项目名称: 吸附强化甲烷水蒸气重整制氢在颗粒和反应器尺度上的研究

项目编号: No.21276076

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 化学工业

项目作者: 周志明

作者单位: 华东理工大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 吸附强化的甲烷水蒸气重整制氢技术利用吸附剂原位移走反应产物CO2,打破热力学平衡限制,既降低了反应温度,又集成反应和分离工序,减少了设备数量,比传统的甲烷水蒸气重整制氢方法更具优势。本项目以反应动力学、吸附动力学和反应器数学模型为纽带,将颗粒尺度上的催化剂和吸附剂的设计与制备同反应器尺度上的操作条件优化相联系,从实验和理论两方面对吸附强化重整制氢过程展开系统和深入的研究。本项目的研究内容主要包括:(1)制备Ru-Ni/Mg(Al)O催化剂和CaO?CaxAlyOx+1.5y吸附剂,调控催化剂和吸附剂的组成与结构,揭示催化剂和吸附剂的结构与性能关系;(2)制备催化剂和吸附剂集成的复合催化剂,调控复合催化剂的组成与结构并对其性能进行评价;(3)建立反应动力学、吸附动力学和反应器数学模型,优化反应器操作条件。本项目的研究成果将为吸附强化的甲烷水蒸气重整制氢技术的工业应用提供理论基础和技术支撑。

中文关键词: 吸附强化过程;制氢;CaO基吸附剂;双功能催化剂;构效关系

英文摘要: Sorption-enhanced steam methane reforming (SESMR) is a promising technology for hydrogen production, in which the thermodynamic equilibrium toward hydrogen is favored through in situ CO2 removal by sorbents. SESMR shows advantages over conventional SMR, including decreased reaction temperature and integration of reaction and separation into one unit which greatly reduces the number of installations. Based on reaction kinetics, sorption kinetics and reactor model, the proposed project connects the design and preparation of catalysts and sorbents on the particle scale with the optimization of operation conditions on the reactor scale, aiming at systematically investigating the SESMR process both experimentally and theoretically. The proposed project mainly consists of three parts: first, to prepare Ru-Ni/Mg(Al)O catalysts and CaO-CaxAlyOx+1.5y sorbents and to control their compositions and structures, as well as to determine the structure-performance relationship of the catalysts and sorbents; second, to prepare multifunctional catalysts which combine catalyst and sorbent into one particle, and to control their compositions and structures, as well as to evaluate their performance; and third, to establish mathematical models for reaction kinetics, sorption kinetics as well as the SESMR reactor, and to optimize oper

英文关键词: Sorption-enhanced process;Hydrogen production;CaO-based sorbent;Bifunctional catalyst;Structure-property relationship

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