碳科学公司开发二氧化碳使甲烷重整的催化剂技术

美国碳科学公司（Carbon Sciences Inc.,CSI）于2010年12月28日宣布,开发利用二氧化碳使甲烷重整转化为汽油和其他易用燃料的的催化剂技术,该公司已与加拿大Saskatchewan大学（UOS）签约专利转让协议,该催化剂技术可使甲烷与CO₂进行干法重整,CO₂是碳科学公司产品平台的关键成分。     

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     

低温等离子体协同磷化镍催化甲烷干重整反应性能

分别采用化学镀法和浸渍法制备Ni₃P/SiO₂和Ni/SiO₂催化剂,并将其与介质阻挡放电等离子体协同催化甲烷干重整制合成气(H₂+CO)反应。对所制备的催化剂进行X射线粉末衍射、X射线光电能谱、N₂物理吸附-脱附和CO₂程序升温脱附表征和催化甲烷干重整性能评价。相较于Ni/SiO₂,Ni₃P/SiO₂具有更大的比表面积和更多缺电子态的Ni^δ+位点,以及对CO₂较强的吸附能力。催化性能评价结果表明,当等离子体输出功率20 W时,Ni₃P/SiO₂具有比Ni/SiO₂更优的甲烷干重整催化活性和稳定性,这可能是Ni₃P/SiO₂表面较多的Ni^δ+位点促进了反应物分子的吸附活化。对Ni₃P/SiO     

CO2甲烷化催化剂CeO2-Ni/Al2O3的制备及性能

 以Ni-Al水滑石为前驱体,采用水热合成法,制备了不同CeO₂含量的αCeO₂-Ni/Al₂O₃催化剂,通过XRD、N₂吸附-脱附、CO₂-TPD和原位漫反射红外分析(DRIFT)等手段,表征了制备催化剂的微观结构和物化性质,评价了其对CO₂甲烷化反应的催化活性及稳定性,并进一步研究其催化CO₂甲烷化反应的机理。结果表明：制备催化剂主要为介孔结构,表面有较多的弱碱和中强碱性位点;CeO₂的适量引入可提高Ni-Al₂O₃催化剂低温催化CO₂甲烷化的活性,其中以CeO₂负载摩尔分数5%的催化剂性能最好,在250 ℃时,CO₂转化率可达91%,CH₄选择性可达100%,且经120 h的稳定性测试后,活性无明显下降;CO₂甲烷化时,催化剂表面产生中间产物甲酸盐和双齿碳酸盐,其有利于CH₄的生成。     

冷等离子体耦合MoxC-Ni/Al2O3催化剂用于甲烷水汽重整制氢反应

甲烷水汽重整反应是目前工业制氢的主要过程之一，其中提升Ni基催化剂的抗积炭和抗烧结能力以及降低重整操作温度是该工艺的关键。通过将Mo_xC与Ni/Al₂O₃机械混合制备了Mo_xC-Ni/Al₂O₃双功能催化剂(Mo_xC-NiAl),即Ni解离CH₄,Mo_xC活化H₂O,同时耦合冷等离子体，系统地研究了Mo_xC助剂的加入对催化剂结构、等离子体放电性质(放电功率、有效电容)、催化性能的影响，并通过XRD、Raman、TEM等多种表征方法探究了催化剂的失活机制。研究表明，Mo_xC助剂的加入不仅有效促进金属Ni的再分散，提升催化剂的抗烧结能力，还提高了催化剂的有效电容和放电功率，有助于催化剂活性的提高。与传统Ni/Al₂O₃催化剂相比，无额外热源加热条件下，Mo₂C-Ni...     

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。     

等离子体作用下CH4-CO2重整制取合成气工艺过程数值模拟

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...     

炼化企业二氧化碳排放核算与碳减排探讨

为掌握某炼化企业碳排放情况,制定减排措施,参照相关指南核算了该企业的年度二氧化碳(CO₂)排放量,范围包括发电设施和石油化工装置。对于CO₂排放占比较多的工艺过程,采取或规划了高效合理的减排措施,包括开展CO₂捕集纯化侧线试验、建设燃煤烟气CO₂捕集示范装置、研发及应用一氧化二氮(N₂O)分解催化剂以及提高装置电气化率等。降碳措施的实施,直接或间接地降低了企业的CO₂排放量,促进了低碳环保、节能降耗、提质增效工作的开展,可为同类企业提供参考。     

南海富CO2天然气分类利用技术

南海丰富的天然气资源普遍具有CO₂含量高(20%～80%)的特点,现有工艺只适宜于加工CO₂含量相对较低的天然气资源,且过程中均有大量CO₂排放,碳资源利用率较低,在一定程度上限制了南海大气田的大规模开发利用。本文介绍了南海富CO₂天然气脱碳后商用及尿素和甲醇等化工利用两方面的现状,基于南海天然气的组成特点,提出了按CO₂含量小于20%、20%～30%、大于30%的3种区间,分别采用脱碳+海洋封存、CO₂捕集+化工利用、CH₄-CO₂干重整+费托合成方案的分类利用新思路,并介绍了CH₄-CO₂干重整、CO₂捕集、 CO₂海洋封存、 CO₂矿化、CO₂化工利用等南海富CO₂天然气分类利用核心技术以及中国海油在这5类核心技术方面的研究进展。本文研究有助于推动富CO<...     

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。     

等离子体协同Co/ZSM-5催化CO2加氢制低碳烃

采用浸渍法制备了负载型Co基催化剂,并在介质阻挡放电低温等离子体反应器中研究了其对CO₂加氢转化生成低碳烃反应的催化性能,考察了载体、Co负载量,以及催化助剂对催化剂性能的影响,探讨了催化剂活性相、等离子体与催化剂的协同作用机理,分析了在等离子体体系中CO₂加氢制低碳烃可能的反应路径。结果表明,在介质阻挡放电反应器中,等离子体与Co基催化剂具有显著协同作用,在常压、低温下,CO₂加氢可生成一定量的C₂~C₄低碳烃。以Co质量分数为15%的Co/ZSM-5为催化剂时,CO₂转化率达45.0%;C₂~C₄选择性为13.7%。催化助剂Ni的加入可以进一步提高CO2的转化率和C2~C4的选择性。当Ni-Co/ZSM-5催化剂中m(Co)/m(Ni)为4∶1时,C₂~C₄转化率达52.3%,C₂~C₄选择性达17.9%。     

CO2驱油及其地震监测技术的国内外研究现状

CO₂ 驱油是通过注气井将液态 CO₂ 注入到地下储层,进而驱替油气到生产井的一项特殊采油技术,它不仅能提高采收率,而且还可以封存 CO₂,减少碳排放,对环境保护和油田生产具有双重效益。 结合课题研究,在文献调研的基础上,阐述了 CO₂ 驱油技术的基本原理,总结了 CO₂ 驱油技术的国内外发展现状,对 CO₂ 驱油关键技术进行了分析,并重点对时移地震、井间地震、微地震、VSP 及 AVO 等 CO₂ 驱油地震监测技术进行了讨论,为 CO₂ 驱油技术的应用提供了依据。     

CO2与甲醇直接合成碳酸二甲酯的催化剂研究进展

以CO₂与甲醇为原料直接合成绿色环保中间体碳酸二甲酯(DMC),不仅符合绿色化学发展的需求,还使CO₂得到资源化利用。为了将研究范围转向工业化,开发高效催化剂是DMC未来开发的重点。综述了CO₂与甲醇直接合成碳酸二甲酯催化体系的研究进展,介绍了不同类型催化剂的反应活性,主要包括金属碳酸盐、金属氧化物催化剂、负载型催化剂、金属配合物催化剂、离子液体催化剂、电合成法催化剂,为直接高效合成DMC提供参考。     

Ni/Mo/MgAl(O)催化甲烷干重整制合成气的研究

通过焙烧由共沉淀法制备的NiMgAl-Mo₇O₂₄^6-类水滑石,制备了一系列不同MoO₃质量分数(0、10%、15%、20%、25%和30%)的Ni/Mo/MgAl(O)复合氧化物催化剂。将该催化剂用于甲烷干重整(DRM)反应中,并研究了MoO₃的含量对催化剂性能的影响。借助XRD、BET、H₂-TPR、CO化学吸附、CO₂-TPD以及O₂-TPO等表征手段研究了催化剂结构和性能之间的关系。结果表明,催化剂的催化活性和抗积炭性能与MoO₃含量有关,当MoO₃的负载量为15%时,催化剂的催化活性和稳定性最佳,其在GHSV=60000 mL/(g·h),800℃反应57 h后,甲烷转化率仍维持在66%以上。较大的比表面积、强的金属与载体作用力、较高的金属分散度、适量的酸性和碱性位点数以及Ni-Mo双金属合金的协同作用,使得催化剂具有较好的催化活性和较强的抗积炭能力。     

南海北部二氧化碳对天然气水合物形成与分布的影响

南海北部天然气富含CO₂等非烃气体,非烃气体对于水合物既有建设性,也有破坏性。含CO₂的天然气向上运移渗漏到浅层,条件适当时,CO₂可作为碳源,被还原成CH₄,在浅层形成水合物成藏。选取南海北部的几组不同CO₂、N₂含量的气体组分进行的实验表明,含CO₂的天然气形成水合物的温度比纯甲烷水合物要高,致使水合物的赋存深度增加,从而拓展了水合物稳定带的厚度。高含CO₂的天然气藏发生强渗漏并运移至上覆甲烷水合物层时,CO₂可能会置换甲烷水合物中的甲烷,使原有的水合物矿藏遭受破坏或甲烷饱和度下降。      

某油田联合站污水余热利用研究

原油集输系统中的热化学沉降脱水,需要将原油温度升高,这一过程将消耗大量能源,其燃料主要为天然气,加热产生大量的CO₂。文中通过对某油田联合站生产流程研究分析,同时结合站内用热情况,确定采用压缩式热泵替代现有燃气加热炉技术路线,用于冬季采暖和一段原油加热。项目实施后,每年可节能源8 932×10⁴MJ,折合标煤减少3 481.8 t,减少CO₂排放2 024.5 t,每年可节省能源消耗费用651.8万元,节能减排效果显著,该研究对油田联合站清洁能源替代,减少CO₂排放具有重要意义。     

稠油热采伴生气脱硫脱碳回收工艺研究及应用

对伴生气组分分析，通过运用先进成熟的脱硫及CCUS技术，降低稠油热采伴生气处理成本，解决非甲烷总烃超标问题，实现绿色低碳发展。调整地面脱硫系统布局，将分散干法脱硫点优化为集中湿法脱硫处理站，伴生气通过络合铁工艺脱硫后，进入分子筛脱重烃，采用变压吸附(PSA)脱碳后得到富甲烷气进天然气管网，富CO₂气增压后回注地层驱油。最终停运28个脱硫点，干法脱硫装置作为备用设施，解决了由于频繁更换脱硫剂导致脱硫成本过高的问题，处理后的伴生气全部回收利用。降低伴生气脱硫处理成本，脱碳后回收燃料气350×10⁴m³/a，对伴生气中CO₂捕集提纯，埋存协同驱油提高采收率，减少CO₂排放，取得良好的经济效益。     

Cu基甲醇合成催化剂在两种模拟工业合成气中反应的结构变化及稳定性研究

不同原料转化得到的合成气的CO₂含量有明显差异，但均能通过传统甲醇催化剂的催化反应来制甲醇。为了研究不同CO₂含量的合成气对催化剂结构和性能稳定性的影响，采用模拟煤气化和天然气转化制成的合成气，在工业尺寸的列管式夹套反应器上进行了甲醇合成反应，研究了原颗粒工业催化剂在使用前后微观粒子和催化剂性能稳定性的变化。结果表明，5种原颗粒工业催化剂使用前后的Cu和ZnO晶粒尺寸均增大，且在模拟天然气转化制成的合成气条件下，催化剂中Cu和ZnO晶粒尺寸增大速率更快，催化剂整体性能的发挥受到限制，不利于保持催化剂性能的稳定。高CO₂含量更容易破坏Cu⁺的稳定性，并且导致Zn物种形态的转变。     

国内大规模MDEA脱碳技术在中海油成功应用——以中海油东方天然气处理厂为例

中国海洋石油总公司（以下简称中海油）近年来为开发在南中国海发现的一批高含CO₂的天然气田,通过与国内相关单位联合攻关并消化吸收国外MDEA溶液脱除CO₂技术,依靠自身及国内力量,在海南省东方市建成了国内大规模的MDEA脱除CO₂装置。具有MDEA贫液、半贫液二段吸收,减压、汽提二次解吸再生特点的CO₂脱除工艺流程不仅降低了装置投资,而且具有高CO₂净化度、低能耗和溶剂损失少等优势,该装置年平均稳定完好运行达350天,净化气质CO₂含量小于1.5%,完全满足下游用户对气质的要求。经多年实际运行证明,该技术应用于大规模CO₂脱除装置是合理和可行的,近年来在中海油已得到广泛应用。     

等离激元光催化CO2转化催化剂研究进展

CO₂的资源化利用对实现碳循环意义重大。在众多CO₂化学利用手段中，光催化CO₂转化被认为是最为绿色和清洁的方案，但受限于较低的反应转化效率，尚未能取得大规模应用。等离激元光催化剂可利用表面等离激元共振现象，有效应对C==O键活化困难、光能利用不足和光生载流子寿命短等问题，提高CO₂的转化效率和产物选择性。为了促进光催化CO₂转化技术的商业化进程，等离激元光催化CO₂转化催化剂的性能仍有待进一步改进。通过介绍等离激元光催化CO₂转化的机理和梳理讨论近年等离激元光催化CO₂转化催化剂的研究进展，总结了等离激元光催化CO₂转化催化剂的设计思路与调控手段，强调了提高反应转化效率和降低催化剂成本的重要性，指出了未来该催化剂的研究和发展方向。