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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。 相似文献
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甲烷(CH4)等离子体裂解是一种很有前景的制氢方法。采用针-针式纳秒脉冲火花放电方法研究了放电功率、CH4含量、CH4流量、反应温度以及不同背景气氛等对CH4转化和产物分布的影响,并采用TEM与Raman方法对产物纳米碳的形貌和结构进行表征分析。结果表明:CH4放电裂解产物主要是氢气(H2)、纳米碳(C)和乙炔(C2H2),另有少量的乙烷(C2H6)和乙烯(C2H4)生成;在30 mL/min的CH4/Ar总气体流量和10%的CH4初始体积分数下,输入60 W功率时实现了CH4转化率83.56%和H2选择性70.28%。放电功率的增大有助于CH4的完全裂解,促进H2和C的生成;而随着CH... 相似文献
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针对煤炭地下气化(UCG)技术制备的合成气具有温度高(>200℃)、压力大(3.35 MPa)、饱和含水量大及组分复杂(含CH4、H2、CO2和CO等)的特点,设计并采用膜分离+溶剂吸收耦合的处理方法以实现地下煤合成气中CO2的脱除和H2的提纯。地下煤合成气经过二级膜分离单元的处理,实现了CO2/H2与CH4的分离并得到了脱碳净化气,其中CO2含量(物质的量分数)≤3%,该膜分离工艺所需能耗为0.297 k W·h/m3。使用醇胺吸收法处理CO2/H2混合气,并通过配方溶液筛选、工艺流程优化和校验分析等方法开展了研究,最终得到了H2纯度(物质的量分数)≥99%的产品,该醇胺吸收法的能耗为0.341 k W·h/m3。使用膜分离+溶剂吸收耦合处理复杂工况的地下煤合成气,可得到脱碳... 相似文献
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天然气带压液化(PLNG)技术可在较高的压力和温度下储存液化天然气,为海上天然气的液化提供了可能,但对于PLNG流程的相关运行参数、性能优化方面的研究几乎还未见报道。为此,借鉴气体膨胀式天然气液化系统的优点,针对CO2含量较低的海上天然气设计了一种气体膨胀天然气带压液化流程,并利用HYSYS软件进行了模拟和优化。结果表明:①分别采用N2、50% N2+50% CH4、CH4作为制冷剂,以产品LNG的单位能耗为衡量指标,对流程的4个关键参数(进口天然气压力、LNG储存压力、气体制冷剂膨胀前压力及气体制冷剂膨胀前预冷温度)进行了优化分析,并得到了它们的最优值;②比较了N2、50% N2+50% CH4、CH4分别作为制冷剂时,流程的能耗情况,发现CH4是能耗最低的制冷剂;③将优化后的氮膨胀天然气带压液化流程与常规氮膨胀天然气液化流程进行比较,结果表明前者不仅占地面积小、流程简单、设备初始投资低,而且运行工况更优良、能耗更低(仅为0.218 9 kWh/m3,比常规流程的能耗降低了46%)。 相似文献
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中石化石油化工科学研究院有限公司开发的轻烃蒸汽重整制氢催化剂RSR-101/RSR-102在中国石化洛阳分公司4×104 m3/h制氢装置首次实现工业应用。工业标定结果表明,在反应压力为2.65 MPa、水碳摩尔比为3.33、转化炉入口温度为508.9℃、转化炉出口温度为772.5℃的条件下,轻烃折合成甲烷的转化率为79.7%,制氢装置单位产品的能耗较设计值降低了12.8%,每生产1 t H2的CO2排放量为8.01 t。制氢装置换装RSR-101/RSR-102催化剂组合后的各项运行参数均达到技术协议要求。 相似文献
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低熟气地球化学特征与判识指标 总被引:5,自引:2,他引:3
从目前的研究来看,低熟气的源岩母质类型主要以有机质丰度较高的Ⅲ型煤系为主。低熟气热演化程度(RO)值在0.4%~0.8%之间,根据煤型气CH4碳同位素组成与热演化程度RO之间的“二阶模式”关系,煤型气CH4碳同位素组成应该分布在-54‰~-39‰之间,目前发现的低熟气CH4碳同位素组成主要集中在-49‰~-39‰之间。一般认为煤型气的C2H6碳同位素组成重于-28‰,但是,当考虑低熟气时,将这一指标定为-29‰更为合适。根据煤型气CH4碳、氢同位素关系,低熟煤型气的CH4氢同位素组成分布在-300‰~-216‰之间. 天然气轻烃参数中,低熟煤型气的庚烷值分布在16%~22%之间,异庚烷值分布在2.2~5.0之间。生物气不仅在CH4、C2H6碳同位素组成上与低熟气存在明显的差别,同时在轻烃含量的参数上也存在明显的差别。 相似文献
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高H2S天然气一般被认为是硫酸盐热化学还原反应(TSR)的结果。在高温高压不饱和水蒸气条件下对天然气与硫酸镁TSR反应进行了热模拟实验研究,确定了TSR反应途径,探讨了TSR可能的地质影响因素。结果表明,天然气与硫酸镁反应主要生成MgO、H2S、CO2及焦炭等产物,随着模拟温度升高,TSR转化率逐渐增大,天然气中总烃含量减少,CH4比例逐渐增大,C2H6与C3H8 含量呈递减趋势。干燥系数与CO2含量呈明显的正相关关系,干燥系数与H2S含量以及CO2与H2S含量之间正相关性低,这可能是由于TSR不同阶段主要控制因素不同导致的。地质条件下,高硫化氢天然气的形成与演变很可能受控于温度、碳链长度、金属离子、水和硫化氢含量这几种主要因素。 相似文献
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天然气开采和集输过程中的防爆问题一直是安全控制的重点,常见的特种可燃气体(H2、H2S和CO)及惰性气体(CO2和N2)对天然气的爆炸特性有很大影响。为此,通过实验和理论模型,分析了惰性气体和特种可燃气体对CH4爆炸特性的影响规律。结果表明:①随着惰性气体含量的增加,CH4爆炸极限范围变窄,爆炸的临界氧含量值增大,爆炸的危险性降低,其中CO2比N2具有更好的爆炸抑制效果;②随着特种可燃气体含量的增多,混合可燃气的爆炸极限会向所添加特种气体的爆炸上下限逼近,明显扩大了CH4的爆炸极限范围,降低了发生爆炸的临界氧含量,增加了爆炸风险;③在有惰性气体存在的条件下,温度、压力的上升也会增加CH4的爆炸风险。该研究成果可应用于气田、煤田开发和天然气集输过程中的防爆工艺,预防和降低天然气爆炸风险,保证安全生产。 相似文献
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Ni基催化剂载体对甲烷自热重整制氢反应的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
考察了不同载体及Zr添加量对甲烷自热重整制氢反应的影响。结果表明,载体为ZrAlO时,Ni基催化剂的催化性能最好,且CH4转化率和H2收率随着反应温度的升高而增大,850 ℃时CH4转化率保持在100%,H2收率达到79%。对不同Zr添加量的Ni基催化剂XRD谱图分析结果发现,随着Zr的添加量的增加,Al2O3和NiAl2O4的衍射峰逐渐变得弥散,而ZrO2的衍射峰逐渐尖锐,且主要以四方相的亚稳态晶相存在。新生成的Zr5Al3O0.5物种占据了本可以生成NiAl2O4尖晶石的位置,提高了NiO的分散性,从而提高了催化剂的活性。 相似文献
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CH4-CO2重整反应可以将CH4和CO2两种温室气体转化为理论上n(H2)/n(CO)=1的合成气,对于高效利用天然气资源和实现双碳目标具有重要意义。该反应常用的Ni基催化剂因其成本低、活性高,具备良好的应用潜力,但较为严重的烧结和积炭问题使其容易失活,稳定性至今无法达到工业化要求。通过在Ni中添加另一种金属形成合金是一种有效地提升Ni基催化剂稳定性的方法。为了加深对Ni基合金催化剂在CH4-CO2反应中作用机制的认识,并对今后研究提供指导,对近年来Ni基合金CH4-CO2催化剂的研究进展进行了综述。适量的贵金属(Ru、Pt和Rh等)或非贵金属(Co、Fe和Cu等)掺杂均可有效提升Ni基催化剂的抗烧结和抗积炭能力。贵金属一方面本身具有优秀的活性和稳定性,另一方面可改变Ni基催化剂的表面微观性质,发挥协同作用;非贵金属则大部分本身不具备显著催化活性,主要通过形成合金改变Ni的表面性质,进而影... 相似文献
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随着温室气体CH4与CO2排放量的逐年增加,全球气温上升、全球变暖加剧。CH4-CO2重整(CRM)能够有效降低温室气体的排放量,且重整产物为合成气(CO和H2),能提高碳资源的利用率。通过CRM装置完成了反应过程及产物分析,结合流体仿真软件Fluent与化工模拟软件Chemkin模拟揭示了等离子体作用下CRM制合成气反应过程中进料速率、进料比(n(CO2):n(CH4))及等离子体功率对反应器内部温度场与浓度场分布的影响规律。结果表明,随着进料速率提高,物流在反应器内涡流作用加剧,导致反应器底部温度变高,CH4所参与副反应的平衡向正方向移动,参与主反应的CH4减少,对CO、H2的选择性降低。相同进料速率下,进料比越大,目标产物产量越高,过量的CO2发生副反应,导致CO的增量大于H2的增量。大功率等离子体提供的高温环境会促进C... 相似文献
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根据某炼油厂天然气蒸汽重整制氢装置生产运行数据,归纳拟合得到装置制氢成本模型及装置综合能耗模型,进一步采用Aspen Plus进行工艺过程数学建模,从反应机理角度实现装置关键物料消耗的量化计算。以研究开发的模型为后台,利用Matlab GUI开发了制氢装置原料优化分析系统,为企业优选制氢原料提供理论计算依据。对炼油厂制氢装置工艺过程进行模拟,计算结果与装置实际运行数据的偏差±10%,满足工程计算要求,并进行关键参数灵敏度分析;考察不同原料对装置制氢成本的影响,原料价格、氢碳比、理论产氢率是影响制氢成本的主要因素;研究不同原料对装置综合能耗的影响,以天然气、PSA解吸气作制氢原料时,装置综合能耗相对较低,焦化干气及催化干气作制氢原料时,综合能耗相对较高。 相似文献
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南海北部大陆架Y盆地天然气中N2成因及气源剖析与探讨 总被引:3,自引:2,他引:1
Y盆地天然气中普遍含有非烃N2和CO2,且N2含量与无机CO2总体呈相互消长关系,而与CH4为主的烃类气正相关。非烃N2依据其含量可划分为低含N2(N2<10%)、含N2(N2=10%~15%)和富(高)N2天然气(N2>15%)等三类,而N2成因则根据其地质地球化学特征及伴生稀有气体同位素特点,可将其综合判识为大气成因、壳源有机成因及壳源有机―无机混合成因等三种成因类型。N2总体分布特征多具有平面上分区分块、剖面上集中富集于400~1600m的浅层或超浅层的特点。N2与CO2及烃类气的共生组合关系,常常具有有机成因的富N2天然气与低含量有机CO2及高含量CH4为主的烃类气伴生,而有机―无机混合成因的低含N2、含N2天然气则多与高含量无机CO2及部分CH4为主烃类气并存的组合特征。很显然,这种共生组合关系决定了N2的成因及气源构成特点。因此,基于N2成因类型及与CO2及烃类气的共生组合关系和分布特征,结合地质地球化学的综合分析研究,可以综合判识N2气源。 相似文献
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利用PVT装置开展了不同CO2 含量下CO2 —烃—水体系在不同条件下气水互溶特性实验,研究气藏注CO2 封存过程中CO2 —烃—水体系互溶规律。结果表明,相同温度压力下,随CO2 的不断注入,气相中CO2 含量和水蒸汽含量不断增加,液相中CO2 在水中的溶解度越大,CH4 溶解度越小,地层条件下CO 含量为68%物质的量的气样比CO2 含量为23%物质的量的气样的CO2 溶解度增加1.116%物质的量,而CH4 的溶解度减小0.13% 物质的量。CO2 和CH4 在水中的溶解度均随压力升高而增大,随温度升高而减小;在CO2 临界点附近,CO2 在水中的溶解度变化显著,40℃下CO2 含量为23%物质的量的气样的CO2 溶解度6~9MPa增加了0.138% 物质的量,而9—12 MPa仅增加0.092% 物质的量,且压力越大增加量越小。高温低压时受水蒸发作用影响,气相中CO2 及CH4 含量随温度升高急剧降低,随压力升高缓慢上升,当压力高18MPa后,气相中CO2及CH4 含量基本保持不变。 相似文献
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长期以来,在石油地质研究领域对CO2与CH4的转化关系及其转化成因尚无统一的定论。一般只将CO2作为生油还原环境的参数指标之一。因此在油气田勘探研究中,常将CO2在储存空间的保存完好性作为判定生、储油气层保存完好性的指标,这样CO2在油气田勘探阶段中仅作为寻找油气藏的一个线索。但在如下几种条件:①存在CO2催化剂(触媒剂);②存在H2及H2的化合物;③具备一定的温度和压力条件;④处于特定的保存条件下,则CO2可以转化为CH4及烃类,或者CH4及烃类能够转化为CO2。由此认为,CO2可作为勘探开发大气田的指示气体,而且在发现有高含量和高产量的CO2气井地区内,有可能勘探到丰富的天然气资源。 相似文献
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He气在天然气藏中的含量很低,一般小于01%.它既有重要的工业价值,又是天然气尤其是非烃类天然气成因的重要区分标志.济阳坳陷花沟地区上第三系明化镇组(Nm)发现的花501气藏,He气含量达3.08%.气藏中气体成分复杂,既有以N2和CO2气为主的非烃类气层,又有以CH4为主的气层,是一个多元复合成因的特殊气藏.δ13CCO2=-8.3‰,3He/4He=447×10-6,这些代表性指标表明N2、CO2和He等非烃气主要是幔源成因;δ13C1=-48.8‰,表明CH4气是下第三系生成的有机成因的油型气.气藏位于济阳坳陷和鲁西隆起的结合部,受高青断层这一中生界以来长期活动的深大断裂控制,与多期次岩浆活动密切相关.CH4气层与N2、CO2及He气等非烃气层是两期成藏的产物.CH4聚集成藏早,而高含He的非烃类气的聚集成藏发生在距今3Ma以内. 相似文献
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利用实验室规模流化床气化反应器,考察了造纸黑液对石油焦水蒸气气化反应的催化效果,并分析了其催化反应机理。结果表明,造纸黑液不仅能显著提高石油焦的气化反应活性,还能大幅提高气化气中H2的含量。脱水黑液添加量为黑液与石油焦质量之和的10%时催化效果较好,达到相同气化反应速率时的反应温度比纯石油焦气化低200℃左右;在相同反应温度下提高气化反应速率5倍左右,可提高气化气中H2体积分数约8百分点。黑液中的碱金属活性组分能够破坏石油焦中的C=C芳香结构,同时与石油焦中的碳结合生成活性较高的碳氧复合物C(O),从而提高气化反应速率;碱金属还促进了水煤气变换和CH4水蒸气重整反应,使得H2的生成量增多。因此,造纸黑液是一种有效的石油焦气化生产富氢合成气的催化剂。 相似文献
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为了提高甲醇重整制氢的产氢率和热量利用率,以甲醇水蒸气重整制氢为研究对象,提出了耦合余热循环的甲醇水蒸气重整制氢工艺流程,采用Aspen Plus模拟软件建立热力学模型。以CaO为CO2吸附剂,对吸附性增强的耦合余热循环的甲醇水蒸气重整制氢体系进行热力学分析,从单因素和双因素综合考虑,分析了压力、温度、n(H2O)/n(CH3OH)、和n(CaO)/n(CH3OH)对重整气的影响规律,从而确定最优操作参数。结果表明,最优反应温度为230~250℃,压力为100~200 kPa,n(H2O)/n(CH3OH)为1.3,n(CaO)/n(CH3OH)为0.8;与常规甲醇水蒸气重整制氢相比,耦合余热循环的甲醇水蒸气重整制氢体系的热量利用率显著提高,产氢率提高4.37%,甲醇转化率提高5.42%,二氧化碳含量降低42.79%。 相似文献