多相態條件下環已烷連續脫氫反應過程研究.pdf

1、氫能源具有清潔、可再生和利用率高等優點，是新能源研究領域的熱點之一。但是氫能的體積能量密度很低，尋找合適的儲氫載體提高其體積能量密度，并解決好儲氫載體的儲、放氫技術是氫能源走向實際工程應用的重要課題。
　　 液體有機碳氫化合物儲氫具有儲氫量高、輸運方便、反應物和產物可重復循環使用等優點，是一種很具潛力的車載儲氫技術，苯-環己烷體系是其中的典型代表。苯-環己烷儲氫體系的儲氫技術（苯加氫）已經比較成熟，但其脫氫技術（環己烷脫氫），尤

2、其是車載脫氫技術，目前尚未解決，成為該儲氫體系實現工程應用的技術瓶頸，針對環己烷車載脫氫技術的研究具有重要意義。
　　 論文對多相態條件下的環己烷連續脫氫反應技術進行了研究，采用自行設計的實驗裝置，以Raney-Ni為催化劑，在沒有外加吹掃氣的條件下，實現了環己烷在多相態反應條件下的連續脫氫，獲得了反應系統的最佳工藝條件參數。在此基礎上，考察了長時間反應條件下的環己烷連續脫氫行為，并對催化劑的失活及其進行了探索性的研究。論文研究

3、由以下三部分構成。
　　 論文第一部分對環己烷在多相態條件下進行連續脫氫反應的可行性進行了實驗研究。研究表明，采用自行設計的實驗裝置，以Raney-Ni為催化劑，在沒有外加吹掃氣的條件下，環己烷的連續脫氫反應能夠順利進行，鹽浴溫度、環己烷進料速率和催化劑用量對反應系統的產氫速率、生成氫氣的純度以及環己烷脫氫轉化率都能產生顯著影響。當鹽浴溫度為370℃，環己烷進料速率為25ml.h-1，催化劑用量3g時，環已烷連續脫氫反應系統的綜

4、合性能達到最佳，其產氫速率可達27ml.min-1，氫氣純度為88％，環己烷的脫氫轉化率為9.4%。對進料速率為25ml·h-1，催化劑用量5g，290-410℃鹽浴溫度下環己烷連續脫氫表觀反應動力學研究表明，該反應的表觀活化能約為12.57kJ·mol-1．
　　 論文第二部分對環己烷在多相態條件下連續6小時的長時間連續脫氫反應的表現進行了研究。發現當鹽浴溫度為360℃，進料速率28ml·h-1，催化劑用量3g時，環己烷連續脫

5、氫反應系統的綜合性能較佳，反應的初始產氫速率可達37ml·min-，6小時平均產氫速率約為25ml·min-1，氫氣純度可以達到95%以上.實驗發現，反應過程中存在著明顯的催化劑失活現象．對進料速率為55ml·h-1，催化劑用量3g時，300-360℃鹽浴溫度下的環己烷脫氫反應催化劑失活速率的分析表明，催化劑的失活級數為4，催化劑失活速率基本不受反應溫度的影響，可表示為：rd=0.289·(3·0.289.t+1)-4/3。
　　

6、 論文第三部分對催化劑在反應過程中的失活原因及其機制進行了研究。發現催化劑的粒度分布在反應前后并無明顯變化，但反應后催化劑的比表面積比新鮮催化劑增大了約70%，且表面吸附有大量物質；對不同預處理和反應條件下催化劑表面形貌的掃描電鏡研究和能譜分析結果表明，新鮮Raney-Ni表面光潔、平整，而反應后的催化劑表面有大量的積炭存在，表明催化劑表面積炭是造成催化劑失活的主要原因。實驗研究表明，長時間的加熱過程不會對催化劑的活性和宏、微觀結構產