一种苯酚水相重整制氢方法技术

技术编号:18454622 阅读:166 留言:0更新日期:2018-07-18 11:20
一种苯酚水相重整制氢方法,在高压反应釜中盛装苯酚溶液,利用N2调节系统压力,反应温度为200~280 ºC,反应压力为4~7MPa,反应时间3h,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投入量(g)为2 g/L,利用本发明专利技术中的反应物进行水相重整制氢,可使气体产物中H2含量达到约5%~96%;H2选择性达到约5%~100%;苯酚转化率达到约91%~100%,该发明专利技术的优点为:苯酚在水相条件下可以将苯环中的C‑C键打破,与O结合,促进水汽反应,降低了能量消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种苯酚水相重整制氢方法
本专利技术涉及生物质解聚产物水相重整制氢领域,具体包括不同浓度苯酚的水相重整制氢方法。
技术介绍
近年来,化石能源不断枯竭,可再生能源逐渐成为人类关注的焦点,例如生物质能、氢能等。由于目前95%的氢来自于化石能源,因此利用可再生能源替代化石能源制取氢气成为了行之有效的方法,如生物质或其解聚产物制氢。大量利用生物质或其解聚产物进行水蒸气重整制氢的技术比较成熟,但是这种方法的反应过程比较复杂,且需要较高的反应温度(450ºC以上)和反应压力(4.0MPa以上);相比之下,水相重整制氢方法过程更加简单,且反应温度和压力也较低,被得到广泛认可,该反应的研究热点集中在对高转化率、高氢气产量的反应物的选择和改良。
技术实现思路
针对现有制氢技术中的存在的难题,本专利技术提供了一种利用苯酚(C6H6O)作为反应物的水相重整制氢技术,解决已有技术中气体产物中的H2含量低和CO含量高的问题。一种苯酚水相重整制氢方法,具体步骤如下:1、反应物为以可溶性的苯酚晶体(C6H6O)与去离子水(H2O)按比例混合,在磁力搅拌下,得到的摩尔比例为0.001~0.3mol/L的无色透明苯酚溶液。反应物浓度比例优选为0.1mol/L的苯酚溶液。2、在高压反应釜中盛装苯酚溶液,利用N2调节系统压力,反应温度为200~280ºC,反应压力为4~7MPa,反应时间3h,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投入量(g)为2g/L。3、实验结束,气体产物中H2含量达到约5%~96%;H2选择性达到约5%~100%,;苯酚转化率达到约91%~100%。本专利技术苯酚水相重整制氢方法具有以下优点:苯酚在水相条件下可以将苯环中的C-C键打破,与O结合,促进水汽反应,降低了能量消耗。附图说明图1为本专利技术比较例1的不同压力条件下苯酚水相重整制氢实验曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明,但本专利技术所要保护的范围并不限于此。一种苯酚水相重整制氢方法,具体步骤如下:1、反应物为以可溶性的苯酚晶体(C6H6O)与去离子水(H2O)按比例混合,在磁力搅拌下,得到的摩尔比例为0.001~0.3mol/L的无色透明苯酚溶液。反应物浓度比例优选为0.1mol/L的苯酚溶液。2、在高压反应釜中盛装苯酚溶液,利用N2调节系统压力,反应温度为200~280ºC,反应压力为4~7MPa,反应时间3h,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投入量(g)为2g/L。3、实验结束,气体产物中H2含量达到约5%~96%;H2选择性达到约5%~100%,;苯酚转化率达到约91%~100%。反应物制备实施例:分别称取苯酚晶体和去离子水,在磁力搅拌下将其混合,形成苯酚溶液反应物。如表1,其中实施例5是优选方法制备的实施例。表1不同反应物成分比例反应物用于水相重整制氢实施例:将制备的实施例1-7反应物用于水相重整制氢反应:如表2所示,其中实施例8是利用上述实施例1进行反应的结果,实施例9是利用上述实施例2进行反应的结果,以此类推,实施例10~14是利用上述实施例3~7反应的结果。生物质解聚产物水相重整制氢反应在高压反应釜中进行,高压反应釜的容积为100mL。高压釜中盛装本专利技术中的不同浓度苯酚溶液,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投加量为0.2g,利用N2调节系统压力,反应温度240ºC,反应压力4MPa,反应时间3.5h。气相产物通过北分3420a型气相色谱在线进行分析:H2、CO、CH4和CO2通过5A分子筛填充柱分离,采用TCD检测;CH4、C2H6、C3H8和C4H10通过Porapak填充柱分离,采用FID检测。结果如表2所示。表2反应物用于水相重整制氢实验结果由此可知,反应物中C6H6O/H2O的比例不同对反应的结果影响很大。随着反应物中苯酚晶体含量不断增加,即反应物浓度从0.001mol/L增加至0.01mol/L时,气体产物中的氢气含量随之不断增加,但氢气选择性不断下降,这说明苯酚浓度在一定范围内的提高尽管增加了氢气的产气量,但同时生成了甲烷、乙炔等副产物气体;并且由于苯环没有全部转化,导致苯酚的转化率有所降低。当反应物浓度由0.005mol/L升高到0.1mol/L时,反应液中苯酚浓度逐渐降低,使气体产物中副产物(如一氧化碳、甲烷、乙炔等)含量有所增加,致使氢气含量和选择性有所下降。当反应物浓度继续升高时,抑制水汽变换反应的发生,导致气体产物中氢气含量及其选择性下降。实施例15:将制备的实施例5用于水相重整制氢反应,反应在高压釜中进行,高压反应釜的容积为100mL。高压釜中盛装实施例5的苯酚溶液,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投加量为0.2g,利用N2调节系统压力,反应温度200ºC,反应压力4MPa,反应时间3.5h。气相产物与液相产物的分析与上述相同。反应结果表明,气体产物中H2含量约50%,其H2选择性约35%,苯酚转化率约90%。实施例16:将制备的实施例5用于水相重整制氢反应,反应在高压釜中进行,高压反应釜的容积为100mL。高压釜中盛装实施例5的苯酚溶液,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投加量为0.2g,利用N2调节系统压力,反应温度230ºC,反应压力4MPa,反应时间3.5h。气相产物与液相产物的分析与上述相同。反应结果表明,气体产物中H2含量约60%,其H2选择性约40%,苯酚转化率约90%。实施例17:将制备的实施例5用于水相重整制氢反应,反应在高压釜中进行,高压反应釜的容积为100mL。高压釜中盛装实施例5的苯酚溶液,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投加量为0.2g,利用N2调节系统压力,反应温度250ºC,反应压力4MPa,反应时间3.5h。气相产物与液相产物的分析与上述相同。反应结果表明,气体产物中H2含量约70%,其H2选择性约50%,苯酚转化率约100%。实施例18:将制备的实施例5用于水相重整制氢反应,反应在高压釜中进行,高压反应釜的容积为100mL。高压釜中盛装实施例5的苯酚溶液,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投加量为0.2g,利用N2调节系统压力,反应温度260ºC,反应压力4MPa,反应时间3.5h。气相产物与液相产物的分析与上述相同。反应结果表明,气体产物中H2含量约65%,其H2选择性约45%,苯酚转化率约100%。比较例1:未检验不同压力对反应物在水相重整制氢中的影响,将实施例4进行不同压力的苯酚水相重整制氢反应,反应温度与实施例11相同,反应压力分别为4.9MPa、5.6MPa、6.3MPa和7MPa。由反应结果可知,随着反应压力升高,反应物的转化率、气体产物中H2含量及H2选择性都大幅降低约50%,说明高压不利于反应物中苯环的C-C键断裂,且抑制水汽变换反应的发生,如图1所示。比较例2:苯酚水相重整制氢反应与常用乙二醇水相重整制氢反应对比应用,反应条件相同。由反应结果可知,苯酚水相重整制氢的反应与乙二醇相比,反应物转化率的相似,但是气体产物中H2含量和H2选择性分别提高约40%和30%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯酚水相重整制氢方法,其特征在于:制氢方法步骤:1)反应物为以可溶性的苯酚晶体(C6H6O)与去离子水(H2O)按比例混合,在磁力搅拌下,得到的摩尔比例为0.001~0.3mol/L的无色透明苯酚溶液;2)在高压反应釜中盛装苯酚溶液,利用N2调节系统压力,反应温度为200~280 ºC,反应压力为4~7MPa,反应时间3h,已有Ni/Zn/Al类水滑石催化剂投入量(g)为2 g/L;3)实验结束,气体产物中H2含量达到约5%~96%;H2选择性达到约5%~100%,;苯酚转化率达到约91%~100%。

【技术特征摘要】
1.一种苯酚水相重整制氢方法,其特征在于:制氢方法步骤:1)反应物为以可溶性的苯酚晶体(C6H6O)与去离子水(H2O)按比例混合,在磁力搅拌下,得到的摩尔比例为0.001~0.3mol/L的无色透明苯酚溶液;2)在高压反应釜中盛装苯酚溶液,利用N2调节系统压力,反应温度为200~280ºC,反应压力为4~...

【专利技术属性】
技术研发人员:李湘萍许宁格陈冠益颜蓓蓓黄光勤
申请(专利权)人:天津大学青岛海洋工程研究院有限公司
类型:发明
国别省市:山东,37

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