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活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

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活性炭載催化劑生產(chǎn)甲醇
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時間:2020-4-17 16:41:38

  由于能源的消耗過快再生比較慢。因此,研究人員將重點放在環(huán)保工藝和技術(shù)的開發(fā)上,同時確保一個合理生活水平。生物質(zhì)是生產(chǎn)合成燃料和能源的更重要的潛在來源之一。生物質(zhì)合成氣是利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料,生物甲醇的中間產(chǎn)物。近年來,在能源和化學(xué)工業(yè)中,甲醇的生產(chǎn)已大大增加,因為它是化學(xué)合成和其他用途(如清潔運輸燃料)的重要分子。低成本甲醇生產(chǎn)的評估是通過已開發(fā)的催化劑進(jìn)行的。本期介紹的重點是開發(fā)用于甲醇合成的低成本催化劑。以活性炭為載體,通過銅,鋅的浸漬法制備甲醇合成活性炭催化劑。然后測試活性炭催化劑的一個整體效果。

  活性炭催化生產(chǎn)甲醇

  合成氣主要由CO和H2組成,可以作為固定床反應(yīng)器中使用活性炭催化劑合成甲醇的原料。利用已開發(fā)的催化劑對甲醇的低成本,低溫和低壓生產(chǎn)進(jìn)行了評估;钚蕴看呋瘎┑淖饔檬峭ㄟ^較低的活化能獲得合適條件的關(guān)鍵;钚蕴繉⒇(fù)載的材料由于其獨特的性能而備受關(guān)注。它們的應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器,水凈化,電化學(xué)和氫氣存儲;钚蕴窟可以用作載體催化劑,因為活性炭具有較大的表面積和化學(xué)惰性。

  甲醇合成后,將活性炭催化劑插入連續(xù)的管狀固定床反應(yīng)器中(圖1.)。在將工作條件調(diào)節(jié)至壓力14-20 bar和溫度220°C的條件下測試穩(wěn)定性。在管式反應(yīng)器中總共填充1-2克活性炭。在反應(yīng)步驟之前,在操作溫度下用H 2流還原催化劑。使用機器生成的甲醇分析氣體為了防止催化劑液化,活性炭催化劑層后的管道保持在150°C。

  圖1:甲醇合成的實驗裝置。

  活性炭載催化劑的材料分析

  活性炭催化劑的制備,采用浸漬法制備了Cu/ZnO/活性炭催化劑。硝酸銅和硝酸鋅是將附著在活性碳上的銅和氧化鋅載體的原材料。Zn起促進(jìn)劑的作用,以防止Cu的燒結(jié)。銅將在催化劑上被氧化并寫為銅[Zn]。之后,來自CuO分子將為CuO/ZnO相的形式。其還原將受到ZnO的影響。制備活性炭催化劑后,然后通過XRF,XRD,SEM和BET表面積分析儀對催化劑進(jìn)行表征。商業(yè)催化劑和Cu/ZnO/活性炭催化劑的XRF分析見圖2。

  圖2:活性炭催化劑的XRF表征。

  圖2表明催化劑的組成與理論不同。根據(jù)XRF結(jié)果,催化劑Cu/ZnO/活性炭的成分為Cu:Zn:C為1.65:0.18:98(%wt),商用催化劑的成分為Cu:Zn:Al為56.05:10.71:2.92(%wt)?紤]到它不包含在直徑為75-90μm的顆粒中,因此會在研磨或篩分過程中分散。使用Scherrer方程從XRD計算得出的CuO晶體。商業(yè)催化劑的直徑為17.91nm,Cu/ZnO/活性炭催化劑為36.87nm。盡管Cu/ZnO/活性炭催化劑具有較高的CuO含量,但是CuO微晶尺寸較小。

  活性炭催化載體和市售催化劑對比

  活性炭催化劑的SEM表征如圖3所示。SEM圖像可提供有關(guān)材料結(jié)構(gòu)和單個顆粒形狀的詳細(xì)信息。商業(yè)催化劑和Cu/ZnO/活性炭催化劑由不規(guī)則顆粒組成,團(tuán)塊較大且分散多樣。從圖3可以看出,兩種催化劑均收集在一個位置,但分布仍然相對良好。

  圖3:催化劑的SEM表征(a)商業(yè)催化劑,(b)Cu/ZnO/活性炭催化劑。

  由活性炭制備的催化劑的表面積為比市售催化劑的表面積大了十倍;钚蕴孔鳛檩d體催化劑制備的催化劑的表面積明顯高于商業(yè)催化劑。該行為可以通過反應(yīng)后載體的孔堵塞來解釋。甲醇合成,甲醇合成的其為放熱反應(yīng);诜磻(yīng),獲得1摩爾的CH 3 OH需要1摩爾的CO和2摩爾的H 2。測試了兩種催化劑的催化活性,市售催化劑和Cu/Zn/活性炭。將總共​​1-2克的催化劑填充到固定床反應(yīng)器中。在反應(yīng)步驟之前,在工作溫度下用氫氣流還原催化劑。根據(jù)結(jié)果,在條件操作為230℃的條件下,商用催化劑合成氣的較大甲醇轉(zhuǎn)化率,而在260℃的條件下為Cu/ZnO/活性炭催化劑。與通過浸漬法的Cu/ZnO/活性炭催化劑(1.26%的甲醇產(chǎn)率)相比,通過市售催化劑的催化活性仍低于1.12%的甲醇產(chǎn)率。

文章標(biāo)簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.

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