甲烷直接催化脱氢转化为芳烃和氢新反应的研究

甲烷是天然气和煤层气的主要组分。长期以来,甲烷直接催化转化制备高品质液体燃料和化学品一直是化学研究的热点和前沿课题。大连化学物理研究所的甲烷直接催化脱氢转化为芳烃和氢,该研究成果获得2005年国家自然科学奖二等奖,这在天然气和煤层气利用方面具有重大意义。研究人员找到了一种甲烷碳-氢键活化的新模式,避免了二氧化碳的排放,使甲烷转化为芳烃,也就是苯,一种基础化工原料,同时生成清洁新能源氢。     

国外动态

国外动态由水中ＣＯ２生产甲烷和醋酸日本群马大学研究人员发明了一种从溶于水中的ＣＯ２制取甲烷和醋酸的方法，新方法使用带有固定厌氧菌的电极。固定在电极上的细菌能在湖底生存，在缺氧的氢和ＣＯ２环境中生长，并在代谢的最后阶段产生甲烷或醋酸。在带有电解电极和送...     

美开发出新型燃料催化剂或将推动甲烷燃料电池走向实用

正美国佐治亚理工学院材料科学与工程学院的研究人员在"自然能源"杂志发表的一项新研究中,详细介绍了他们如何在新发明的燃料催化剂的帮助下重新构想整个燃料电池。该催化剂通过使用价格便宜、易得的甲烷制造氢燃料电池,同时通过改进电池,冷却了甲烷燃料电池中常见的沸腾操作温度。甲烷燃料电池通常需要750～1000℃的温度才能运行,     

德国开发无二氧化碳排放的甲烷制氢技术

<正>德国Karlsruhe技术研究所(KIT)与先进可持续研究所(IASS)在开展一项名为"无二氧化碳排放的甲烷燃烧"的研究项目。该无二氧化碳的氢生产技术,通过在高温的鼓泡塔反应器热分解甲烷实现。反应塔填充有加热到1000℃的液体金属。     

低损失率脱除碳氧化物生产燃料电池氢的技术应用

为解决燃料电池氢资源紧缺问题,某炼化公司拓展了低温甲烷化技术的应用,将该技术用于脱除工业氢中碳氧化物,生产燃料电池氢,率先在国内通过该工艺产出燃料电池氢,解决了燃料电池氢资源“瓶颈”,取得了良好的社会效益和经济效益。与普遍使用的PSA法生产燃料电池氢相比,采用低温甲烷化技术可降低氢损失率约20％,节省投资70％,按产氢3 000 m³/h规模测算可降本增效490万元/a。在副产氢资源不足而需通过制氢来满足全厂氢气平衡的情况下,以制氢装置所产工业氢为原料,利用低温甲烷化技术生产燃料电池氢具有一定的优势和合理性。     

航煤加氢装置存在的问题及解决措施

针对中国石油云南石化公司140万t/a航煤加氢装置运行初期出现的产品铜片腐蚀不合格、精制航煤闪点较高的问题,对循环氢脱硫系统和分馏塔操作参数进行了调整。结果表明:采用柴油加工方案时,需将循环氢中硫化氢体积浓度控制在500~1 000 mL/m~3,此时柴油调和组分的铜片腐蚀合格;调整分馏塔回流量为4.0~5.0 t/h,不凝汽外排量为80~100 m~3/h,产品铜片腐蚀合格。采用3#喷气燃料加工方案时,将分馏塔压力由0.22 MPa提高到0.25 MPa,塔底温度升至约247℃,此时精制航煤铜片腐蚀全部达到1 a,并且闪点控制在要求范围内。     

氢气和天然气在静态混合器中的掺混模拟

在氢能的众多输送方式中，将一定比例的氢气掺入天然气中并利用在役天然气管网进行输送，是一种经济高效的输氢方式。氢气和天然气的掺混均匀度直接影响到后续掺氢天然气的燃烧特性和用气安全，其中随动流量掺氢设备中的静态混合器是氢气和天然气的主要掺混场所，其有效性决定了混合气体的掺混均匀度。为此，采用数值模拟方法研究了氢气和甲烷在随动流量掺氢设备中不同类型静态混合器内和不同工况下的掺混过程，分析了静态混合器压力、掺氢比、气体流速、扰流元件类型、导流元件进气方向等主要因素对氢气和甲烷掺混效果的影响。研究结果表明：(1)静态混合器压力、掺氢比和流速的增大会提升氢气和甲烷的掺混均匀度，但影响较小；(2)扰流元件对掺混均匀度具有决定性作用，相同工况下LPD型静态混合器具有最好的气体混合效果，可基本实现氢气和甲烷完全混合；(3)当扰流元件合理布置时，导流元件的氢气进气方向对掺混均匀度几乎无影响。结论认为，该研究结果可为城镇掺氢天然气管网输送中氢气与天然气的高均匀度掺混技术提供技术参考，有助于氢能产业的快速安全发展。     

镍催化剂上甲烷化反应的压力效应本质

在反应条件，甲烷比催化剂上吸附的ＣＯ和Ｈ＿２都可分为可逆与不可逆吸附两类。甲烷的生成是可逆吸附氢与不可逆吸附ＣＯ作用的结果，可逆吸附ＣＯ只与生成乙烷等到产物有关。随着体系中氢分压的增加催化剂表面上可逆氢浓度增加，不可逆吸附ＣＯ则在较低一氧化碳分压下，吸附量先有所增加，后维持一恒定量。动力学研究结果表明，镍催化剂上甲烷化反应速率主要决定于表面不可逆ＣＯ浓度，因此镍催化剂上甲烷化反应无需加压进行。从而揭示了甲烷化反应的压力效应本质。     

美专家发现细菌生成甲烷的关键机制

<正>甲烷细菌是能够产生可燃气体甲烷的一种微生物。美国斯坦福大学的科学家日前发现了这种细菌在制造甲烷时吸取电子、代谢二氧化碳的关键机制。这一成果有望为建立"微生物工厂",生产可再生生物燃料提供新途径。作为沼气的主要成分,甲烷是供暖和发电的重要燃料。甲烷细菌通常生活在沉积物和污泥中,那里的有机物分解或细菌发酵会产生氢和其他分子。甲烷细菌能借助这些氢及其他物质分子吸取电子,进而用电子与周边环境的二氧化碳发生代谢反应,维持自身生命。在这一代谢过程中会生成甲烷。     

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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。     

富甲烷气自热转化催化剂及工艺条件研究

在固定床反应器中,对适合富甲烷气自热转化要求的Ni/α-Al2O3催化剂进行了一系列的工艺条件试验,考察了温度、压力、空速、水碳比和氧碳比对甲烷转化率、氢收率和CO选择性的影响,并进行了120h的寿命试验。结果显示,在甲烷空速GHSV=2000h-1,nH2O/nCH4=1.0,nO2/nCH4=0.6,P=0.5MPa,T=1073K的条件下,甲烷转化率、氢收率和CO选择性分别一直保持在96.7%、70.8%和62.4%左右,以上结果表明该催化剂具有很好的稳定性和较高的活性。     

焦炉煤气补转炉气甲烷化制LNG及富氢尾气制液氨装置投产

正日前,采用西南化工研究设计院有限公司专利技术的河北中翔能源有限公司12万m~3/h焦炉煤气补转炉气甲烷化制LNG及富氢尾气制液氨装置顺利投产。该装置是第6套采用西南院焦炉煤气甲烷化制天然气技术的工业装置,为目前单套处理能力全球最大。装置工艺流程短,操作控制简单,能耗低,并且系统压降小、甲烷化单元无氨副反应,甲烷化转     

动态简讯

美开发新型变换催化剂美国俄亥俄州立大学的工程师们开发了一种新型的不含有害金属铬的水煤气变换制氢催化剂,该催化剂由铁、铝和其它金属组成,性能比工业上使用的催化剂好25%。尽管该催化剂尚处于早期试验阶段,但可被认为是走向煤制氢(尤其是大型煤气化制氢)为氢燃料电池等供氢的重要一步。动态简讯由甲烷生产PHB新工艺日本大阪瓦斯公司开发出一种由甲烷通过微生物生产可生物降解多羟基丁酯(PHB)的大规模生产技术。该聚合物具有与聚碳酸酯和聚丙烯相当的耐用性和耐热性。此外,可实现连续生产。这种新树脂用于食品容器和食品包装,可以和…     

新型裂解汽油一段加氢催化剂的研制

研究了一种用于裂解汽油一段选择加氢的催化剂。该催化剂以钯为活性组分,改性Al2O3为载体。进行了1000h的稳定性试验。试验结果表明:在氢分压4.5MPa,氢油体积比100:1,低温(入口温度0～45℃),高空速(3～5h-1新鲜原料)的工艺条件下,加氢产品双烯值始终<2.0克碘/100克油,催化剂的活性、稳定性较好。     

使用微波辅助甲烷分解制富氢燃料的方法和系统

一种生产富氢燃料的方法,包括提供甲烷气流和催化剂;使用微波辐射对催化剂和甲烷气体进行加热,而不是对反应器器壁加热;使甲烷气体通过催化剂上方,控制微波能量生产所需组成的产品气体。一种制富氢燃料的系统,包括一个甲烷气体源、一个含催化反应器和用于加热催化剂的微波源。     

煤发酵制生物氢和甲烷的模拟实验

为查明煤发酵制生物氢和甲烷,以及连续发酵产氢产甲烷的最佳产气条件,以河南省鹤壁四矿的瘦煤为发酵底物,分别利用自主研发的产氢培养基和产甲烷培养基富集地层水中的混合菌群,并以其为接种物,分析了在不同条件下生物氢气和生物甲烷的生成量,并利用发酵产氢后的废料为基底,使用不同方法进行处理,研究了生物甲烷的生成量。实验结果表明:①发酵产氢最适宜的初始pH值在6.0左右;②金属离子络合剂EDTA二钠可显著提高氢气产率,当EDTA二钠浓度为2.0g/L时,氢气产率达到最大值;③产甲烷发酵时,将白腐菌液和富集培养后的地层水菌液同时作为接种物时的甲烷产率最高;④向产氢后的废料中补加碱液以及新鲜地层水,均可实现废料再生甲烷,且直接补碱液时的甲烷产率更高;⑤相比于单独发酵产甲烷工艺,连续产氢产甲烷工艺可获得更高的甲烷浓度和甲烷产率。该成果为微生物采煤技术提供了实验依据。     

膜分离法与深冷法联合用于催化裂化干气的氢烃分离

本文提出了一个新的催化裂化干气氢烃分离工艺流程─膜分离与深冷分离联合的工艺流程。该工艺利用膜分离法回收干气中绝大部分的氢气，使干气中其余组分得以富集，可提高脱甲烷塔塔顶气的露点，降低脱甲烷塔的能耗和乙烯损失；所得富氢可直接作为加氢原料气。本文给出了膜分离单元工艺流程，并举例测算了膜分离单元的工艺数据。     

膜分离法与深冷却联合用于催化裂化干气的氢烃分离

本文提出了一个新的催化裂化干气氢烃分离工艺流程－膜分离与深冷分离联合的工艺流程。该工艺利用膜分离法回收干气中绝大部分的氢气，使干气中其余组分得以富集，可提高脱甲烷塔塔顶气的露点，降低脱甲烷塔的能耗和乙烯损失；所得富氢可直接作为加氢原料气。本文给出了膜分离单元工艺流程，并举例测算了膜分离单元的工艺数据。     

一种检测金属表面裂缝的新方法

俄罗斯最近研究出一种新方法。可准确有效地检测出金属材料表面存在的微小裂缝这种方法是通过检测金属表面氢的含量来发现微小裂缝。由于氢具有容易穿人金属缝隙的特性，通过测量金属材料表面附近氢的含量，即可判断出金属表面是否存在裂缝等缺陷，根据这一原理，俄研究人员已制造出一种化学检测器，     

甲烷制取汽油的加工过程

甲烷作为一种燃料普遍应用于世界．但由于甲烷的储运困难．至今在开发上仍受到限制。如果将甲烷作为运载工具的燃料．需要用加压法或冷凝法装罐使用．这种使用方法设备故障率高．特别是加油操作时具有极大的危险性。解决甲烷储运及使用的可靠方法是将其转化成液体燃料．如合成甲醇式汽油，这种液体燃料即易储藏运输，又可使用于现有燃油设备（运载工具）上。故而．甲烷合成汽油一直是当今世界亟待解决的难题之一。这里介绍一种甲烷二步法合成汽油的新方法．它具有起出其他C1利用的明显优势。这种加工方法包括两个连续反应．再一个反应步都…