天然气催化裂解制氢

通过对水蒸气重整工艺和天然气裂解工艺进行比较,无论在流程、投资及环保等方面裂解工艺都优于水蒸气重整工艺。综述了天然气催化裂解制氢的影响因素以及催化剂的失活与再生。对影响甲烷催化裂解活性的因素如催化剂种类、载体种类、反应条件等方面进行了详细的论述,并针对我国目前的现状提出了合理的建议。     

甲烷裂解制氢工艺研究进展及技术经济性对比分析

为应对气候变化,减少CO₂排放,开发低碳能源技术是十分必要的。氢能因其清洁低碳被视为最有前景的清洁能源之一,但传统制氢工艺(煤制氢、甲烷蒸汽重整制氢)不可避免会造成CO₂大量排放。在向零碳氢过渡阶段,甲烷裂解技术被视为潜在的低碳氢生产方法,在制氢的同时还能产出具有附加价值的碳产品,且整个裂解过程不直接排放CO₂,因而受到广泛关注。重点介绍了几种不同甲烷裂解制氢工艺,即高温热裂解制氢、催化裂解制氢、等离子体制氢、熔融金属裂解制氢等,详细阐述了上述制氢工艺的研究进程,并从经济效益方面类比了技术经济可行性。此外,还提出了未来技术发展和攻关方向的建议。      

流化床中甲烷在活性炭上裂解制氢研究

采用几种工业成型的活性炭为催化剂,在流化床反应器中研究了甲烷裂解制氢的反应,详细考察了流化床操作条件及活性炭性质对甲烷裂解反应的影响。结果表明:在流化床中甲烷初期转化率最高,随着反应进行由于不断积炭转化率逐渐降低直至一个平稳的阶段。这与在固定床反应器中的规律相似,但是在流化床中甲烷表现了较高的裂解初始速率。流化床操作条件对甲烷裂解影响很大,流速增大甲烷整体转化率降低;温度升高提高了初始转化率,但活性炭稳定性降低;根据Arrhenius方程确定的反应活化能为134.1 kJ/mol。较小粒度的活性炭,其甲烷裂解初始速率较高,但整体催化性能变化不大。流化床反应器能实现失活催化剂的移出和新鲜催化剂的加入,适用于大规模的甲烷在活性炭上裂解制氢反应体系。     

单分散硅溶胶前体制备的Ni/SiO_2催化剂裂解甲烷制氢

采用以水玻璃为原料合成的单分散硅溶胶 ,并以此为前体制备了担载Ni/SiO2 催化剂 ,研究了该催化剂催化甲烷裂解制氢的性能。评价结果表明 ,该催化剂具有好的催化裂解甲烷活性 ,甲烷转化率和产氢量与反应温度密切相关。XRD结果表明 ,催化裂解甲烷后催化剂表面积炭表现出类石墨结构的衍射峰。TEM和TGA结果显示 ,不同温度下产生的积炭形式不同 ,且积炭的氧化温度也不相同。 5 0 0℃时 ,积炭形式主要为柱状纤维 ;6 0 0℃或者 70 0℃的条件下 ,可以得到碳纳米管 ;在80 0℃时 ,Ni颗粒迅速被表面积炭所覆盖并团聚     

国外天然气制氢技术研究

简要介绍了国外拥有天然气制氢技术的公司及装置情况，对天然气制氢技术的工艺流程、制氢催化剂、制氢关键设备转化炉及制氢综合能耗进行了详细介绍，指出国内在天然气制氢技术方面存在的问题及今后的发展方向。     

煤焦油催化裂解过程钙-镁催化剂的抗积碳性能

采用两段式固定床反应器进行了煤焦油Ca-Mg催化裂解的实验研究,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及比表面积测试(BET)等手段表征反应前后Ca-Mg催化剂的物化特性,考察了添加Fe2O3助剂对Ca-Mg催化剂抗失活性能的影响。结果表明：长时间裂解反应中积炭叠加导致Ca-Mg催化剂失活,当积炭率达到3%~5%时,出现焦油裂解率降低的拐点;Ca-Mg催化剂中Fe2O3的加入,因积炭与Fe2O3发生慢速固-固反应,明显延迟了Ca-Mg催化剂活性拐点的出现,从而提高了Ca-Mg催化剂的抗积炭性能。     

煤焦油催化裂解过程钙-镁催化剂的抗积炭性能

采用两段式固定床反应器进行了煤焦油Ca-Mg催化裂解的实验研究,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及比表面积测试(BET)等手段表征反应前后Ca-Mg催化剂的物化特性,考察了添加Fe_2O_3助剂对Ca-Mg催化剂抗失活性能的影响。结果表明:长时间裂解反应中积炭叠加导致Ca-Mg催化剂失活,当积炭率达到3%～5%时,出现焦油裂解率降低的拐点;Ca-Mg催化剂中Fe_2O_3的加入,因积炭与Fe_2O_3发生慢速固-固反应,明显延迟了Ca-Mg催化剂活性拐点的出现,从而提高了Ca-Mg催化剂的抗积炭性能。     

天然气制氢技术研究进展

综述了甲烷水蒸气重整制氢、甲烷部分氧化制氢、甲烷自热重整制氢以及化学链重整制氢等天然气制氢技术的进展,对催化剂的主要研究重点在于提升氢气的选择性、热稳定性、化学稳定性以及抗积炭性等性能。近年来,普遍以镍作为催化剂主体并运用不同的制备方式向其中添加助剂(Co,Rh,Cu等)和载体(ZrO_2,Al_2O_3,Co_(6-x)Mg_xAl_2等)以提升催化剂性能。将反应过程和分离过程集成、使碳捕集更为便利的化学链制氢技术更具发展前景,催化剂和载氧体的选择是该技术的关键,载氧体需具备低价、稳定、抗积炭以及高活性等性质。除催化剂以外,反应器的种类、原料中杂质的含量、反应加热时燃料的选择、产物中的碳捕集以及氢气提纯装置的选择均为天然气制氢领域的研究要点。     

天然气或液体燃料现场制氢新工艺

采用常规浸渍法制备了经氧化镧改性的Ni-La/MgAl2O4催化剂,采用共沉淀方法制备了经氧化镧改性的Ni-La/Al2O3催化剂.通过氧分布器向催化剂床层分布引入氧气,研究了天然气催化部分氧化与水蒸气重整耦合绝热反应制氢的性能,结果说明,Ni-La/MgAl2O4催化剂对于天然气绝热转化制氢具有高的催化活性、选择性和稳定性.采用常规固定床反应器研究了氨分解反应的性能,结果说明,Ni-La/Al2O3催化剂对于氨分解制氢具有高的催化活性,以非贵金属镍基催化剂替代贵金属钌基催化剂,用于较低温度下氨分解制氢是可行的.对于液态烃类制氢,采用预转化与带有氧分布器的绝热转化集成工艺,可以从根本上解决催化剂积碳问题.以氧化铝多孔陶瓷管做为支撑体,通过对其表面进行有效修饰和控制制备的技术关键,可以制备高效复合金属钯膜.以氨分解制氢与钯膜分离氢进行技术集成,在维持氢回收率为84%的前提下,在实验的500小时内,氢气的纯度始终保持在～99.97%,透氢量始终保持在30 m3/m3·h附近,说明氨分解催化剂和复合金属钯膜具有长期稳定性.所制备的复合金属钯膜在含有～2%CO的混和气体中可以稳定地用于分离氢气.     

甲烷无氧芳构化研究进展及其工业应用前景

综述了最近20多年来甲烷无氧芳构化催化剂的制备、积炭失活和再生方面的研究进展，特别分析了催化剂再生过程的工程化问题及反应器型式；还根据甲烷芳构化技术产业化的需要，分析了甲烷芳构化技术的发展趋势。     

天然气制氢技术及经济性分析

氢能是当前最有前景的清洁能源之一,天然气制氢是目前全球最主要的制氢方式,重点介绍和分析了主要制氢技术路线天然气水蒸气转化制氢,该工艺主要包括水蒸汽重整转化、合成气变换及变压吸附三个单元;同时还介绍了非水蒸气转化制氢路线,包括甲烷部分氧化法制氢、天然气催化裂解制氢及CH4/CO2干重整制氢.比较了几种制氢技术的经济性.目...     

生物油催化重整制氢过程中催化剂的失活与再生

对生物油在流化床反应器中催化重整制氢过程中催化剂的失活与再生进行了研究。对工业级镍基催化剂(w(NiO)=7.2%)的连续催化及循环失活再生研究表明,催化剂的比表面积、孔径及活性随催化剂失活次数的增加而降低。通过TG-DSC,XRD,SEM等技术分析催化剂失活的原因时发现,失活催化剂上有少量积碳,且随催化剂失活次数的增加而略有增加,但这不是催化剂失活的主要原因;催化剂失活主要是因为NiO晶粒在载体表面烧结长大、使其分散度降低造成的。     

二甲醚在两种催化剂上裂解制低碳烯烃的反应

分别对ZSM-5分子筛催化剂和HPWO杂多酸催化剂在二甲醚催化裂解制低碳烯烃反应中的性能进行了研究。对ZSM-5分子筛催化剂,考察发现具有优良的二甲醚催化裂解活性,且在450℃时催化反应性能最优,二甲醚转化率大于90%,产物中低碳烯烃的摩尔含量也高于50%,但在该温度下催化剂易于积炭失活。对HPWO杂多酸催化剂,考察发现虽然二甲醚最优转化率较低(10%),但适宜的反应温度也较低(为300℃),且在该温度下催化剂不易发生积炭。     

渣油流化床催化裂解与积炭气化燃烧催化剂再生

采用实验室流化床反应器研究了渣油裂解耦合焦炭气化燃烧分级转化委内瑞拉稠油减压渣油技术的可行性。FCC平衡催化剂经过水蒸气失活处理得到的 A FCC催化剂在渣油裂解中表现了合适的裂解催化活性,可确保渣油裂解获得较高的液体产率和较低的焦炭产率。考察了裂解温度、蒸汽/油质量比、剂/油质量比等主要操作参数对A FCC催化剂催化渣油裂解性能的影响,也对比了积炭催化剂的气化再生和先气化后燃烧再生的再生效果。结果表明,在520℃、蒸汽/油质量比06、剂/油质量比617等最优操作参数下,渣油裂解的转化率超过90%,液体产率超过75%。积炭催化剂气化气中CO和H2总体积分数达到86%;与仅采用气化再生方法相比,先气化再燃烧的再生方法缩短了再生时间约40%,再生后的催化剂具有与原A FCC更接近的裂解活性,验证了渣油流化床催化裂解耦合气化燃烧再生催化剂技术的优势。     

甲烷干重整制氢研究进展

甲烷干重整制氢技术可应用于天然气制氢,尤其是富含甲烷和二氧化碳的沼气制氢,具有环境与经济的双重效益。本文介绍了近年来用于甲烷干重整制氢的催化剂活性组分、载体、助剂、制备方法、抗积炭性、操作参数及反应机理等方面的研究进展。     

高效分解水制氢新型复合催化剂

<正>美国休斯顿大学联合加州理工大学开发出一种能高效分解水制氢的新型复合催化剂,水制氢效率已达实用水平,且成本低、无毒,有望克服水制氢的难题,推动氢燃料电池的发展。这种复合催化剂由钼硒化硫和多孔的硒化镍组成。钼硒化硫属层状过渡金属硫化物催化剂(LTMDs),其边缘部分催化活性最高,为了提高催化效能,需要将LTMDs更     

可再生生物质资源制氢技术的研究进展

综述了生物质资源(生物质和生物油)制氢技术的研究进展。生物质制氢主要包括:生物质气化、快速裂解、超临界水气化和催化裂解/气化。生物质气化得到氢气含量较高的混合气体,工艺流程简单,但气化效率低;生物质快速裂解除产生氢气混合气体外,主要得到较多的液相产物即生物油,生物油可催化重整制氢,还可从中提取有价值的化学品;超临界水气化过程中气体是主要产物,但温度和压力高,对设备要求苛刻;催化裂解/气化可得到富氢气体,但产生很多成分复杂的焦油。针对生物油重整过程中温度高、催化剂失活严重等问题,最近开发了电催化水蒸气重整生物油制氢的装置及方法。与非电催化重整相比,电催化重整在400～600℃就能得到很高的氢产率和碳转化率。     

烯烃催化裂解生产丙烯、乙烯的方法

本发明涉及烯烃催化裂解生产丙烯、乙烯的方法，主要解决反应过程存在的催化剂高温水热稳定性差，催化剂易结焦失活等问题。本发明通过采用以碳四及以上烯烃为原料，以含稀土金属及磷氧化物的ZSM-5分子筛为催化剂活性主体，在反应温度为450℃～650℃，反应压力为-0．08～0．5MPa，液相空速为0．5～15h^-1条件下反应的技术方案较好地解决了该问题，可用于烯烃裂解生产丙烯的工业生产中。     

镍铁双金属催化剂的制备及其催化甲烷裂解性能评价

催化甲烷裂解(CMD)可产出不含CO_x的氢气和高附加值的炭材料,是一种潜在的环境友好型制氢工艺。为了开发一种高效的CMD催化剂,以泡沫镍和Fe(NO₃)₃·9H₂O为前驱体、MgO粉末作为载体,采用熔融法制备了镍铁双金属催化剂。考察了双金属负载比例、焙烧温度(550～850℃)和CMD反应温度(600～850℃)对镍铁双金属催化剂的CMD反应催化性能的影响。结果表明,当镍和铁的负载量(质量分数)分别为11%和25%,焙烧温度为600℃时,所得催化剂在850℃下的CMD反应中表现出良好的催化活性和稳定性,甲烷转化率达94%以上。采用塔曼温度分析了镍铁双金属催化剂的形成过程及镍铁双金属之间的潜在协同作用,并利用柯肯达尔效应解释了形成的积炭形态和催化剂的潜在失活原因。     

中国科学院大连化学物理研究所发现分子筛催化积炭跨笼生长机制

正近日,中国科学院大连化学物理研究所研究团队在甲醇制烯烃反应积炭失活机理方面取得新进展,发现笼结构分子筛催化甲醇转化的积炭跨笼生长机制。分子筛催化的石油化工(催化裂化、异构化等)和煤化工(甲醇制烯烃、合成气转化等)等工业过程在国民经济中具有重要地位,但其酸催化特征导致催化剂易积炭失活。为实现装置长周期运行,需对催化剂不断烧炭再生维持其活性。分子筛催化剂积炭失活问题一直受到广泛的重视,为解决这一问题,需要对催化剂积炭失活的机理有深入的了