水煤气变换反应

摘要： 水煤气变换反应(WGSR)是制备高纯氢的重要反应之一,一直是人们的研究热点.以Pt为代表的贵金属催化剂,在低温条件下表现出优异的WGSR活性.其中,Pt可还原性氧化物界面往往被认为是水煤气变换反应最高效的活性位点.然而,由于缺乏直接的光谱证据,该界面处的水煤气变换反应分子机理仍然存在争议.本文通过制备具有三元核壳结构的Au@Pt@NiO纳米结构,在具有高表面增强拉曼效应的Au纳米颗粒表面构建了丰富的Pt-NiO界面,成功实现了Pt-NiO界面处WGSR过程及其关键中间物种的原位表面增强拉曼光谱(SERS)研究.通过控制镍前驱体的量,结合透射电镜和元素面扫描表征,制备了一系列具有不同NiO壳层厚度的Au@Pt@NiO纳米结构.以CO作为探针分子,利用原位SERS表征,当镍前驱体添加量为0.05 mL时,可以同时得到Pt-C以及Ni-O的拉曼信号,说明此时NiO是以岛状形式沉积于Au@Pt表面,从而构筑出丰富的Pt-NiO界面.原位SERS测试结果表明,当将此Au@Pt@NiO纳米粒子置于WGSR气氛时,随着反应温度的升高,在1065 cm^(-1)处出现了碳酸根物种的拉曼信号.而当将Au@Pt@NiO纳米粒子置于单独Ar,CO和气态水的气氛条件下时,均未观察到与新物种相关的拉曼信号产生.进一步研究结果表明,碳酸根物种的拉曼信号强度随着反应温度的上升呈现先增加后减少的趋势,且在130 °C便已出现(此时并未测到WGSR活性),并在200 °C显示出最大值(WGSR的起燃温度).同时,在气氛切换实验结果表明,若体系中先通入CO/Ar,再切换成H_(2)O/Ar时,可在Au@Pt@NiO表面观察到碳酸盐物种的生成;反之,若先通入H_(2)O/Ar,再切换为CO/Ar时,则无碳酸盐物种.说明碳酸盐物种是通过吸附的CO与气态水反应生成的,并且在催化剂表面可以稳定吸附,需要在更高温度才可分解,故碳酸盐的分解可能是WGSR中一个较为缓慢的步骤.此外,当将Au@Pt和Au@NiO置于WGSR气氛条件下进行对照实验,并没有观察到碳酸盐物种生成.这表明Pt-NiO界面可促进碳酸盐中间物种的形成,从而导致该界面比纯Pt表面具有更高的水煤气变换反应活性.本文研究结果加深了对WGSR机理的认识,有望用于指导高效WGSR催化剂的设计.

摘要： 综述了水煤气变换反应(WGSR)用于模型化合物和馏分油原位加氢过程的影响因素,包括催化剂和反应条件对原位加氢过程的影响,以及不同类型反应之间的相互作用.重点讨论了CO分压和H 2 O含量对原料油原位加氢的影响机制,分析总结了H2 O在原位加氢过程中的重要作用,为原料油原位加氢过程的催化剂选择及反应条件优化提供了重要参考.

摘要： 利用管式炉反应器,研究了气化合成气在较短停留时间(1 ～2 s)内较高温度下水煤气变换反应的特性.考察了煤中灰分以及1 100°C热解煤焦对气化合成气变换反应的影响.研究结果表明,在900°C以下合成气水煤气变换反应较难发生,CO转化率接近于0,而1 300°C时能发生一定程度的逆向变换反应,但不易达到化学平衡状态.在一定条件下煤灰对正逆向水煤气变换反应有一定的促进作用,其只加快反应速率而不影响反应方向.尽管高温下煤灰出现了一定程度的烧结现象,但较高温度下,煤灰对反应的促进作用更加明显.在实验条件下,相比于空白实验,加入煤灰介质后,合成气CO转化率在700,900,1 100°C时分别增加了0.9％,0.8％,2.3％;而干燥合成气在700°C时仍检测不到反应的发生,在900和1 100°C时,CO2转化率分别提高了0.9％和2.4％.煤灰提供的表面积以及其中含有的铁等金属元素的催化作用可能是促进变换反应进行的原因,然而气固接触不佳和较小的表面积使得这种促进作用效果受到限制.原煤热解焦对水煤气变换反应的影响,与煤灰的促进作用相似,不同粒径的煤焦对变换反应的作用效果有着明显的差异.煤焦粒径对变换反应的影响存在较优值:粒径过大时,表面积减小,促进作用下降;而粒径过小时,床层局部阻力较高,易导致气体分布不均,影响气固接触,致使固相介质的促进作用显著下降.实验条件下粒径为0.8～1.5 mm的热解焦促进效果最显著,700°C合成气CO转化率比空白实验提高了1.7％.

摘要： 化学链(Chemical Looping)制氢是一种新型的制氢技术,同时能够低成本分离捕集二氧化碳,NOx排放低,而且有较高的能量转换效率,其主要由还原过程和制氢过程组成,不需要水煤气变换反应和变压吸附装置就可以直接制备高纯度的氢气。还原过程中载氧体被通入的天然气或其它气体燃料还原,还原态的载氧体再与水蒸气反应制氢。

摘要： 以经不同温度(120、250、350、450°C)焙烧处理的ZrO2为载体,采用沉积-沉淀法制备了系列CuO/ZrO2催化剂;考察了富氢气氛下催化剂的水煤气变换反应(WGS)催化性能.结果表明,CuO/ZrO2催化剂的催化活性随ZrO2载体焙烧温度的升高呈现先升高后降低的"火山型"变化趋势,在焙烧温度为250°C时取得最高值.采用X射线粉末衍射、N2物理吸附-脱附、N2 O滴定、H2程序升温还原和CO程序升温还原及质谱跟踪等技术研究了系列ZrO2载体及CuO/ZrO2催化剂的结构和还原性能.结果表明,随着ZrO2焙烧温度的升高,一方面,CuO/ZrO2催化剂的Cu分散度逐渐降低,与ZrO2具有强相互作用的高分散活性Cu-[O]-Zr物种("[]"表示ZrO2表面氧空位)逐渐减少;另一方面,Cu-[O]-Zr物种的还原能力逐渐增强,并诱导催化剂活性表面羟基的还原能力也相应增强(CO为还原剂),即降低了催化剂对WGS反应的起活温度.两方面的综合作用使得ZrO2载体焙烧温度为250°C(中等温度)时,CuO/ZrO2催化剂的WGS催化活性最高.

摘要： 以ZnAl水滑石(ZnAl-LDHs)为载体,合成了负载Au和AuCu合金的水滑石(Au/LDHs和AuCu/LDHs)用于催化水煤气变换反应(WGSR).利用X射线粉末衍射(XRD)、高分辨率透射电镜(HRTEM)及扫描透射电子显微镜(STEM)表征了负载型催化剂的结构与组成.探讨了不同的Au和Cu物质的量之比(nAu∶nuCu)对AuCu/LDHs催化WGSR性能的影响并与Au/LDHs的活性进行了对比.结果 表明,负载Au纳米颗粒可明显的提升LDHs催化WGSR的活性,而负载AuCu合金后其活性又进一步的提升.当nAu:nCu=2:1时具有最佳的催化效率:活性为207.1 μmol·gcad-1·s-1,TOF值为1.79 s-1,活化能为31.1 kJ·mol-1.通过分析对比不同样品的物理化学性质参数,探讨了不同的nAu∶nCu对Au的粒径、分散度、覆盖度及反应活性的影响.此外,X射线光电子能谱(XPS)分析表明,加入第二金属Cu形成合金后增大了Auδ+组分在体系中的含量(nAu∶nCu=2∶1时含量最高),这可能是负载体系催化WGSR具有高活性的原因.

摘要： 对前期的水煤气变换反应实验内容进行了改进,增加了CuO-MnOx复合氧化物催化剂的制备、表征及考察反应空速对催化活性影响等内容,将催化剂的制备、表征及性能测试等有机结合在一起;增加了实验项目的趣味性和研究性,调动了学生参与实验的积极性,激发了学生的学习热情和兴趣,对培养学生的应用能力、创新意识和科研素养具有很好的促进作用.

摘要： 利用密度泛函理论(DFT)对Au12M(M=Cu,Pt,Ni)3种合金团簇的结构稳定性、 热力学稳定性和反应活性进行研究,并对金基二元合金团簇催化水煤气变换反应(WGSR)的反应机理进行探讨.研究发现,Au12Ni合金团簇的稳定性及电子活性最优.考察了WGSR在金基二元合金团簇上的氧化还原机理和羧基机理,表明Au12Cu合金团簇上WGSR按照氧化还原机理A进行,水解离后产生的OH会继续解离为O和H(代表吸附物质);Au12Pt及Au12Ni合金团簇上按照氧化还原机理B进行,2个OH发生歧化反应.比较3种团簇上的最佳反应路径发现,Au12Cu团簇对WGSR表现出较好的催化活性.

摘要： 用XRD射线衍射、程序升温还原、BET测试和常压微反活性评价技术考察了沉淀温度对Cu-Mn系催化剂前驱体的物相和催化水煤气变换反应活性的影响。结果表明，催化剂前驱体中主要存在Cu2O，Mn3O4两种物相。沉淀温度升高不利于催化剂活性的提高，沉淀温度为45 °C最有利于催化剂的活性。

摘要： 水煤气变换反应(WGS)是合成氨和制氢工业中的一个重要步骤.近年来,由于燃料电池技术的快速发展,WGS反应不仅能有效促进CO的消除,而且可以同时提高H2的含量.而传统的Cu/ZnO/Al2O3变换催化剂由于还原条件苛刻、使用温度范围窄和容易在暴露空气中后自燃等缺点无法应用于燃料电池制氢过程,因此开发新型水煤气变换催化剂用于移动制氢得到了人们极大的关注[1,2].近年来,CeO2负载的贵金属催化剂成为WGS反应的研究热点.CexZr1-xO2复合氧化物可以形成固溶体,具有比单纯CeO2更好的储氢能力和热稳定性,可以促进负载贵金属的催化活性[3].本文研究了Pd/CexZr1-xO2催化剂的晶体结构性质及其WGS反应的本征动力学.

摘要： 本发明公开了含轻质油水煤气变换方法和含轻质油水煤气变换系统。其中，含轻质油水煤气变换方法包括：（1）将含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉内并发生氧化还原反应，以便得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体；（2）将混合气体进行第一冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物；（3）将气液混合物进行第一气液分离，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气。利用上述方法对含轻质油水煤气进行处理能够显著减少过热蒸汽的消耗，能耗少、成本低。

摘要： 本发明涉及水煤气转移反应、水煤气转移催化剂与其制备方法。本发明提供的水煤气转移催化剂，包括100重量份金属氧化物载体，该金属氧化物载体的表面负载有铂，且金属氧化物载体与铂的重量比介于100∶0.1至100∶10之间；以及120至10重量份的氧化锆填充物，该氧化锆填充物的表面不负载有铂，且该氧化锆填充物与该金属氧化物载体分散混合，其中该金属氧化物载体是由氧化铈或氧化锆铈所组成。

摘要： 本发明公开了含轻质油水煤气变换方法和含轻质油水煤气变换系统。其中，含轻质油水煤气变换方法包括：（1）将含轻质油水煤气通入具有催化剂的变换炉内并发生氧化还原反应，以便得到含有二氧化碳、氢气、水蒸气和气态轻质油的混合气体；（2）将混合气体进行第一冷却处理，以便得到水、轻质油和二氧化碳、氢气、水蒸气以及气态轻质油的第一气液混合物；（3）将气液混合物进行第一气液分离，以便得到含有水和液态轻质油的第一液体混合物和含有二氧化碳、氢气的第一煤气。利用上述方法对含轻质油水煤气进行处理能够显著减少过热蒸汽的消耗，能耗少、成本低。

摘要： 一种用水煤气或半水煤气生产城市煤气的工艺，其要点是改变煤气中C、H、O三元组成的比例，使变比后的组分进入平衡炭生成等温线的非析炭区，采用常用甲烷化催化剂，使变比后煤气中的CO及CO

摘要： 本发明涉及水煤气转移反应、水煤气转移催化剂与其制备方法。本发明提供的水煤气转移催化剂，包括100重量份金属氧化物载体，该金属氧化物载体的表面负载有铂，且金属氧化物载体与铂的重量比介于100∶0.1至100∶10之间；以及120至10重量份的氧化锆填充物，该氧化锆填充物的表面不负载有铂，且该氧化锆填充物与该金属氧化物载体分散混合，其中该金属氧化物载体是由氧化铈或氧化锆铈所组成。

摘要： 本发明公开了一种逆水煤气变换催化剂用于逆水煤气变换反应的方法，所述的方法为：（1）催化剂的活化：采用60-100目的镍铈催化剂作为逆水煤气变换催化剂，以高纯二氧化碳气体在600-800°C对镍铈催化剂活化处理1-2小时；（2）逆水煤气变换反应：将活化处理后的镍铈催化剂与60-100目的石英砂按照1:2.5-3的重量比例混合均匀，通逆水煤气原料气，600-800°C下催化反应获得水煤气。本发明选用镍铈催化剂用于逆水煤气变换反应，同时采用高纯二氧化碳气体进行活化，活化效果好，催化反应时具有良好的催化活性、热稳定性，且成本低。

摘要： 本发明公开了一种用于逆水煤气变换反应、草酸二甲酯加氢制乙二醇反应或二氧化碳加氢制甲醇反应的负载型碳化镍铟催化剂及其制备方法和应用。所述负载型碳化镍铟催化剂是由载体及负载其上的碳化镍铟组成，具有如下通式：InNi3C0.5/ZT，其中：InNi3C0.5表示碳化镍铟，ZT表示载体，InNi3C0.5在负载型碳化镍铟催化剂中所占的质量百分数为1～40％，余量为载体ZT所占的质量百分数。本发明提供的负载型碳化镍铟催化剂具有结构稳定、导热性好、渗透率高、转化率和选择性高、活性高、机械强度高、易于成型、易于装填和高通量低压降等诸多优点，能同时满足化工过程中的强吸/放热反应对快速热/质传递等和良好催化性能的要求。

摘要： 本发明公开了一种逆水煤气变换催化剂用于逆水煤气变换反应的方法，所述的方法为：（1）催化剂的活化：采用60-100目的镍铈催化剂作为逆水煤气变换催化剂，以高纯二氧化碳气体在600-800°C对镍铈催化剂活化处理1-2小时；（2）逆水煤气变换反应：将活化处理后的镍铈催化剂与60-100目的石英砂按照1:2.5-3的重量比例混合均匀，通逆水煤气原料气，600-800°C下催化反应获得水煤气。本发明选用镍铈催化剂用于逆水煤气变换反应，同时采用高纯二氧化碳气体进行活化，活化效果好，催化反应时具有良好的催化活性、热稳定性，且成本低。

摘要： 一种基于水煤气变换反应与碳热还原反应获得核壳结构纳米线的制备方法，本发明涉及核壳结构纳米线的制备方法领域。本发明要解决目前核壳结构纳米线制备工艺复杂、原材料和反应条件苛刻，产物纯度较低，氧化层厚度不可控的技术问题。方法：在高温高湿箱中对硅粉进行湿度氧化处理；在气氛烧结炉中与石墨合成核壳结构SiC纳米线。本发明所制备的核壳结构纳米线，具有氧化层厚度可控、界面处为原子尺度的紧密结合等优点。本发明用于制备核壳结构SiC纳米线。

摘要： 本实用新型公开了一种用于水煤气变换反应的变换装置，其包括预变炉、变换炉、废热锅炉和中温换热器，进气管经中温换热器连通预变炉的第一进气口，预变炉的第一排气口经中间管连通变换炉的第二进气口，变换炉的第二排气口连接有一变换气主管，该变换气主管依次经甲烷化加热器和中温换热器后连通废热锅炉第三进气口；在变换炉的第二排气口与废热锅炉的第三进气口之间连接有一旁路温控管，在该旁路温控管上设置有第一控制阀组；在中间管上连接有一冷激气管，该冷激气管连接到变换炉的两个相邻的床层之间；在废热锅炉上设置有一蒸汽出口，该蒸汽出口连接到加热炉上。利用本申请能够较好的控制水煤气进入到预变炉的温度，从而保证变换炉的入口温度。