[发明专利]一种苯酚吸附增强重整制氢的方法

说明书

本发明公开了一种苯酚吸附增强重整制氢的方法。该方法在固定床反应器中填装具有催化和吸收CO₂功能的Ni‑Ca‑Al‑O双功能催化剂，在惰性气体作为载气的情况下，以重时空速为0.432‑2.592h^‑1通入浓度为0.0399‑0.1594g/ml的苯酚溶液，反应温度为400‑700℃；当CO₂吸附饱和后，在惰性气氛中500‑1000℃进行催化剂再生0.1‑3h。本发明中得到的氢气纯度可达98%以上，苯酚的转化率达99%以上，且催化和吸附的稳定性好。

技术领域

本发明属于能源技术领域，具体涉及一种苯酚吸附增强重整制氢的方法。

背景技术

近年来，随着全球能源的需求迅速增长，导致化石能源急剧消耗，同时也造成了严重的环境和气候问题。因此，以寻找化石原料替代物为主要目的生物质资源转化为能源和化工原料的研究引起了世界上许多国家的关注。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。虽然目前制氢的原料大部分都是采用甲烷等化石燃料，但考虑到环境保护问题，制氢的技术不断发展使得制氢原料逐渐向生物质等可持续能源方向转化。

目前，采用生物质制氢主要分为生物质热解制氢和生物质气化制氢两种方法，但两种制氢手段在实际操作过程中都会面临较为严重的结焦等问题，从而导致氢气浓度和氢气产量大幅度降低，而形成焦的主要物质是含碳量较高的芳香族化合物，其中酚类就是最常见的一种。因此，如何去除实际生产中的焦来提高生物质转化的稳定性显得尤为重要。许多研究都集中于对焦进行催化蒸汽重整，不仅可以将组成复杂的焦去除，同时也可以生成热值较高的氢气，因此具有很好的应用前景。

Maite Artetxe等人(Fuel,2016,184:629-636)采用Ni/Al₂O₃催化剂对苯酚进行蒸汽重整，苯酚的转化率达到81％；Qingqing Peng等人(ACS Sustainable ChemistryEngineering.2017,5:2098-2108)采用Ni/Fe纳米催化剂对苯酚进行蒸汽重整，可以使得苯酚的转化率达到87％，氢气的产量高达81％。虽然对苯酚进行蒸汽重整可以得到相对较高的转化率，但是得到的氢气纯度相对较低，其中含有大量的CO₂，CO和CH₄等副产物，需要进一步分离纯化才能得到纯度较高的氢气。而吸附增强蒸汽重整过程相比于蒸汽重整过程引入了吸附剂，可以在原位去除CO₂这一副产物的同时，也可以促进水汽变化反应从而使得反应平衡向生成氢气的方向移动，得到高纯度的氢气。目前，关于吸附增强蒸汽重整制氢的研究基本都是利用一些含碳量较低的化合物(如甲烷，乙醇，乙酸，甘油等)作为原料。专利CN102070125A对甲烷进行吸附增强重整制氢，得到的氢气浓度可达到90％。专利CN107098311A采用Ca-Co-O催化剂对甘油进行吸附增强重整制氢，可以使得氢气的浓度高达95％。但采用焦中含碳量较高的物质，如苯酚，用于吸附增强重整制氢的研究则鲜有报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种苯酚吸附增强重整制氢的方法。

一种苯酚吸附增强重整制氢的方法，包括以下步骤：

(1)在固定床反应器中填装具有催化和吸收CO₂功能的Ni-Ca-Al-O催化剂；

(2)在惰性气体作为载气的情况下，将苯酚水溶液注入所述固定床反应器中反应；所述苯酚水溶液的浓度为0.0399-0.1594g/ml，苯酚水溶液的重时空速为0.432-2.592h^-1，反应的温度为400-700℃。