炭催化富CH4气CO2重整制合成气及动力学研究

以UGI煤气发生炉为基础,在实验室设备装置上模拟气化炉上吹阶段,通入模拟混合气制备合成气,开发了一套新的制备合成气工艺。通过实验研究发现,反应温度和半焦粒度对甲烷转化率具有重要影响。加入水蒸气可以提高炭材料催化剂的稳定性和甲烷转化率,这主要是由于加入水蒸气可以气化半焦表面生成的积碳,同时生成新的活性位给甲烷二氧化碳重整反应提供活性,从而促进甲烷和二氧化碳转化。另外,通过对水蒸气条件下富甲烷气二氧化碳重整动力学研究,得到了炭催化富甲烷气二氧化碳重整的表观活化能为199.7 kJ·mol^-1。     

热等离子体重整二氧化碳和甲烷制合成气的研究进展

合成气是一种非常重要的化工原料,近年来利用甲烷和二氧化碳重整制合成气成为了一个研究热点。本文讨论了等离子体重整的机理,重点介绍了不同重整方式,包括射流法、电弧法以及两者结合的方法在二氧化碳和甲烷重整中的应用。相对于冷等离子体,热等离子体重整更适合应用于工业放大生产,有较好的应用前景。     

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。     

炭材料在CH4-CO2重整反应中的研究进展

双碳时代,CO₂的转化与利用成为研究热点。CH₄-CO₂重整反应在催化诱导合成气(CO和H₂)时同时利用这2种温室气体,并能通过费托合成解决气体燃料固有的存储和运输问题。CH₄-CO₂重整反应原料中,CH₄分子构型为正四面体,不易分解;CO₂是最小的非极性分子,■键断裂需较高能量。因此CH₄-CO₂重整反应需使用催化剂,且使用廉价、高效率的催化剂一直是研究重点。与无法兼具催化活性和稳定性的非贵金属相比,炭材料发达的孔隙结构能对活性金属进行分散和固定,部分生物质材料含有丰富的官能团,能提高反应气体的吸附和活化,从而提高催化剂的稳定性和抗积碳能力。总结了炭材料在CH₄-CO₂重整反应中的应用,分析了不同炭材料在提高催化剂抗烧结和抗积碳性能方面的作用机制。炭材料单独作催化剂时活性并不理想,将炭材料用作载体或对炭材料进行改性尤为重要。...     

光催化CO2和CH4重整催化剂研究进展

太阳能驱动的CO₂与CH₄转化为合成气是一种非常有前景的生产可再生燃料的技术,然而太阳能驱动的CH₄重整催化剂存在转化效率低、光生电子与空穴复合速率快及催化剂稳定性差等问题。本文简述了光催化CO₂与CH₄重整的可能机理,包括CO₂和CH₄的吸附、光生电子与空穴的迁移及产物的脱附过程。重点介绍了光催化CO₂和CH₄重整过程中贵金属催化剂、非贵金属催化剂及碳氮化合物等催化剂的研究进展,并总结归纳了各类催化剂的优点与不足。最后,本文探讨了光催化转化CO₂与CH₄制合成气研究领域未来可能的发展方向：开发设计高效的光催化剂提高反应效率;通过密度泛函理论计算及高端表征技术探究催化机理。     

CH4与CO2催化重整制合成气研究进展

本文综述了CH4与CO2重整制合成气的研究进展,对重整催化剂、重整反应机理及重整动力学进行了评述。     

二氧化碳重整甲烷制合成气研究进展

由于二氧化碳重整甲烷制合成气具有很多优点,因此引起了广泛的关注。本文综述了二氧化碳重整甲烷制取合成气的研究进展,介绍了二氧化碳重整甲烷热力学、甲烷和二氧化碳的活化、二氧化碳重整甲烷反应过程中的表面积碳和消碳和二氧化碳重整甲烷反应机理的研究现状,并进行了讨论和分析。     

光辐照驱动CH4/CO2催化重整制合成气

以等离子体还原制备的Ni/Al2O3和Ni/MgO-Al2O3为催化剂,用氙灯模拟太阳光聚光系统进行CH4-CO2重整反应,并考察其催化性能及能量转化效率,实验结果表明,以等离子体还原并加入MgO助剂制备的Ni/MgO-Al2O3催化剂具有较好的低温催化活性,在温度为740℃时,CH4和CO2的最高转化率分别为83.6 25%.1和%,能量转化效率为41.5%,大大高于光伏法制氢效率的10.85%;XRD表征表明,等离子体还原使催化剂活性组分Ni具有良好的分散性和更小的纳米团簇结构,有利于甲烷的转化;MgO助剂的加入增强了催化剂表面的碱性,促进了CO2的吸附和解离。     

Ni-Fe/BaTiO3-γ-Al2O3催化剂在低温条件下CO2和CH4重整中的应用

采用等体积浸渍法制备了一系列不同Ni和Fe添加量的Ni-Fe/BaTiO3/γ-Al2O3双金属催化剂,并在固定床反应装置上考察了在873～1 073 K温度范围内催化剂对CO2和CH4重整反应的催化活性。实验结果表明:Ni、Fe负载质量分数均为5.0%的Ni-Fe/BaTiO3/γ-Al2O3催化剂活性最好。通过TPR、TPD和TPO表征并与单金属催化剂Ni/BaTiO3/γ-Al2O3相比,Ni-Fe/BaTiO3/γ-Al2O3催化剂具有更高的催化活性、脱附和抗积炭性能。     

CH4／CO2催化重整制合成气的研究进展

甲烷和二氧化碳反应催化重整制取合成气有效利用两种温室气体,对改善人类生存环境和缓解能源危机具有重要意义,近年来引起广泛研究者的关注。本文参阅了许多有关甲烷与二氧化碳催化重整制合成气的相关文献,概述了近年来在此研究中催化剂的选择、载体的作用、助剂的影响及催化剂积炭等方面的研究进展。     

ZSM-5催化剂与低温等离子体协同转化H2S-CO2制合成气

将H₂S和CO₂混合酸气一步转化制合成气,既实现了二者无害化处理,又生产出合成气,是一条理想的废气资源化利用新路线。由于分子结构稳定,在常规条件下因受热力学平衡限制,二者转化率极低。而在低温等离子体中,H₂S和CO₂可被激发为高活性物种来参与反应。研究了具有不同Si/Al摩尔比的ZSM-5催化剂与低温等离子体结合实现H₂S-CO₂一步高选择性制合成气,显著提高了H₂S-CO₂转化性能。考察了ZSM-5催化剂中Si/Al比和低温等离子体放电条件等对反应的影响。其中,当Si/Al比为80时表现出最优催化性能,最高H₂和CO产率分别达到56.1%和10.0%。对常规条件和低温等离子体氛围下的不同ZSM-5催化剂上CO₂、H₂S、CO、H₂等化学吸脱附行为进行了对比研究,发现低温等离子体促进了催化剂对CO₂、H₂及CO分子的吸附活化,进而明显提升了H₂S和CO₂转化。     

镍基CH4-CO2重整催化剂研究综述

化石燃料的使用,导致大量CO₂温室气体排放,由此引起了一系列环境和气候问题。主要温室气体CO₂和CH₄的处理和利用已迫在眉睫。CH₄-CO₂干重整(DRM)将CO₂和CH₄转化为工业原料气合成气,可以实现2种温室气体的利用。贵金属催化剂对DRM反应表现出优异的催化活性和抗积碳性能,但由于资源有限、价格高,限制了其应用。非贵金属Ni基催化剂的催化活性不仅可以与贵金属相媲美,且来源丰富、价格低,是最有可能被产业化的催化剂之一。但Ni基催化剂存在易烧结和积碳的问题。研究者对Ni基催化剂进行了大量改性工作以提高其催化活性、抗烧结能力和抗积碳能力。为更全面深入认识DRM反应及其Ni基催化剂,首先综述了CH₄-CO₂重整反应的热力学、反应机理和动力学。热力学研究表明,高温低压有利于DRM反应进行;但至今没有适合于所有催化剂统一的反应机理,不同催化剂的反应机理和速控步骤不同。进一步对影响Ni基催化剂性能的...     

甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展

甲烷重整是制取合成气的重要方法之一,催化剂是重整工艺中的重要组成部分。综合国内外的研究现状,详细论述了甲烷重整反应的几种不同的途径,并针对不同的途径介绍了其反应机理以及催化剂的组成。     

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。     

甲烷与二氧化碳重整制合成气Ni与Co基催化剂的研究进展

综述了助剂、载体与催化剂制备方法对Ni基催化剂、Co基催化剂、Ni-Co基催化剂上甲烷与二氧化碳重整制合成气催化性能的影响,以及甲烷与二氧化碳重整催化反应机理的研究,展望了催化剂未来的发展方向。     

二氧化碳重整甲烷制合成气研究进展及经济性探讨

对于含CO2的天然气、煤层气、焦炉气和沼气,通过蒸汽重整和CO2重整结合,可消耗CO2,降低生产成本和能耗,还能制备用于甲醇合成和费托合成的原料气(H2/CO=2),具有较好的经济与环保效益。本文对CO2重整甲烷制合成气催化剂及工艺反应条件研究进行了综述,并对其工业应用的经济性进行了探讨。     

甲烷自热重整制合成气热力学平衡分析

使用1stOpt2.5计算软件编程计算甲烷自热重整制合成气反应平衡组成,考察温度、原料比对体系组分平衡的影响。通过计算结果指出最适宜的反应条件,为甲烷自热重整制合成气催化剂的研究与开发提供热力学依据。     

Ni/γ-Al_2O_3催化剂上甲烷水蒸气重整制合成气

采用固定床装置,考察了负载型Ni系列催化剂及反应条件对Ni/γ-Al2O3催化剂的甲烷水蒸气重整反应的影响,并利用XRD和TPR技术对催化剂样品进行表征。结果表明,在空速1 800 h-1,n(H2O)∶n(CH4)∶n(N2)=2.86∶1∶3.28,反应温度700℃的条件下,催化剂Ni含量在9%时反应性能最佳,可得到94.3%的CH4转化率和64.9%的CO选择性。     

甲烷—二氧化碳重整反应制取合成气的新进展

综述了９０年代以来ＣＨ４－ＣＯ２重整反应在改性镍基催化剂、贵金属负载型催化剂和分子筛催化材料研究方面的最新发展。     

太阳能直接驱动CH4和CO2干重整技术进展

随着世界经济的快速发展,能源短缺和环境污染已成为关注焦点,化石燃料的快速消耗使得温室效应持续增强,对全球环境和气候造成了严重影响。利用丰富和清洁的太阳能驱动的方式可以快速靶向供热,在温和条件下将2种主要温室气体(CH₄/CO₂)转化为有价值的合成气,可以大幅降低传统热催化过程所产生的能耗及碳排放。然而,当前太阳能直接驱动干重整制合成气技术距离工业应用仍有一些距离,存在反应分子转化速率低、光能-化学能转化效率低、催化剂易烧结及积碳造成的催化剂失活等问题。针对干重整反应的固有特性以及当前光热研究领域普遍存在的问题,围绕该反应涉及的催化剂制备、载体构筑、反应器及系统搭建与优化,详细介绍了光热干重整反应的研究进展,最后展望了太阳能直接驱动光热催化干重整体系的前景和挑战。