致密透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气的实验研究

引　言钙钛矿型致密透氧膜在高温下具有氧离子、电子混合导电性 .当膜两侧存在氧分压梯度时 ,高压侧的氧在膜表面经化学吸附解离成氧离子、电子 ,于膜主体内扩散至另一侧 ,并重新结合、脱附至低氧压体系 .将致密透氧膜反应器用于甲烷部分氧化制合成气反应为天然气利用开辟了一条崭新的路径 ,近年来受到普遍关注 .该过程集空分与反应于一体 ,降低了大量的操作成本 ,通过膜壁控制氧气的进料有效控制了反应进程 .提高膜的透氧量 ,解决还原性气氛下膜的稳定性等问题 ,是该过程实现工业化的关键 .Ｂａｌａｃｈａｎｄｒａｎｄ[1] 、Ｔｓａｉ[2 ] …     

甲烷部分氧化制合成气膜反应实验与模拟

采用钙钛矿型致密透氧膜对甲烷部分氧化制合成气进行了膜反应实验研究,并建立了该膜反应的数学模型。模拟计算结果与实验结果吻合较好：通过该模型考察了绝热条件下的反应床层温度分布,以及恒温反应体系中温度、流量、反应器长度等因素对膜反应结果的影响。     

甲烷部分氧化制合成气的研究进展

综述了近年来甲烷部分氧化制合成气的催化剂，反应机理及活性中心的研究进展及反应中存在的主要问题。     

甲烷催化部分氧化制合成气的研究进展

文章叙述了甲烷催化部分氧化制合成气研究的进展情况。介绍了两种主要的反应机理：间接反应机理和直接反应机理;对负载型镍系催化剂的研究现状进行了叙述,并简单介绍了非负载型催化剂;另外还对固定床、流化床、膜反应器以及一些新开发的反应器的特点进行了讨论。     

甲烷部分氧化制合成气反应的研究

用粒度为5mm的α－Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3为载体，用浸渍法制备了10％（质量）Ni基催化剂。在固定床流动反应器中，在反应温度500－850℃，大空速和不同的CH4／O2摩尔比下，测定了该催化剂用于甲烷部分氧化制合成气的活性和CO选择性。500℃用H2对催化剂还2h后，进行活性测试结果,10%Ni／β-Al2O3、Ni／γ-Al2O3对POM反应无活性，只有10％Niα－Al2O3对POM反应有活性。TPR测试结果表明，这是由于10％Ni／β-Al2O3和Ni／γ-Al2O3催化剂在700℃以下未被还原所致。另外，合成气的生成速率和CO选择尾均随反应温度和空速的增大而增大，并在CH4／O2摩尔比2时有最大值。     

催化部分氧化甲烷制合成气的平衡热力学研究

The catalytic partial oxidation of methane to syngas (CO H2) has been simulated thermodynamically with the advanced process simulator PRO/Ⅱ. The influences of temperature,pressure,CH4/O2 ratio and steam addition in feed gas on the conversion of CH4 selectively to syngas and heat duty required were investigated, and their effects on carbon formation were also discussed. The simulation results were in good agreement with the literature data taken from a spouted bed reactor.     

钙钛矿型透氧膜及其在甲烷部分氧化中的应用

钙钛矿型透氧陶瓷膜是同时具有氧离子和电子导电性的功能无机膜,在纯氧分离和甲烷部分氧化膜反应器中具有重要的潜在应用.介绍了钙钛矿型透氧陶瓷膜的氧渗透原理、膜材料的结构性能及其在甲烷部分氧化制合成气中的应用研究进展,并对透氧膜所面临的挑战进行了论述.     

甲烷部分氧化制合成气催化剂的研究进展

甲烷部分氧化（POM）反应制合成气是化学利用甲烷的有效途径之一。研究表明,甲烷部分氧化反应的工艺有能耗低和反应速率较快等优点,而且所得的H2和CO的比例适于合成甲醇等工业化学品。在该工艺过程中,所需反应容器体积小,反应效率高,可大幅度降低制备合成气的成本。开发POM反应的高效催化剂是进一步提高反应效率、实现工业化的关键途径,因此,是当前国际催化领域研究的热门课题之一。本文主要介绍了传统的金属负载型催化剂和金属氧化物催化剂用于POM反应的研究进展。     

天然气甲烷部分氧化制合成气的研究进展

甲烷部分氧化制合成气是高转化率、高选择性、高空速、低H2/CO、温和的放热反应,综述了近几年来甲烷部分氧化制合成气的催化剂、反应机理及活性中心的研究进展及反应中的存在问题。     

微波场中的甲烷部分氧化制合成气

介绍了微波场中甲烷部分氧化制合成气反应的原理及特性,对甲烷部分氧化制合成气反应的催化剂在微波场中的性能进行了简要介绍和分析,表明了甲烷部分氧化的微波反应技术具有较好的工业应用前景。     

非催化加压甲烷部分氧化制合成气

考察了非催化条件下,温度、压力和进气配比对甲烷部分氧化制合成气的影响,结果表明：甲烷的转化率随温度的升高,压力的增加,进气中氧的增加而增加;产物中合成气含量随温度的升高而增加,最高达81％以上;随着温度的升高,产物中H2／CO存在极值,在本实验的研究范围内,最大可达1．8;进气中氧增多,产物中H2／CO减小;温度升高,或压力增大,CO2的选择性也随之提高．对CO选择性的正交分析表明,进气配比对CO选择性影响最大,压力次之,温度的影响最小．     

半焦在富含甲烷气体转化制备合成气中的作用

用一个石英玻璃管反应器考察了700℃～1300℃下,半焦对甲烷的水蒸气和二氧化碳重整制备合成气的影响．实验发现,半焦的存在明显提高甲烷的转化率,降低甲烷的开始转化温度．通过对反应前后C原子和H原子的物料恒算,可以得出半焦的重量在甲烷的二氧化碳重整反应过程中几乎没有变化,半焦对重整反应的作用类似于“催化”过程．     

焦炉煤气直接氧化制合成气工艺条件优化

为进一步优化焦炉煤气非预混燃烧直接制备合成气的工艺参数,对焦炉煤气在贫氧条件下发生非预混燃烧的过程进行数值模拟研究,得到了反应器内温度及产物组成分布的详细分布状况.模拟结果表明,反应在靠近氧气入口的区域内发生.从数值模拟的结果来看,反应器壁温对反应结果有非常重要的影响:提高反应器壁温有利于提高合成气的选择性,但是煤气中甲烷的转化率有所降低.因此,反应器壁温是能够控制本工艺总体反应效果的重要参数,工艺优化过程中应该特别注意.     

STUDY ON THE PERFORMANCE OF VERTICAL TUBULAR LEACHING REACTOR

Hydrodynamics in vertical tubular leaching reactor was studied in this work. Based on the observation of particle saltation in curved and square return bends, the inclined return bend was developed and examined. For the narrow and wide size distribution particle system, the method for calculating the particle holdup in upflow and downflow tubes was derived on the basis of generalized fluidization equation. The model of unit pressure drop was given and examined by experiments.     

管式膜一体化生产工艺的研究

本文介绍了管式膜一体化的生产工艺 ,并讨论了影响管式膜性能的因素。通过实验研究 ,管式膜一体化生产工艺简单 ,操作方便 ,容易控制 ,生产的膜组件性能优良     

管式反应器气相初始混合最佳条件的实验研究

管式反应器在采用向轴对撞方式进行气相初始混合时,影响其混合效果的主导因素是两股气流的动量比和它们之间的交角。实验结果表明,气流交角α在75°左右,动量比H在0.5—1之间混合效果最好。气流完全混合所需长度为1.33—3.11D,远小于非同轴对撞混合所需长度。     

管式反应器中苯乙烯连续本体热聚合过程模型化和数值模拟

建立了管式层流反应器中苯乙烯本体热聚合过程的模型。数值模拟了反应介质流速和温度沿反应器的轴向和径向的分布,考察了反应器的几何尺寸、壁温、反应介质入口温度和流量对反应器出口转化率和产物相对分子质量的影响。结果表明,反应器的几何尺寸和反应器壁温及进料质量流量对单体转化率影响较大,而入口温度影响不大。     

DIRECT OXIDATION OF ETHYLENE TO ACETALDEHYDE IN A HOLLOW FIBER MEMBRANE REACTOR†

A hollow fiber membrane reactor, which resembles a tube-and-shell heat exchanger, was developed for homogeneous catalytic reactions with gas reactants and products. The gas stream flows through the tube side while the reaction takes place in the catalyst solution which fills the shell side. The separation load of product from the catalyst solution can be reduced by using a hollow fiber membrane reactor instead of a conventional bubble column reactor. The reactor operates in a plug-flow pattern with a large mass transfer area per unit volume of catalyst solution

This concept was investigated experimentally using the direct oxidation of ethylene to acetaldehyde reaction in an aqueous solution of palladium (H) chloride-cupric chloride with a silicone rubber membrane reactor and a polypropylene membrane reactor. It was experimentally demonstrated that membrane reactors could achieve higher production rates per unit volume of catalyst than the conventional sparged reactor. The experimental data were in good agreement with the predictions by the mathematical model. The conditions under which the membrane reactor will be more advantageous than the conventional sparged reactors can be readily ascertained with the analytical solution of the simplified membrane reactor model.