微通道反应器内毫秒级甲烷蒸汽重整过程分析

微通道反应器具有强化热量和质量传递、流动均一、无放大效应等优点.本文建立了微通道反应器模型,模拟了高活性Rh催化剂在微通道反应器内催化甲烷蒸汽重整过程,预测操作条件和反应器结构参数对毫秒级重整过程的影响.结果表明:增大反应器壁面温度、减小空速、减小微通道高度均可以增大过程转化率;其中微通道高度严重影响反应的转化率,特征尺寸小于500 μm的微通道反应器能够达到毫秒级操作要求.     

甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展

传统的天然气蒸汽重整制合成气在天然气间接转化利用过程中约占总费用的60％左右。甲烷催化部分氧化制合成气反应是一个温和的放热过程,具有反应速度快、选择性高、反应器体积小和能耗低等优点,具有降低建厂投资和操作费用的巨大潜力。本文阐述了近十年来在甲烷催化部分氧化制合成气工艺研究方面取得的主要进展,包括催化剂研究、反应器设计、工艺开发以及反应动力学和反应机理研究,并简单介绍了天然气的蒸汽重整、非催化部分氧化、联合重整和自热重整制合成气工艺过程。     

电气化甲烷重整技术研究进展

甲烷重整是强吸热反应,通过燃烧甲烷供热(约占甲烷总消耗的30%),不仅会导致排烟热损失,还会伴随CO₂排放,无法满足双碳目标下对清洁氢能的需求。电气化甲烷重整技术通过高效电热转化形式,将可再生电能引入甲烷重整反应器,可大幅减少甲烷重整过程的CO₂排放,消除传统甲烷重整过程的排烟热损失,提升甲烷和可再生电能制氢效率。综述了传统甲烷重整技术、电气化甲烷重整反应器(电阻加热、微波加热、电磁感应加热和等离子体加热)、电气化甲烷重整系统和电气化甲烷重整催化剂的研究进展。电加热不仅可以有效提升反应器功率密度、减小反应器规模,还可以通过与催化剂相互作用,实现催化活性和甲烷转化率的提升。电气化甲烷重整技术为我国能源绿色低碳转型提供了新的途径。     

新型欧姆加热式反应器强化甲烷蒸汽重整的过程分析和优化

传统甲烷蒸汽重整（SMR）反应器（cSMR反应器）中容易出现较大的径向温度梯度,增加了催化剂积炭失活的风险。提出了一种新型的含内外管欧姆加热蒸汽重整固定床反应器（eSMR反应器）,以欧姆加热替代了传统工业反应器的燃烧供热方式。通过二维拟均相固定床反应器模拟,比较了eSMR与cSMR反应器的性能差异,分析了eSMR反应器结构及操作条件对其性能的影响。结果表明,相比于cSMR,eSMR反应器出口的平均甲烷转化率和平均温度分别高出26.6%和121 K,且径向温度分布更加均匀;eSMR反应器的内外管直径之比为0.589时,其径向温度梯度最小;增加入口温度、加热电压和水碳比均会提高eSMR反应器出口的平均甲烷转化率和平均温度,增加入口压力的影响相反。本研究可为欧姆加热蒸汽重整反应器的开发提供一定的借鉴。     

甲烷水蒸气重整制氢研究进展

氢气由于燃烧发热量高、储量丰富、环境友好,被誉为“21世纪绿色清洁能源”,近年来,甲烷水蒸气重整制氢方法备受关注。但是甲烷重整反应的复杂性及反应机理的不确定性是制约甲烷水蒸气重整制氢工业生产的重要因素。从甲烷水蒸气重整制氢过程、反应机理、热力学分析、催化剂种类以及反应器选择5个方面对重整过程进行了归纳与分析;阐述了甲烷水蒸气重整制氢过程中吉布斯自由能的变化趋势、工况参数对重整反应的影响规律、重整过程反应器的选择、重整反应过程的微观机理以及不同催化剂对重整反应的影响程度;全面总结了甲烷水蒸气重整制氢过程的变化规律;展望了甲烷水蒸气重整制氢的发展前景与研究方向。     

泰国PTT公司采用Velocys公司微通道反应器进行GTL装置设计

<正>泰国PTT国家能源公司(简称PTT公司)与Velocys公司(前身为牛津催化剂公司)于2013年10月16日宣布,正在泰国(和其他地区)部署Velocys公司的小规模微通道反应器GTL技术。PTT公司特别感兴趣这种模块化的GTL技术,它使放向火炬的陆上油井伴生气得以利用。两家公司自2009年年底开始合作。2010年2月,根据谅解备忘录条款,PTT公司同意提供资金,以支持Velocys公司微通道蒸汽甲烷重整(SMR)技术的开发和商业化。2012年,PTT公司在曼谷北部其Wangnoi研究所投     

甲烷催化部分氧化制成合成气研究新进展

传统的天然气蒸汽重整制合成气在天然气间接转化利用过程中约占总费用的６０％左右。甲烷催化部分氧化制合成气反应是一个温和的放热过程,具有反应速度快、选择性高、反应器体积小和能耗低等优点,具有降低建厂投资和操作费用的巨大潜力。本文阐述了近十年来在甲烷催化部分氧化制成合成气工艺研究方面取得的主要进展,包括催化剂研究、反应器设计、工艺开发以及反应动力学和反应机理研究,并简单介绍了天然气的蒸汽重整、非催化部分     

聚集辐照下甲烷水蒸气重整制氢过程参数研究

基于自行设计的小型太阳能热化学反应器,建立了聚集辐照下甲烷水蒸气重整数学模型,该模型耦合导热、对流、辐射以及化学反应动力学,计算得到了反应器内甲烷重整过程反应物及产物的浓度、反应速率及温度场的分布,获得了不同工况参数(孔隙率、气体入口温度、水碳比)对甲烷转化率的影响规律.研究结果表明:甲烷水蒸气重整在多孔区域入口处反应...     

微通道反应器内Ni-Ru/ZrO_2催化剂上CO选择性甲烷化

利用微通道反应器,对富氢重整气在Ni-Ru/ZrO2催化剂上的CO选择性甲烷化反应进行了研究;考察了反应温度、原料气中CO含量和CO2含量对Ni-Ru/ZrO2催化剂活性的影响,并考察了Ni-Ru/ZrO2催化剂的稳定性。实验结果表明,在微通道反应器中,Ni-Ru/ZrO2催化剂对CO选择性甲烷化反应具有良好的活性,当原料气中CO体积分数不大于1.0%时,在260～300℃内可将CO出口体积分数降至1×10-4以下;CO出口体积分数的最低值随原料气中CO含量的增加而增大,当原料气中CO含量增加到一定程度时,需采用温度梯级甲烷化法才能将CO出口体积分数降至1×10-4以下;120h的稳定性实验结果表明,Ni-Ru/ZrO2催化剂具有良好的稳定性,CO转化率均保持在99.50%以上。     

基本有机化学工业

TQ204200609109甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究进展〔刊〕/魏永刚,王华…(昆明理工大学材料与冶金学院)∥应用化工.-2005,34(12).-721~725,730综述了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的最新研究进展,比较了不同类型的催化剂在重整反应过程中的性能差异,分析了催化剂的积炭过程和重整反应机理,对非常规供能方式进行了阐述,并指出了甲烷与二氧化碳催化重整制取合成气的研究方向。表1参43(方静摘)TQ221.11200609110耦合甲烷部分氧化与二氧化碳重整的研究进展〔刊〕/纪红兵,谢俊锋…(华南理工大学化工与能源学院)∥天然气化工.-2005…     

甲烷制备合成气工艺开发进展

综述了国内外天然气制合成气技术的研究进展,包括对已工业化应用工艺的技术改进,如甲烷蒸汽转化工艺采用换热转化及自热转化技术;甲烷催化部分氧化技术,根据原料配比、催化剂体系、工艺条件不同,可分别采用固定床、流化床、陶瓷膜及晶格氧工艺;甲烷自热式转化工艺采用非催化部分氧化与绝热蒸汽转化相结合,工艺中引入蒸汽可消除积碳;甲烷两段转化工艺采用换热-自热式转化技术。新技术研究进展包括甲烷-二氧化碳重整技术,甲烷、二氧化碳和氧气催化氧化重整技术,甲烷联合转化工艺,气体加热转化工艺及联合自热转化工艺等。     

供热方向及催化剂涂层厚度对微反应器中CH_4-H_2O重整反应的影响分析

通过构建包含有动量、能量和质量传递以及甲烷水蒸气重整反应动力学方程的多物理场耦合数值模型,分析了催化剂壁面涂覆式微反应器CH_4-H_2O重整反应过程中逆流和顺流两种供热方式对反应通道中的温度场、浓度场以及CH_4转化率的影响,并计算了不同涂层厚度条件下的CH_4转化率及反应通道压降。结果表明,逆流供热方式下重整反应可以得到更高的CH_4转化率,但催化剂层的温度波动也比顺流供热更为明显。增大催化剂层厚度会提高CH_4的转化率,但同样会使反应通道的压降增大,然而,反应通道压降的增加值相对于重整的反应压力而言可忽略不计。此外,涂层厚度的增加还会造成催化剂层更为剧烈的温度变化。综合以上结论,从催化剂层均温性的角度考虑,涂覆式CH_4-H_2O重整微反应器对于供热方向和涂层厚度的选择需要在CH_4转化率和反应器的均温性之间做出平衡。     

甲烷蒸汽重整制氢反应器的模拟与分析

以工业上顶烧式制氢转化炉为研究对象,建立制氢反应器的一维拟均相数学模型。使用Matlab软件采用四阶龙格-库塔算法求解数学模型,模拟分析了反应管内催化剂床层温度和各组分的浓度分布;研究了甲烷蒸汽重整制氢工艺条件的变化对甲烷转化率和工艺气出口温度的影响规律。结果表明:水碳比、炉膛温度和入口温度的增加及空速的降低均会提高甲烷转化率和工艺气出口温度,而入口压力的变化的影响并不显著。本文所得结论对实际生产中甲烷重整制氢工艺条件的优化有一定参考意义。     

微通道反应器中炔烃的选择性催化半加氢反应研究进展

炔烃选择性催化半加氢反应与石油化工和精细化工生产密切相关,传统上多采用间歇工艺进行,存在自动化程度不高、反应效率低下以及安全隐患等问题。微通道反应器技术的进步使得以连续工艺进行炔烃选择性催化半加氢反应成为可能,有望从根本上解决间歇工艺所存在的问题。鉴于此,总结微通道反应器的类型以及相同反应器类型下催化剂的类别,对近年来微通道反应器中炔烃选择性催化半加氢反应的研究进展进行综述。微通道反应器包括催化毛细管反应器、填充床反应器、蜂窝反应器、独体反应器等,在炔烃选择性催化半加氢反应中的应用促进了石化领域生产技术与工艺的进步。总之,设备的微型化、过程的集成化是顺应可持续发展与高技术发展的需要,微通道反应器技术作为化工过程强化的一种新技术,在化学、化工、能源、环境等领域将会得到广泛的应用。     

微反应器内低碳醇水蒸气重整制氢研究进展

氢气是一种清洁、高效且在未来极具潜力替代化石燃料的可再生能源,但目前氢能在运输、储存过程存在的"氢脆"问题制约了其发展。在微反应器内连续、安全且高效进行低碳醇水蒸气重整制氢可为车载燃料电池和分布式加氢站供氢,对氢能替代化石燃料具有促进作用。对低碳醇水蒸气重整制氢反应机理、重整催化剂、微反应器内催化剂载体板以及低碳醇水蒸气重整制氢微反应器的研究进展进行了综述,指出了该制氢技术目前存在的问题,并针对性提出了未来该技术的研究方向。     

煤制替代天然气甲烷化反应器研究与开发

甲烷化反应器是煤制SNG路线关键设备之一。通过深入分析甲烷化反应特点,发现三级串并联工艺能够显著降低反应器床层温升,建立了拟均相反应器数学模型,优化了工艺条件。研究结果表明,优选的合成气进口温度563.15K、压力3MPa;原料气中CH_4含量越高,热点值越低;原料气流量小于GHSV=24090h~(-1)时,床层温度都能到达热点值904K。基于以上研究,提出了绝热和等温两种微反应通道甲烷化反应器,该反应器能够克服传统甲烷化反应器中存在传热、传质效率低、压降大、使用寿命短等问题,且无明显放大效应,能够满足反应器不断大型化的发展需求,具有一定的先进性。     

德国中试二氧化碳和甲烷干重整制合成气

<正>德国林德公司2015年10月宣布进行干重整技术中试。这种干重整工艺,将天然气的主要成分甲烷和CO_2催化转化为合成气(CO+H_2)。合成气然后用于生产有价值的下游产品如化学品或燃料。干重整过程不同于蒸汽重整,蒸汽重整需水蒸汽,而生产水蒸汽是能量密集的,干重整需要水少,因此可以避免蒸     

甲烷催化部分氧化制合成气循环流化床装置获国家专利

由大庆化工研究中心开发完成的“甲烷催化部分氧化制合成气循环流化床装置”技术，日前获得国家专利。 天然气的利用通常是先将其转化为合成气，因此，天然气化工的关键步骤在于合成气的制备。传统的合成气制备工艺，如蒸汽重整、联合重整、自热重整等能耗高、反应时间长、装置投资巨大。     

甲烷水蒸气重整技术研究现状及进展

对甲烷水蒸气重整工艺进行了介绍,从催化剂载体、催化剂活性组分、催化剂助剂入手对甲烷重整制氢技术催化剂的现状和研究进展进行了综述,并对甲烷水蒸气重整反应的反应机理和本征动力学研究进展进行了说明,对传统甲烷重整制氢反应器的现状和研究进展、新型制氢反应器的研究和应用现状进行了综述。Topsóe公司开发的HTCR反应器能够有效地降低原料和燃料的单位消耗量,在国外已经应用几十年。中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院的套管式反应器可有效利用高温位热量,制氢能耗可减少10%左右。     

甲醇自热重整制氢集成式反应器的研究

设计了一种车载集成式甲醇自热重整制氢反应器,将甲醇-水-空气自热重整制氢反应、一氧化碳变换反应、甲醇-水液体汽化、以及物料间的换热等集成于一个反应器内。自热重整区和变换区内分别装填Cr-Zn催化剂、Cu-Zn-Al变换催化剂。重整器无需外供热和附加保温措施。产物中φ(H2)可达51.1%、φ(CO)低于0.5%(干气);产氢量达到6.0 m3/h(STP);能量转化效率达到0.85。该类反应器通过甲醇的直接燃烧启动,启动时间为3m in,动态应答时间为秒级。该类型甲醇重整器可应用于车载燃料电池氢源系统。