甘油蒸汽重整制合成气催化剂尺度效应和反应机理研究

随着生物柴油的迅速发展，如何有效利用副产粗甘油是一个亟待解决的问题。甘油蒸汽重整制备合成气进而合成甲醇等清洁液体燃料，是一条绿色、高效的生物质液体燃料工艺路线。本研究拟开发高效稳定的甘油蒸汽重整制合成气非贵金属催化剂，掌握甘油蒸汽重整制合成气的工艺技术，确定粗甘油蒸汽重整的关键技术控制指标。.考察金属组分及载体不同尺度水平对催化剂反应性能和稳定性的影响，探讨金属组分及载体的耦合效应。通过原位漫反射红外动态行为研究，了解掌握甘油蒸汽重整制合成气的反应机理。确定源于不同生产工艺的粗甘油中水/甘油比、甲醇及油脂含量以及酸碱度等因素对甘油蒸汽重整催化剂反应性能及其稳定性的影响。.本项目的研究，不仅为合成气的开发寻找到一条稳定的生物质路线，也为生物柴油的生产过程解决了副产品再利用的问题，同时为生物质制取液体燃料提供了多样化的路径。

本项目围绕甘油蒸汽重整制合成气过程高效稳定非贵金属催化剂体系的设计与开发展开研究。以甘油、乙醇、乙二醇等可由生物质转化的低碳醇蒸汽重整为探针反应系统考察了活性金属尺度对其催化蒸汽重整反应活性和稳定性的影响，得出镍金属颗粒尺度越小，其催化反应活性越高，抗积碳能力越强的结论。同时，提高镍金属抗烧结能力是保持其良好反应活性和稳定性的关键因素之一。提高镍金属分散度和金属-载体相互作用力是减小镍金属颗粒尺度、提高其抗烧结能力的有效方法，也是获得高效稳定镍基重整催化剂的重要途径。采用固相结晶法、球磨法、纳米构筑法等多个新型催化剂制备方法制备了多种具有活性金属高度分散、金属-载体相互作用力强的镍基催化剂，有效提高了催化剂抗烧结、抗积碳性能。进一步将上述研究成果应用于甘油蒸汽重整研究中，设计与开发了具有优异反应活性和稳定性的镍系甘油蒸汽重整催化剂，显示出良好的开发应用前景。此外，本项目还对甘油蒸汽重整积碳行为与工艺技术指标进行了考察，确定了最优的工艺参数；对镍系催化剂醇类蒸汽重整动力学进行了研究，提出了详细的醇类蒸汽重整反应路径，并在此基础上系统地对一元醇与多元醇蒸汽重整反应路径的异同点进行了比较，为生物基低碳醇蒸汽重整工艺的深入开发与研究提供指导意见。