铁助剂，有利于提高铜的分 散度，催化剂的起始还原温度提前，还原沮度区间缩短，同时催化剂对甲醉水燕气重整制氢的反应活性显薯提高 且氢 气选择性有所提高;以浸清方式引人铁助剂，可提高氢气选择性，反应产物中CO含t显著降低。 关【挂词7甲醉水燕气;制氢;铁助剂;CU/Lft伪iZrq催化荆 氢气是现代石油炼制工业和化学工业的重要原料，也是重要的工业气体和特种气体品种之一。它既是 一种功能材料，也是一种能源材料，氢气将是今后主要的二次能源之一。甲醇水蒸气重整制氢是近年来发展 较快的制氢方法，该方法与传统电解法、烃类蒸汽转化法相比，具有操作方便、原料易得、工艺流程短、反应条 件温和、副产物少等优点，而且装置规模大小均宜，并可做成可移动的装置，来满足不同用户对氢源的要求。 因此，这一制氢方法受到许多研究者的广泛重视f[t,z7 前面已报道了。/Laz03/ZT02基催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应具有较好的反应活性和氢气选择 性[31，本文利用XRD,TPR和EXAFS等手段，考察了以不同方式加人铁助剂对Cu/La2仇/Zro2催化剂中铜的 分散状态、还原性能、铜的配位环境等物化特性的影响，同时考察了对甲醇水蒸气重整反应活性和选择性的 影响。 1试验部分 1.1催化剂的制备 共沉淀法:以碳酸钠溶液沉淀硝酸铜、硝酸铁、硝酸斓和氧氯化错的混合溶掖，在恒温、搅拌和一定pH 值下进行沉淀，经老化、洗涤、烘干和350`C焙烧后，将催化剂破碎这20-40目待用。 浸渍法:将硝酸铁溶液浸溃到共沉淀法制得的Cu/城伪/Zl入催化剂(20一40目)上，350℃焙烧。催化 剂编号为:elz一共沉淀法制得的Cu/Laz03/ZrOZ催化剂;elzf一共沉淀法制得的Cu-Fe/LB-203/ZrO2催化剂; Clz/f-浸演法制得的Cu一Fe/场伪/ZrO2催化剂。 1.2催化荆的表征 催化剂晶相结构在日本理学D/Max-7A型衍射仪上测定，Cu凡特征射线照射，Ni滤玻片，管电压40 kV,管电流30mAoTPR试验是在不锈钢微反上进行，催化剂装填量为50mg{40一60目)，用氢含量为5%的 氢氢混合气，流量为40nli/min，以10C/min的升温速率从333K升至723K，其氢消耗信号用热导检测器检 测。样品的FXAFSCu凡边吸收(北京同步辐射国家实验室XAFS实验站测定)，储存环能量为2.2eV，平均 电流约50mAo 1.3催化荆的活性评价及侧试 催化剂活性评价采用常压连续流动固定床反应器，内径为帕。。先对催化剂进行顶还原处理，还原条 作〔者祠介1李永红(1%5-)，女，山西省人，助理研究员。联系人:任杰 电话0351-4049612, [‘金项目I山西省自然科学基金项目0 石 油 化 工 PETROCHEMICALTECHNOLOGY 2001年第30卷增刊 件为:氢气流量为50mUmin,程序升温至350℃，在该温度下还原2h后，临氢降温至180T，切换成甲醇和 水混合液进行反应。反应后产物经冰水浴冷却后，用GC一920气相色谱仪的热导检测器通过六通阀进行气 体样品的在线分析，液体样品用氢火焰检测器进行分析。 2结果与讨论 2.1催化荆的XRD裹征 催化剂的XRD结果表明见‘图1);铁以不同方式引人Cu/La2仇/7a(、催 化剂中，对催化剂中Cu0的分散状态产生不同程度的影响。以浸溃法添加 铁助剂的clz/f催化剂,Cuo特征峰强度略有减弱;而以共沉淀方式添加铁助 剂的clzf催化剂的XRD图谱的衍射峰变得较为弥散。由此可见，以共沉淀 产尸叫功弋。。f