CH4-CO2重整反应过程中炭催化剂失重特性

在反应温度950～1 200℃,升温速度20℃/min的实验条件下,用热重分析仪对炭催化剂作用下CO2气化和CH4-CO2重整过程中炭催化剂失重进行了研究.结果表明,在炭催化剂-CO2气化过程中,随着CO2流量的增加和反应温度的提高,炭催化剂的失重率明显增加,CO2流量和反应温度是造成炭催化剂失重的重要原因.在炭催化CH4-CO2重整过程中,随着CO2/CH4比值的增加炭催化剂质量先增加后减少,表明炭催化剂的失重率可以通过CO2/CH4来调节;而随反应温度升高,炭催化剂质量变化表现为低温(<1 100℃)单阶段和高温(>1100℃)双阶段两种类型.即在反应温度低于1 100℃时,炭催化剂失重反应主要由化学反应过程控制,CH4裂解碳沉积和CO2的气化消碳很快达到平衡,炭催化剂失重宏观上表现为维持恒定的单一阶段;当反应温度高于1 100℃后,炭催化剂的失重表现为双阶段,开始的第一阶段,主要受化学反应过程控制.炭催化剂急剧失重,然后逐步过渡到扩散过程控制的第二阶段,失重率逐渐趋于平缓;炭催化CH4-CO2重整过程中,反应温度和CO2/CH4比是导致炭催化剂失重的主要因素.     

Ni-Mg-Al催化剂M2+/M3+比对CH4-CO2重整制合成气的影响

考察了Ni-Mg-Al催化剂中M²⁺/M³⁺比的不同对CH₄-CO₂重整制合成气反应性能的影响。在质量空速12000mL/(g_cat·h)、800℃条件下进行催化反应,并用X射线衍射、电子透射电镜等手段对催化剂进行了表征和分析。分析结果表明催化剂中单质与载体有很强的相互作用力并且在载体上均匀分布,同时反应过程中催化剂从单一的固溶体结构转变为固溶体-尖晶石共存结构,这有利于催化性能的提升。催化剂孔结构在反应前后也稳定存在,未发生坍塌。实验发现随着M²⁺/M³⁺比的不同,催化剂碱性强弱对其催化稳定性起着决定性作用,M²⁺/M³⁺比为3时,催化剂碱性最强,同时具有优良的抗积炭和抗烧结能力,是最佳M²⁺/M³⁺比。     

二氧化碳重整甲烷过程中催化剂积炭现象的探讨

二氧化碳重整甲烷制合成气的研究已逐渐成为国内外催化界研究的热点，由于二氧化碳和甲烷的分子结构及其反应特点，决定了该体系必然存在严重的积炭问题，本文对近年来在二氧化碳重建甲烷反应中有关积炭方面的研究结果进行了综述，其中包括：形成积炭的原因及抑制积炭的工艺条件选择、催化剂的设计、ＣＯ２和ＣＨ４的活化过程及反应机理等。     

CH4／CO2转化制合成气（CO／H2）Ni／Al2O3系列催化剂抗积炭性能的研究

本文采用原位燃烧色谱法研究了催化剂对CH4／CO2转化制合成气反应的抗积炭性能，测定了反应中催化剂的积炭量，考察了温度等反应条件对积炭量的影响，发现Ni／CeO2－MgO－Al2O3－2催化剂具有较强的抗积炭性能，尤其在低CO2／CH4比的条件下，明显优于其他催化剂。     

Ni含量对介孔Ni-CaO-ZrO2催化剂上CH4-CO2重整反应的影响研究

采用并流共沉淀法制备了Ni含量不同的介孔Ni-CaO-ZrO2纳米复合氧化物催化剂,研究了其在CH4-CO2重整反应中的催化性能。利用N2吸附-脱附(BET)、X射线粉末衍射(XRD)、程序升温还原(TPR)以及程序升温氧化(TPO)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,Ni含量对催化剂的物化性质和催化性能有较大影响,低Ni含量的催化剂具备较完善的介孔结构,该种结构非常有利于Ni物种的分散及其在高温下的抗烧结能力,从而提高了催化剂的稳定性;但过低的Ni负载量会造成催化剂表面Ni活性位过少,进而影响催化剂的活性;另一方面,Ni含量过高会导致催化剂介孔结构的坍塌,Ni在反应条件下烧结严重,大尺寸的Ni颗粒会大大增加积炭的生成,从而造成催化剂失活。     

压力对CH4/CO2重整制取合成气反应性能的影响

以Ni／CeO2-Al2O3为催化剂,考察了压力对CH4／CO2重整反应的影响。实验结果表明,提高反应压力不仅使甲烷和二氧化碳的转化率降低,并由于积炭的加剧致使催化剂的失活速度加快。提高原料气中CO2与CH4摩尔比,气体空速,反应温度可以提高催化剂稳定性,减缓催化剂的失活速度。向反应体系中加入消碳能力强的O2同样可以提高催化剂稳定性。     

非金属氮掺杂活性炭催化剂制备及其催化CH4-CO2重整反应

采用硝酸和尿素联合对活性炭进行改性,制备了富含氮元素的氮掺杂活性炭,考察了孔结构、氮含量和氮种类（吡啶氮、吡咯氮和石墨氮）对CH₄-CO₂重整反应催化性能的影响。采用BET、SEM、EA、FTIR、XPS、CO₂-TPD和TG表征手段对反应前后催化剂的物理化学性质进行了表征,对引入活性炭表面的含氮官能团的种类及其在重整过程中所起的作用进行了分析。相比于未改性的原活性炭,硝酸和尿素同时改性制备的氮掺杂活性炭（AC-U.NA）引入了更多的羟基官能团和含氮官能团。特别是通过两者共同改性后,所制备的氮掺杂活性炭引入的吡啶氮官能团比例明显提高,为CH₄-CO₂重整反应提供了更多的活性位点,初始CH₄和CO₂转化率达到55.94%和66.46%。同时经过两者联合改性后,所制备的AC-U.NA材料表面具有极性,不仅有利于酸性CO₂分子的吸附和活化,而且有利于CO₂消碳反应,减少了积炭的生成,对所制备的非金属重整催化剂的活性和抗积炭性具有重要的意义。     

CH4-CO2热化学储能系统反应机理的数值仿真

催化重整反应器是热化学储能装置的核心设备,但由于反应器内部情况较为复杂多变,导致实验仅能获得不同催化剂下反应的宏观结果。为了获得反应器内部温度、压力、速度等因素对反应的影响规律,分析反应器内部的反应过程,揭示Ni/Al_2O_3/MgO催化剂和焦炭催化剂的催化机理,基于计算流体动力学,利用数值仿真方法,构建了催化重整反应器的三维模型,采用三维轴对称稳态不可压缩湍流有限速率模型,研究了不同催化剂及结构参数对反应的影响。结果表明:两种催化剂都能有效促进反应的进行;相比较而言,Ni/Al_2O_3/MgO催化剂在满足n(CO_2)/n(CH_4)=1、T=850℃、P=0.1 MPa的情况下,H_2/CO比值更接近于1,对CH_4-CO_2热化学储能系统甲烷干重整(DRM)反应有更好的促进作用;采用Fluent软件分析热化学催化重整反应的反应规律较为可靠。     

CaO对CH4-CO2重整反应催化剂性能的影响

采用浸渍法制备了Ni/CaO-γ-Al2O3系列催化剂,并通过固定床连续反应考察了催化剂在CH4-CO2重整反应中的活性。结果表明：CaO助剂的加入能提高Ni基催化剂的活性,以CaO含量5%为最佳;采用共浸渍法制得的催化剂活性较高;焙烧温度723 K和还原温度823 K时催化剂活性较高;使用最佳条件下制得的催化剂,973 K下进行CH4-CO2重整反应,总碳转化率达到83.4%。     

用于甲烷二氧化碳重整反应的Ni基催化剂的研究进展

对用于甲烷二氧化碳重整反应的Ni基催化剂的研究进展进行了概述,详细分析了Ni金属结构形态、载体、助剂及制备方法等方面对Ni基催化剂活性、稳定性及抗积碳性能的影响。     

Support Effect of Metal Oxide on Rh Catalysts in the CH4-CO2 Reforming Reaction

Rhodium supported on various metal oxides was studied in the dry reforming reaction using methane and carbon dioxide, in order to reveal the effect of support on the catalytic activity of Rh. The TOF (turnover frequency) based on exposed Rh decreased in the following sequence of support: TiO₂ > La₂O₃ = CeO₂ > ZrO₂ = MgO = SiO₂ = MCM-41 > -Al₂O₃. The different TOF could be correlated with the stabilized species of Rh atom. It was concluded that the supports influenced the electronic state of Rh atoms, and that Rh metal catalyzed this reaction as a prominent active species.     

甲烷二氧化碳催化重整催化剂研究进展

甲烷二氧化碳催化重整反应由于对于环境保护与综合利用资源具有重大意义,近年来得到了研究者的广泛重视。本文参阅众多文献,概述了二氧化碳、甲烷催化重整反应的研究动态。着重介绍了催化剂活性组分的选取,载体影响和助剂作用等方面的最新进展。     

固体氧化物燃料电池中CH4与CO2重整反应的研究

概述了有关CH4和CO2重整反应在固体氧化物燃料电池(SOFC)中的研究进展.对该反应在SOFC阳极活化及重整的反应机理进行了探讨;讨论了反应温度、压力等因素对阳极表面产生积碳的影响,分析了有利于消除积碳、促进反应进行的压力及温度范围;介绍了开发新型、高效、抗积碳的阳极材料来改善SOFC阳极积碳状况的方法,如:在阳极材料中添加不同的活化成分、助剂及选择不同载体等.     

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。     

压力对CH_4/CO_2重整制取合成气反应性能的影响

以 Ni/CeO_2-Al_2O_3为催化剂,考察了压力对 CH_4/CO_2重整反应的影响。实验结果表明,提高反应压力不仅使甲烷和二氧化碳的转化率降低,并由于积炭的加剧致使催化剂的失活速度加快。提高原料气中 CO_2与 CH_4摩尔比,气体空速,反应温度可以提高催化剂稳定性,减缓催化剂的失括速度。向反应体系中加入消碳能力强的 O_2同样可以提高催化剂稳定性。     

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。     

Kinetic Study of CO2 Reforming of Propane over Ru/Al2O3

The rate of reaction of propane over a Ru/Al₂O₃ catalyst was determined as a function of the partial pressures of the reactants, C₃H₈ and CO₂ at 600 and 650°C. The order of the reaction was found to be fractional with respect to carbon dioxide, indicating its involvement in the rate-determining step of the reaction. The order of the reaction was zero in propane indicating the fast reaction of propane over the catalyst. The apparent activation energies for propane and the formation of hydrogen and carbon monoxide were investigated. Values for the formation of hydrogen and carbon monoxide indicated a decrease in the CO:H₂ ratio with an increase in temperature. Modelling of the kinetic data was inconclusive in the selection of a possible mechanism as good fits were observed for a Langmuir–Hinshelwood and a Mars–van Krevelen mechanism.