热等离子体和催化剂协同作用重整甲烷和二氧化碳制备合成气

在常压下,利用15kW的实验室装置,以氮气为工作气体,进行了等离子体与催化剂协同作用下甲烷和二氧化碳重整制备合成气的实验。实验着重考察进料气V(CH4)/V(CO2)为4:6、氮气流量1.7m3/h、放电功率9.6kW条件下,原料气总流量变化对反应转化率、产物选择性及能量效率的影响。结果表明:随原料气总流量的增加,反应物转化率逐渐降低,产物选择性基本不变。在等离子体与催化剂协同作用下,反应物转化率、产物选择性及能量产率都比单独的等离子体作用提高大约15%~20%。尤其是能量产率比先前的文献报道值高出150%。热等离子体与催化剂协同作用重整反应处理量大、能量产率高,有较好的应用前景。     

热等离子体重整天然气和二氧化碳制合成气实验研究

常压下利用15 kW的实验室装置,进行了天然气和二氧化碳在氢等离子体射流作用下重整制合成气的实验。考察输入功率、原料气流量和甲烷与二氧化碳的配比对反应转化率、选择性的影响。结果表明:转化率主要由输入功率和原料气流量决定，产品的选择性与原料气的配比密切相关。如在等离子体输入功率8.5 kW，原料气进量1.3 m³/h，原料配比CH₄/CO₂为4∶6条件下，甲烷转化率为87.98%，二氧化碳的转化率84.34%，一氧化碳的选择性82.27％，能量产率达到1.63 mmol/kJ。与电晕放电、介质阻挡放电等离子体过程相比，热等离子体射流重整反应具有处理量大,产物单一的优点，而且能量产率较高，显示出良好的应用前景。     

热等离子体转化温室气体的基础研究

二氧化碳和甲烷既是温室气体的主要组成又是丰富的碳资源,研究二氧化碳和甲烷的化学转化和利用有着重要的意义。在热等离子体提供的高温、高能量反应环境中,进行了二氧化碳单独裂解、甲烷单独裂解与甲烷二氧化碳重整反应的对比实验研究。结果表明：热等离子体是转化二氧化碳和甲烷的有效手段。为了得到较高的转化率和化学能效值,应采用甲烷和二氧化碳具有相互促进作用的重整反应过程。     

甲烷二氧化碳自热重整工艺分析

基于吉布斯自由能最小法,分析甲烷二氧化碳自热重整(CO_2/CH_4/O_2重整)工艺过程,可知:温度增加,合成气中甲烷含量减少、二氧化碳转化率增加;压力增加,合成气中甲烷含量增加、二氧化碳转化率降低;碳碳比n(CO2)/n(CH4)增加,合成气中甲烷含量减少、二氧化碳转化率降低;温度、压力对氢碳比n(H_2)/n(CO)有影响,但n(CO_2)/n(CH_4)对n(H_2)/n(CO)影响更为显著;少量或适量水蒸气可以保护甲烷二氧化碳自热重整转化炉内关键设备、调节产物n(H_2)/n(CO)等。根据工业生产要求和特点,定义出口合成气中甲烷的物质的量分数1%为临界条件,获得临界条件时n(CO_2)/n(CH_4)、重整平衡温度与压力、二氧化碳转化率以及n(H_2)/n(CO)等特性参数的关系图,指导工业生产的工艺过程和催化剂研究。     

CH_4/CO_2等离子体重整反应的研究进展

CH_4/CO_2等离子体重整反应制备合成气(CO和H_2)是温室气体CH_4和CO_2资源化利用的重要途径之一,是一种取代CH_4高温重整反应的潜在技术。本文简要总结了CH_4和CO_2在等离子体体系和等离子体协同催化剂制备合成气的研究工作,并探讨等离子体与催化剂对甲烷重整反应的协同作用机制。     

甲烷干重整研究进展

甲烷干重整既可以天然气为原料,更适合以富含甲烷和二氧化碳的沼气为原料制富一氧化碳合成气或氢气,具有环境保护与资源利用的双重效益,受到国内外学者越来越多的关注。介绍了国内外学者近年来对甲烷干重整催化剂活性组分、载体、助剂、制备方法、操作参数、反应机理及积炭等方面开展的研究工作及新的等离子体干重整技术研究取得的进展。     

一种等离子体催化甲烷干重整制合成气的方法及装置

<正>本发明公开了一种等离子体催化甲烷干重整制合成气的方法及装置。该方法包括:将二氧化碳与甲烷在低温等离子体与催化剂的耦合作用下发生反应,生成以一氧化碳和氢气为主的合成气。该方法可在较低的反应温度和较低的反应压力下进行,降低装置能耗;通过加热炉对反应单元进行补热,更容     

天然气制合成气新技术

近年来,国内外正在研究一种新的天然气制合成气技术,即甲烷催化部分氧化法和甲烷二氧化碳重整法。甲烷催化部分氧化法制合成气能耗低,可在常压下操作,反应空速大,在工业化过程中可减小设备规模,降低装置投资,适用于合成气制有机含氧化合物,目前已完成了每天500 t以上的工业化试验;甲烷二氧化碳重整法制合成气对减小二氧化碳排放,缓解温室效应有着重要意义。     

富二氧化碳合成气重整过程中的电流促进效应

针对生物质合成气中二氧化碳含量高的特点,将生物质稻壳炭用于重整富二氧化碳合成气的反应,降低合成气中二氧化碳的含量以满足合成气使用的要求。利用固定床反应器研究了生物质炭和二氧化碳反应过程中的电流促进效应,结果表明,提高电流能有效地提高富二氧化碳合成气重整过程中的CO2转化率,在电流为4 A和温度为800 ℃的条件下,CO2转化率可达到99.5%。通过时间飞行质谱仪检测到热电子在NiO/Al2O3催化剂表面诱发CO2解离形成的碎片峰;对电流引起的局部过热效应进行研究,结果表明电流效应是热电子促进和局部热效应共同作用的结果。     

福建物构所电重整甲烷/二氧化碳制合成气研究取得进展

正通过天然气和二氧化碳重整(干重整)反应制合成气,再经费托反应再进一步转化为各种重要化学品,不仅可以达到天然气高效利用的目的,还可有效减少温室气体排放。但传统重整反应中的一氧化碳歧化反应和甲烷热裂解容易产生积炭,高温下催化剂烧结/团聚的问题也会导致干重整性能     

�������⼼���о���չ

氢气是燃料电池的首选燃料，而用天然气制氢则是化石燃料制氢工艺中最为经济与合理的，因而以甲烷作原料制备氢气的工艺在当前发挥着重要的作用。为此，对国内外甲烷制氢技术的研究现状、进展及发展方向等进行了论述：甲烷水蒸气重整工艺生产技术虽然较为成熟，但能耗高、生产成本高，设备投资大；甲烷催化部分氧化法过程能耗低，可采用大空速操作，无需外界供热而可避免使用耐高温的合金钢管反应器，可采用极其廉价的耐火材料堆砌反应器，使装置的固定投资明显降低，但尚未见到该技术工业化的相关报道；甲烷自热重整工艺是一种新型制氢方法，其基本原理是在反应器中耦合了放热的甲烷部分氧化反应和强吸热的甲烷水蒸气重整反应，反应体系本身可实现自供热；甲烷绝热转化制氢的原理是将甲烷经高温催化后分解为氢和碳，这是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺过程。     

甲烷等离子体法制氢气和碳材料研究进展

传统甲烷制氢技术会伴随大量的二氧化碳排放,甲烷等离子体法裂解技术将甲烷中的碳元素直接转化为固体碳材料,过程无二氧化碳排放,并有效提高了甲烷的利用价值。通过文献调研方式回顾和分析了甲烷等离子体法裂解技术在国内外的发展现状。研究结果表明：(1)甲烷等离子体法裂解中等离子体的类别主要分为热等离子体和冷等离子体,冷等离子体中主要的活性粒子是高能电子,热等离子体中的活性物质为高能电子和重粒子;(2)冷等离子体的产生方式主要有电晕放电、介质阻挡放电、滑动电弧放电等,所需功率较低;热等离子体的产生方式主要为直流电弧放电、直流-射频耦合放电,所需功率较高;(3)甲烷在等离子体中的转化率和氢气的产率与工作气体类别、工作气体与甲烷物质的量比、气体电解功率大小、电极构型、反应腔体结构等工艺参数都有直接关系;(4)通过调整工艺参数和电极结构设计,甲烷在等离子体中可裂解生成如炭黑、碳纳米管、石墨烯纳米薄片等不同形貌的固体碳材料,产品多样。结论认为,甲烷等离子体法裂解技术不仅可以降低温室气体排放,还是甲烷高附加值利用的一个重要方向;提高甲烷等离子体法制氢的能量利用效率和生成碳材料的选择性是该技术的发展方向。     

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...     

Study of thermodynamic factors for equilibrium reactions involved in steam reforming of natural gas

We discuss the effect of different variables on steam reforming of natural gas to obtain hydrogen for use in fuel cells. The equilibrium compositions in the reformer are influenced by several factors: temperature, pressure, and the ratio of steam to methane (S/C) in the feed stream. We examine two equilibria: steam methane reforming and the water-gas shift reaction (conversion of water and carbon monoxide to carbon dioxide and hydrogen).     

反常辉光放电下CH4-CO2转化制合成气

在常压下，利用一种新型的反常辉光放电反应器，使CO₂重整CH₄制取合成气。实验表明，反应体系输入功率、原料气配比和流量等对反应结果有着较大影响。在常压下，当输入功率为437 W、n(CH₄)∶n(CO₂)＝4∶6及流量为140 mL/min时，CH₄和CO₂的转化率分别高达91.9％和83.2％，并且CO和H₂的选择性分别为82.4％和62.1％。通过调配原料的配比，可以得到不同n(H₂)∶n(CO)比值的合成气。     

烃类蒸汽重整制氢装置火用及碳排放分析

烃类蒸汽转化法是目前工业产氢的主要工艺,而高能耗和高碳排放是制约这一工艺发展的瓶颈因素。采用火用分析方法对烃类蒸汽重整工艺进行了系统的考察。对天然气蒸汽重整制氢（SMR）过程考察了重整反应转化温度和水/碳摩尔比对系统火用效率和单位H₂碳排放的影响,确定了在考察的范围内最佳的操作条件。比较了3种制氢原料在各自典型操作条件下的系统火用效率及单位H₂碳排放量。系统火用效率由大到小的原料依次为天然气(0.676)、液化气(0.638)和石脑油(0.635),而单位H₂碳排放由大到小的顺序与之相反。基于相对火用负荷的概念,推导了系统火用效率与子单元火用效率的关联式,并以此为基础在子单元的层面上分析了系统火用效率变化的根本原因,给出了具体的调优策略。     

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。