甲烷重整制氢气的研究进展

甲烷(天然气)资源丰富,氢碳比高,是良好的制氢原料.本文对各种重整制氢过程,包括水蒸汽转化、部分氧化、二氧化碳重整、自热重整、甲烷裂解进行了综述,并对甲烷重整制氢的前景给予了展望.     

甲烷重整制氢气的研究进展

甲烷(天然气)资源丰富，氢碳比高，是良好的制氢原料．本文对各种重整制氢过程，包括水蒸汽转化、部分氧化、二氧化碳重整、自热重整、甲烷裂解进行了综述，并对甲烷重整制氢的前景给予了展望。     

生物质流化床催化气化制氢系统分析与研究

生物质热化学转化制氢在技术经济性上有优势,但产品气焦油含量高、氢浓度低且产率有待提高.在先前的制氢研究基础上,进行了理论分析和试验系统设计优化,提出了生物质流化床-固定床二级催化制氢技术方案,着重介绍了自动数据采集系统、送料系统、气化介质送入方式以及催化剂的添加方式,给出了循环流化床气化炉的流体特性试验数据并分析了制氢过程的关键影响因素,为制氢热态试验的开展与生物质热化学制氢理论的建立提供指导.     

硼氢化钠水解制氢金属催化剂的研究进展

硼氢化钠水解制氢过程安全、方便,是一种新型制氢技术,已成为当前制氢研究的热点之一。该技术的关键是高效催化剂的制备。金属催化剂因其高的催化活性和低的活化能,在硼氢化钠水解制氢中得到广泛研究。主要介绍了金属催化剂催化硼氢化钠水解制氢的原理,综述了金属催化剂的发展现状,提出了该过程存在的问题与对策。最后对金属催化剂的发展趋势进行了展望。     

甲烷蒸汽重整制氢过程的数值模拟

应用过程模拟软件Aspen Plus,选择合适的单元操作模型和热力学方法,实现了对甲烷蒸汽重整制氢系统的模拟。研究了反应器中水碳比、操作温度、操作压力对氢气产率的影响规律。模拟结果表明,氢气产率随水碳比的增大而提高;压力较低时,随着操作温度的升高,重整反应器(R1)氢气产率增长趋势越来越快,压力较高时,操作温度变化对氢气转化率的影响相对较小。温度较低时,R1氢气产率与操作压力的关系曲线呈指数函数形式,温度超过一定值,呈二次函数形式。所得模拟结果符合甲烷重整反应及变换反应的反应规律,可为甲烷重整制氢的生产和节能提供理论依据。     

新型非金属光催化剂石墨型氮化碳的研究进展

介绍了石墨型氮化碳的结构和其在催化方面的应用如光解水制氢制氧、光催化污染物分解、催化有机反应等,阐述了进一步提高g-C_3N_4光催化活性的方法,包括金属元素的掺杂、非金属元素的掺杂、半导体复合、贵金属沉积、形貌调控、非金属材料的复合等。最后展望了今后石墨型氮化碳g-C_3N_4的发展方向。     

载体催化元件恒温检测甲烷浓度的研究

基于载体催化元件检测甲烷浓度的基本原理,提出了采用载体催化元件和参比元件组成惠斯登测量电桥,运用温度自动控制系统达到恒定甲烷无焰燃烧温度,实现甲烷浓度的测量。扩展了采用载体催化元件测量甲烷浓度时的测量范围,减轻了催化剂的高温烧结和挥发现象,延长了载体催化元件的使用寿命。并建立了相应的温度自动控制和甲烷浓度测量的数学模型。     

NiO/Pr_xZr_(1-x)O_y催化剂的制备及催化性能研究

以碳酸氢铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备Pr_xZr_(1-x)O_y系列载体(其中,x=0.1,0.2,0.3,0.4,0.5),再用浸渍法负载镍制备镍基催化剂.分别用XRD,H_2-TPR及TPO表征催化剂的结构和氧化还原性质,在微型固定床反应器上考察了催化剂在甲烷水蒸气重整制氢反应中的活性.结果表明:所制备的催化剂在甲烷水蒸气重整制氢反应中有良好的活性和抗积炭能力,镨锆元素的摩尔比为2∶8时,催化剂的活性是最好的,650℃时甲烷转化率达到94%,氢气的摩尔百分数达到78.4%.     

介质阻挡放电辅助甲烷蒸汽重整的动力学分析

为了发展可用于等离子辅助甲烷蒸汽重整的详细反应机理,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,系统分析了停留时间、水蒸气/甲烷摩尔比及其反应温度对甲烷转化率和产物产量的影响规律。结合一组实验数据,发展和评估了等离子体辅助甲烷蒸汽重整的详细反应动力学机理。与实验结果对比表明:该动力学机理可以准确预测甲烷转化率及其各产物产量的变化趋势。路径流分析表明CH3基再结合是CH4转化为CO的主要限制步,O基是影响CO生成的关键组分。并列式协同催化实验中有效碳回收率达到100%,该结果初步证实了路径流分析结果的正确性。所做研究明确了等离子体催化甲烷重整的特性,为非平衡等离子体与催化剂协同催化甲烷蒸汽重整的机理研究奠定了基础。     

非贵金属镍基材料用于电解水析氢电极的研究进展

氢能以环保和高能被人们所熟知,大规模高效制氢是推动氢经济发展的关键.电解水制氢具备原料广、纯度高等优点,但商业化电解槽分解电压远大于理论分解电压(1.23 V),能耗巨大,而拥有低过电势和塔菲尔斜率的铂等贵金属催化电极含量稀少且价格昂贵.分别从镍基异质结构、镍基化合物、镍基合金及多孔结构3个方面出发,综述了镍基催化电极在电解水析氢中的研究进展.     

甲烷催化裂解制备碳纳米管过程中二氧化碳的影响

生物质发酵沼气含有高浓度CH₄,具有制备碳纳米管的潜力,但其中所含的大量CO₂对碳纳米管制备存在潜在影响. 研究了CH₄催化裂解制备碳纳米管过程中CO₂的影响,使用商用Ni基催化剂和水平管式炉装置开展碳纳米管制备试验,采用TPR、TPO、SEM、TEM等手段对催化剂和碳纳米管进行表征. 650 ℃时催化裂解效率最高,碳产物最大质量为催化剂质量的4倍,其中主要产物为多壁碳纳米管. CO₂对最佳催化裂解温度、催化裂解效率及多壁碳纳米管产量无显著影响,但CO₂的存在增加了碳纳米管内外径、长度和平滑度. 这可能是由于CH₄催化裂解产生无定形积碳,阻碍碳纳米管生长; 而CO₂与积碳反应清除积碳,促进了碳纳米管生长. 从CO₂的影响来看,沼气制备碳纳米管具有可行性.     

Improving anti-sulfur performance of methane sensors by new vectors and active components

Conventional Pd/γ-Al2O3 methane sensors are easily poisoned in a sulfur-containing atmosphere,with a subsequent decrease in sensitivity and the working life of methane sensors.We mainly investigated the effect of nanotechnology and a cerium co-catalyst on the stability and anti-sulfur performance of methane sensors.In our experiment,an anti-sulfur methane sensor was prepared by immersing cerium-containing γ-alumina nanometer elements into a Pt-Pd bimetallic nanometer catalyst.The experiment about the sensitivity and stability performance of different catalytic methane sensors indicate that sensitivity,decreased by catalyst sulfur poisoning,is improved significantly by adding cerium to the vector.As well,the long-term operational stability of methane sensors increased significantly.     

金霉素对猪场废水厌氧消化抑制作用

为探明抗生素对猪场废水厌氧消化的抑制作用,以金霉素作为抑制剂,采取批次试验的方法,对厌氧消化过程的产甲烷量进行测定.试验结果表明:厌氧污泥降解模拟废水的最大容积产甲烷速率为19.6mL/(L·h);在金霉素抑制下,最大容积产甲烷速率降低了47.4%.在无抗生素的情况下,产甲烷过程是厌氧消化的限速步骤;存在10mg/L金霉素时,水解发酵和产氢产乙酸过程受到较强的抑制,视为厌氧消化的限速步骤.金霉素对猪场废水厌氧消化有较强的抑制作用,为保证厌氧处理的稳定性,应针对水解发酵和产氢产乙酸过程采取相应的强化措施.     

制备过程对磷化钨催化剂重整性能的影响

采用程序升温还原的方法制备磷化钨(WP)催化剂,以物质的量比为1∶1的甲烷和二氧化碳的混合气为反应气,对催化剂的重整活性进行评价。考察了用溶胶凝胶法、高温固相法和水热法等不同方法制备催化剂前体对WP催化性能的影响。实验结果表明:溶胶凝胶法和高温固相法所制备的WP催化剂都具有较好的重整活性,甲烷的转化率都可达到88%以上。这3种方法所制备催化剂前体经程序升温还原后都可以得到较纯的WP粉体晶相。     

恒温瓦斯检测的动态分析

恒温瓦斯检测方法是一种新型瓦斯检测方法,它是通过恒温闭环控制系统实现的,大大改善了载体催化传感元件的使用性能,在分析了怛温检测系统的动态 性,对系统参数进行优化基础上,设计了动态校正环节,使其在保证稳定性的基础上,趴有较好的动态响应特性,瓦斯检测的反应速度得到明显的提高（响应时间从目前的１８s加快至５s）,有利于矿井环境对瓦斯突变状态的监测。     

磁铅石型催化剂的表征及其催化燃烧活性

用共沉淀法制备Cd,Zn,Zr和Mn共同搀杂作为活性组分的一系列磁铅石型镧六铝酸盐催化剂,通过BET,XRD分析及甲烷燃烧,对催化剂的结构和性质进行了考察。研究了搀杂不同过渡金属的催化剂的结构以及对甲烷催化燃烧活性的影响。结果表明,催化剂在1200℃焙烧后可以形成完整的六铝酸盐晶型,同时具有较高的催化性能和高温稳定性,两种不同的金属离子同时取代对于催化剂的活性有较大的影响,进一步说明了不同离子之间存在着一定的协同作用。由于协同效应的存在使催化剂的活性得到明显提高,其中以LaZnMnAl10O19催化剂的活性最好,其起燃温度T10%为472℃,完全转化温度T90%为734℃。     

分子筛复合膜的研究进展与评述

论述了沸石分子筛膜的各种合成方法及其催化性能,同时还深入探讨了国内外沸石分子筛膜的研究现状,介绍了目前我国膜科研工作者的最新研究成果。分别就各种沸石分子筛膜的选择性、稳定性及耐高温等性能进行了评述,并给出了相应的合成分子筛膜的条件、数据和表征结果。重点对Silicalite-1(硅沸石—Ⅰ)、ZSM-5、MCM-48等沸石分子筛膜及用金属改性的HZSM-5沸石分子筛膜的开发研究工作进行了全面系统的评价,论述了上述沸石分子筛膜催化剂的催化作用,给出了反应条件、甲烷及芳烃收率和选择性。针对目前国内的沸石分子筛膜催化剂研究现状指出未来的发展方向。     

平板微反应器内甲烷-湿空气催化重整的数值分析研究

建立了二维稳态多组分传输反应的模型,对平板微反应器中Rh催化剂涂层上甲烷-干、湿空气催化重整制合成气进行了数值计算,并分析了采用湿空气时反应通道长度和高度对重整性能的影响.结果表明：进口速度低于2 m/s时,采用湿空气可提高甲烷转化率和产氢率,反应器出口的温度降低以及减少积碳的发生;采用湿空气时,反应通道长度增大,甲烷的转化率提高,出口氢气含量增大,出口温度相应地降低;反应通道高度增大,甲烷的转化率降低,出口氢气的含量减少,出口温度升高.     

新集矿区煤层气地面开发技术探讨

作为国家煤层气示范开发区,针对新集矿区的地质条件及煤层气储存特点,选用地面垂直井开发煤层气的工艺技术,通过开发试验现场的＂1＋3＂井组工程的三口试生产井,成功地产出了煤层气,获得了单井最大日产气量3 728m3,排采三年后日产气量仍维持1 000m3。对其中的钻井、储层保护、水力压裂、排水、采气方面的关键技术的研究和实施,建立起一套适用于新集矿区地质条件及中国国情的煤层气钻井、完井、压裂和采气工艺技术。试验区地面垂直井开发煤层气的成功实施,也为矿区治理矿井瓦斯,提供了新的途径。