直流电晕等离子体重整甲烷二氧化碳制取合成气的研究

为了探究线筒式直流电晕等离子重整CH_4和CO_2制合成气的效果,利用直流电晕放电装置对CH_4和CO_2进行了重整实验。考察了大气压下甲烷含量、放电电压和进气流量对反应物转化率、产物选择性和能量转化效率的影响。结果表明,随着进气中甲烷含量的增大,CH_4转化率下降,CO_2转化率上升,产物选择性和能量转化效率皆先上升后下降;随着电压的增大,原料转化率和选择性皆呈上升趋势,但都存在一个极限值,能量转化效率先上升后下降;随着进气流量的增大,原料转化率和产物选择性皆下降,能量转化效率先上升后下降。整体上,线筒式直流电晕等离子体重整甲烷和二氧化碳制取合成气具有设备简单、产物选择性高和能量转化效率高的优点。     

冷等离子体活化煤层甲烷的实验研究

为了探究冷等离子体促进煤层甲烷活化转化效果,以自制的实验系统对甲烷、氧气和氮气的混合气体进行了介质阻挡放电。结果表明,随着输入电压的增大,甲烷转化率增加,甲醇选择性减小,一氧化碳和二氧化碳选择性先增加后减小;随着放电频率的增大,甲烷转化率减小,甲醇、一氧化碳和二氧化碳的选择性先增加后减小;随着气体流量的增加,甲烷转化率降低,而甲醇、一氧化碳和二氧化碳选择性增大;随着反应气甲烷体积分数的升高,甲烷转化率和二氧化碳选择性降低,一氧化碳和甲醇的选择性先升高后降低;当反应气中氧气与氮气摩尔比升高时,甲烷转化率增大,而一氧化碳、二氧化碳和甲醇的选择性变化不大,但在氧气与氮气摩尔比为0.25时甲醇的选择性最大;较小的放电间隙利于甲醇选择性的提高,较大的放电间隙利于一氧化碳选择性的提高,而过小或过大的放电间隙都不利于甲烷转化率及二氧化碳选择性的提高。     

冷等离子体活化煤层甲烷的实验研究

为了探究冷等离子体促进煤层甲烷活化转化效果,以自制的实验系统对甲烷、氧气和氮气的混合气体进行了介质阻挡放电。结果表明,随着输入电压的增大,甲烷转化率增加,甲醇选择性减小,一氧化碳和二氧化碳选择性先增加后减小;随着放电频率的增大,甲烷转化率减小,甲醇、一氧化碳和二氧化碳的选择性先增加后减小;随着气体流量的增加,甲烷转化率降低,而甲醇、一氧化碳和二氧化碳选择性增大;随着反应气甲烷体积分数的升高,甲烷转化率和二氧化碳选择性降低,一氧化碳和甲醇的选择性先升高后降低;当反应气中氧气与氮气摩尔比升高时,甲烷转化率增大,而一氧化碳、二氧化碳和甲醇的选择性变化不大,但在氧气与氮气摩尔比为0.25时甲醇的选择性最大;较小的放电间隙利于甲醇选择性的提高,较大的放电间隙利于一氧化碳选择性的提高,而过小或过大的放电间隙都不利于甲烷转化率及二氧化碳选择性的提高。     

煤基合成气甲烷化反应过程的热力学计算与分析

建立了煤基合成气甲烷化反应过程基于吉布斯自由能最小法的热力学计算模型。考察了温度、压力对CO,CO_2单独及同时甲烷化反应的影响,探讨了原料气脱碳处理后,CO_2摩尔分数对CO转化率、CH_4选择性、CH_4产率及积炭的影响。结果表明,低温高压有利于甲烷化反应。在多数情况下CO转化率要高于CO_2,尤其是温度低于600℃时,CO甲烷反应比CO_2更容易发生;随着温度进一步升高,CO_2转化率明显上升,而CO转化率迅速下降。另外,当原料气中CO_2摩尔分数低于2.44%时对积炭无影响,对CH_4的选择性和产率降幅小于10%,在脱碳工艺中可以不予脱除。     

直流电弧等离子体甲烷二氧化碳重整反应

采用一种简单结构的直流电弧反应器,在无催化剂存在的条件下,高效率地实现了毫秒级甲烷二氧化碳的重整反应,产物选择性好,并且在反应过程中几乎没有积炭生成。在恒定输入功率(170W)的条件下考察了气体总流量和二氧化碳/甲烷摩尔比对反应结果的影响。提高反应气体的输入能量密度可以提高甲烷和二氧化碳的转化率,并且能够有效地抑制副产物的生成。当二氧化碳/甲烷摩尔比为1时,二氧化碳转化率为89.8%,甲烷转化率为96.3%,氢气和一氧化碳的选择性分别为99.6%和99.3%。二氧化碳过量可显著促进甲烷的转化以及同时获得合成气的高选择性。采用比能耗对该过程的能量利用效率进行了分析,以期指导反应条件优化以提高过程的能量利用效率。     

城市生活垃圾气化粗燃气与甲烷气流床高温重整制合成气模拟计算

对垃圾气化粗燃气(FG)与填埋气中分离出来的甲烷共重整过程进行了模拟分析。考察了温度、H_2O与O_2添加量、甲烷与气化粗合成气混合比例等对气化气和甲烷共重整制合成气特性的影响。结果表明,在气流床操作温度范围内(1 100℃),反应温度的升高有助于提高甲烷转化率;合成气组分随H_2O∶O_2∶CH_4变化明显,所有工况下水蒸汽的加入都会显著降低反应系统的理论温度、CH_4转化率以及合成气中CO的含量。综合考虑CH_4转化率、冷煤气效率,将O_2/CH_4及H_2O/CH_4分别控制在0.65~0.8、0~0.3是比较合理的操作区间。     

焦炉煤气非催化部分氧化制合成气实验研究与数值模拟

在带有单孔喷嘴石英管反应器实验的基础上,对焦炉煤气非催化部分氧化工艺制合成气进行了研究,分析了O_2/GAS比对合成气各组分含量的影响,反应器中反应过程和温度分布及出口产品组成.实验结果表明CH4转化率随O_2/GAS比增大而增大,O_2/GAS比调节到0.22～0.26时,CH_4转化率达到95%～97%,此时合成气CH_4含量低于1%.利用CFD软件平台对转化反应器进行了数值模拟.模拟结果显示,流量一定时出口气体组分H_2与CH4分别随着进气氧气与焦炉煤气体积流量比值的增加而减少.CO和CO_2分别随着比值的增加而增加.出口气体有效组分摩尔分数随进气流量的变化不是非常明显.在壁面温度为1 100 K时转化效果最好.     

微通道内甲烷/湿空气重整转化效率实验研究

用沉淀法制备了涂覆在微通道内壁面的Ni/Al2O3催化剂,在自行搭建的实验系统上进行了微通道内甲烷/湿空气催化重整的实验研究,考察了催化壁面温度、空碳比及甲烷体积流量对甲烷/湿空气重整转化效率的影响,并与数值计算结果进行对比.结果表明,随着催化温度的升高,甲烷转化率不断升高;相同水碳比下,甲烷的催化转化率随着空碳比的增大而增大;随着甲烷体积流量的增大,甲烷转化效率呈现先增大后减小的变化规律.反应温度为1 023 K,甲烷体积流量为20 mL/min时,实验所得甲烷转化率达到最大值,为61.3％.     

非催化加压甲烷部分氧化制合成气

考察了非催化条件下，温度、压力和进气配比对甲烷部分氧化制合成气的影响，结果表明：甲烷的转化率随温度的升高，压力的增加，进气中氧的增加而增加；产物中合成气含量随温度的升高而增加，最高达81％以上；随着温度的升高，产物中H2／CO存在极值，在本实验的研究范围内，最大可达1．8；进气中氧增多，产物中H2／CO减小；温度升高，或压力增大，CO2的选择性也随之提高．对CO选择性的正交分析表明，进气配比对CO选择性影响最大，压力次之，温度的影响最小．     

介质阻挡放电裂解CO_2的实验研究

考察了CO_2进气流量、放电功率、放电频率对介质阻挡放电(DBD)裂解CO_2反应的影响。结果表明,CO_2转化率随着CO_2进气流量的增加而减小,随着放电功率的增加而增加,随着放电频率的增大略微减小,但变化幅度不大。DBD转化CO_2能量效率几乎不随CO_2进气流量和放电功率改变,仅随放电频率有所改变。