不同支撑材料对Na-Mn2O3载氧体化学链甲烷氧化偶联性能的影响

采用浸渍法制备了3种具有稳定多孔结构的支撑材料(SiO₂,Mg O,TiO₂)负载的Na-Mn₂O₃载氧体,采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、H₂-TPR等方法对载氧体的微观结构进行表征,研究了不同还原温度下各种支撑材料对Na-Mn₂O₃载氧体化学链甲烷氧化偶联性能的影响。实验结果表明,支撑材料主要影响载氧体的催化活性和储氧能力,SiO₂比MgO和TiO₂具有更发达的孔结构和更高的比表面积,Na-Mn₂O₃/Si O₂的催化性能最佳,在800℃下C₂选择性达74.25%、C₂产率为14.12%;Na-Mn₂O₃/SiO₂和Na-Mn₂O₃/MgO具有较...     

CoFe2O4氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气的热力学分析

利用CoFe2O4氧载体四氢呋喃部分氧化制备合成气,采用Gibbs自由能最小化法对CoFe2O4氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气反应进行热力学平衡计算,考察了反应温度、氧燃比和水燃比对CoFe2O4氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气反应产物的影响.实验结果表明,温度对CoFe2O4氧载体四氢呋喃部分氧化制合成气反应有显著影响...     

甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展

介绍了甲烷催化部分氧化制合成气的研究现状,综述了甲烷催化部分氧化制的反应热力学、动力学、反应机理、催化剂研制等方面的研究进展,重点对催化剂的活性组分、助剂和载体进行了评述。认为助剂的掺杂改性和加强活性组分与载体之间相互作用是提高催化剂活性和稳定性的关键。     

甲烷化学链重整制合成气用氧载体的研究进展

甲烷化学链重整(CLR)技术是利用固体氧载体中的晶格氧代替气相氧与甲烷反应制取合成气,不仅能够避免CH_4/O_2混合带来的爆炸风险,还能够大幅提高合成气的选择性,且合成气n(H_2)/n(CO)比例接近理想值(～2),而开发具有高循环稳定性、高氧化还原活性、价格低廉且环境友好的氧载体是CLR的关键。本文总结了国内目前化学链重整技术的基本原理、特点和应用于CLR技术中氧载体的研究现状。发现化学链重整中以过渡金属氧载体(Ni、Fe、Cu、Co)为主,目前的氧载体研究重点主要是复合金属氧载体(钙钛矿型氧载体、CeO_2类氧载体、六铝酸盐类氧载体),今后的研究重点是如何提高氧载体的反应性能。最后,提出可通过形貌调控、不同离子取代或与其他金属氧化物复合等手段来提高氧载体的CLR性能,并指出CLR研究开发在今后有待加强的研究方向。     

直接球磨法制备铈基载氧体用于甲烷化学链重整制合成气性能研究

采用直接球磨法和共沉淀法制备了Ce_7Fe_3O_δ载氧体,并用直接球磨法制备了不同Ce、Fe、Cu比例的铈铁铜载氧体,对载氧体进行H_2-TPR、XRD表征。在固定床反应器中,考察了制备方法、铜掺杂量对氧载体在甲烷化学链重整制合成气中的性能的影响。结果显示,在恒温实验中,与共沉淀法相比,直接球磨法制备的Ce_7Fe_3O_δ载氧体有较好的反应活性,其CO选择性达到最大90%。与Ce_7Fe_3O_δ载氧体相比,添加铜之后复合载氧体晶格氧的释放速率、CH_4转化率、CO选择性均得到提高,其中Ce_7Fe_3Cu_(0.5)O_δ载氧体具有较好的反应活性。直接球磨法制备的Ce_7Fe_3Cu_(0.5)O_δ载氧体经过5次循环反应后,表现出较好的反应活性和稳定性,其CO平均选择性保持在80%左右。     

混合导体透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气研究进展

介绍了混合导体透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气研究状况。对钙钛矿型透氧膜材料的结构对透氧量和稳定性的影响、透氧膜在还原性气氛下的稳定性、膜的表面修饰以及混合导体透氧膜在甲烷部分氧化制合成气的应用前景进行了评述。     

甲烷部分氧化反应制合成气的研究进展

综述了甲烷部分氧化反应制合成气的研究进展情况,重点介绍了催化剂和反应器,另外对新出现的激光促进表面反应技术和等离子体技术也进行了简单的介绍。     

基于CuMn2O4载氧体的生物质化学链气化热力学分析

建立了以CuMn2O4为载氧体、松木屑为燃料的生物质（B）化学链气化模型,对CuMn2O4载氧体和松木屑之间的化学链气化反应进行了热力学模拟。研究了气化过程中CuMn2O4载氧体的还原过程,考察了燃料反应器内载氧体与生物质摩尔比(n(O)/n(B))、反应温度、水蒸气与生物质摩尔比(n(H2O)/n(B))、CO2与生物质摩尔比(n(H2O)/n(B))等因素对气化反应的影响,分析了空气反应器内载氧体晶格氧的恢复过程。热力学分析表明：CuMn2O4在气化反应中可以提供晶格氧,有效促进松木屑的气化。CuMn2O4载氧体中的Cu和Mn组分在化学链气化反应中分别按照CuO→Cu2O→Cu和Mn2O3→Mn3O4→MnO的顺序逐级被还原,并且Mn2O3优先CuO被还原。以气化系统的碳转化率和合成气产量为主要评价指标,优化的反应条件为：n(O)/n(B)为0.16,反应温度为1273 K,n(H2O)/n(B)为0.40,n(CO2)/n(B)为0.20。在空气反应器内,CuMn2O4载氧体还原后失去的晶格氧经空气氧化后可以恢复到初始状态。     

载体对甲烷催化部分氧化制合成气的影响

运用固定床流动反应装置、ＴＰＲ和ＸＲＤ等手段考察了载体的晶相组成、比表面和孔结构等性质对Ｎｉ基催化剂在甲烷部分氧化制合成气中反应性能的影响。结果表明,热稳定性好、导热好的惰性材料如（Ｃａ）ＭｇＡｌ２Ｏ４等是甲烷部分氧化制合成气理想的催化剂载体。载体必须具有适当的比表面和孔结构,以利于反应物分子在催化剂表面吸附并与活性中心充分接触,同时也有利于产物分子脱附并离开催化剂表面,防止副反应（积碳反应和燃烧反应）的发生,及时把反应热移走,避免热点产生使催化剂失活。另外还发现,具有不同比表面和孔结构的催化剂具有不同的最佳空速     

基于铁酸钙载氧体的稻壳化学链气化反应特性

铁酸钙载氧体(CaFe2O4/Ca2Fe2O5,简称CF)具有弱氧化性,在化学链气化过程中对CO选择性高,且可以通过碳酸化反应捕集CO2,提高合成气的低位发热量。分别在热重分析仪和固定床反应器上对基于铁酸钙载氧体的稻壳（简称R）化学链气化反应特性进行研究,分析铁酸钙载氧体与CO2的碳酸化反应特性,考察铁酸钙载氧体与稻壳的质量比(mCF/mR)、反应温度和循环反应次数对稻壳化学链气化特性的影响,并采用XRD和SEM等手段对载氧体进行表征。结果表明：当反应温度为370~840 ℃时,铁酸钙载氧体与CO2发生碳酸化反应;当反应温度为800 ℃、mCF/mR =0.73时,反应器出口合成气的CO2产率较低,低位发热量最高;经过10次化学链循环气化反应,CaFe2O4循环再生能力良好,但铁酸钙载氧体的碳酸化反应性能下降。     

添加混合衡土Re等对甲烷部分氧化制合成气Ni/Al2O3催化剂性能的影响

采用固定床流动反应装置研究了添加不同含量的混合稀土Ｒｅ的Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化上甲烷部分氧化制合成气反应性能,用ＢＥＴ,ＸＰＳ及ＸＲＤ等手段对催化剂进行了表征。结果表明,添加适量的Ｒｅ有利于引发反应,增大催化剂的ＢＥＴ表面积,提高催化剂活性,催化剂中的ｍ（Ｎｉ）／ｍ（Ｒｅ）最佳比例为１２：７。并对部分催化剂进行了５００ｈ以上的寿命实验。     

Ni系催化剂上甲烷部分氧化制合成气

综述了在Ni系催化剂上进行甲烷部分氧化制合成气的研究进展。从载体及助剂的选择、反应机理、催化剂失活及催化剂床层的温度分布等方面介绍了Ni系催化剂的研究开发现状。并对混合导体透氧膜在反应过程中的应用进行了讨论。     

不同载体铈基催化剂部分氧化甲烷制合成气研究

研究不同载体(TiO2,MgO和Al2O3)负载的铈基催化剂在熔融盐中利用晶格氧直接部分氧化甲烷制合成气。结果表明:反应温度升高对10%CeO2/MgO催化剂的CH4转化率和H2选择性影响较小,且反应开始阶段几乎检测不到CO的存在;在反应温度825℃前10%CeO2/Al2O3催化剂的CH4转化率、H2选择性和10%CeO2/MgO催化剂相差不大,但随反应温度的升高CH4转化率、H2选择性远高于10%CeO2/MgO催化剂,并且10%CeO2/Al2O3催化剂具有最大的比表面积;10%CeO2/TiO2催化剂的活性较小,其CH4转化率、CO和H2选择性都低于10%CeO2/Al2O3催化剂。研究800℃反应温度下3种催化剂的氧化-还原循环性能,结果表明:5次循环反应后10%CeO2/MgO、10%CeO2/TiO2和10%CeO2/Al2O3催化剂均出现衰减现象,衰减程度分别为31.4%、14.8%和6%。10%CeO2/Al2O3催化剂表现出较好的热稳定性。     

固定床两段法甲烷部分氧化制合成气工艺条件及稳定性研究

介绍了固定床两段法甲烷部分氧化制合成气的新工艺,对在改性的La-Mn系钙钛矿催化剂上发生的甲烷低温燃烧进行了初步考察,比较系统地考察了温度、压力等工艺条件对两段法造气工艺的影响,结合本实验室的专利催化剂La2O3-Ni/MgAl2O4,进行了两段法工艺300 h加压稳定性实验.结果表明将甲烷低温催化燃烧与部分氧化相结合,采用分段进氧方式的两段法工艺可使甲烷与氧气的混合更偏离爆炸极限,保证了安全生产.同时利用一段甲烷燃烧放出的热量将原料预热到二段反应所需的温度,并在二段反应器中将放热的部分氧化反应与吸热的重整反应相结合,可保证整个造气过程在绝热条件下操作,有效避免了部分氧化催化剂床层飞温.高温、加压稳定性实验表明,La-Mn钙钛矿贫氧催化燃烧催化剂和部分氧化催化剂La2O3-Ni/MgAl2O4催化活性稳定,适应长周期运行.以上这一切都表明两段法造气工艺拥有良好的工业开发前景.     

以单分散硅溶胶为前体制备的Ni/SiO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气

采用空气作为氧源,研究了以单分散硅溶胶为前体用共沉淀法合成的Ni／SiO2催化剂对甲烷部分氧化制合成气的反应性能。微型固定床反应装置评价结果表明,Ni质量分数为3.76％的催化剂上甲烷部分氧化性能最佳,在800℃、V(CH4)／V(O2)=2时,甲烷转化率可以达到95.6％,H2和CO的选择性分别在99％和96％以上。当反应温度为750-800℃时,V(H2)／V(CO)可保持在2.10-2.00之间。运用TEM方法表征了硅溶胶的粒径分布,并利用BET、TPR和XRD等方法对催化剂的结构特性进行了表征。     

甲烷催化部分氧化制合成气反应器的改进

在带空气分布器的固定床反应器中,以空气为氧源,采用NiO-La2O3/MgAl2O4-α-Al2O3催化剂,进行了甲烷催化部分氧化制合成气的研究。考察了空气流量分配比(D)对催化性能、催化剂床层轴向温度分布、催化剂床层轴向原料组成和产物分布的影响。实验结果表明,D不影响催化剂床层出口处的气体组成;当D为80%时,沿催化剂床层轴向n(O2):n(甲烷)可保持在0.10～0.22,催化剂床层入口处的温升明显下降,整个催化剂床层轴向温度分布均匀,表明采用空气分布器有利于提高甲烷部分氧化反应的选择性,抑制了甲烷的完全氧化。     

甲烷空气催化部分氧化制合成气与含氮合成气制二甲醚的研究

采用常规浸渍法制备了经镧和镁改性的镍基催化剂 ,以铜锌铝甲醇合成催化剂和HZSM 5分子筛通过机械混合制备了二甲醚合成催化剂。采用固定床流动反应色谱装置研究了甲烷空气催化部分氧化制合成气的催化性能 ,同时开展了以含氮合成气制备二甲醚的研究。结果说明 ,镍基催化剂对甲烷空气部分氧化制合成气在常压下具有高的转化率 ,随压力升高 ,转化率明显下降 ,并且催化剂严重积炭 ,通过向反应体系添加H2 O和CO2 可以提高加压条件下的CH4转化率并抑制催化剂积炭 ,还可获得n(H2 ) /n(CO)接近 2的合成气 ,满足合成二甲醚的要求。采用含氮合成气制备二甲醚 ,在压力 7.0MPa ,空速 10 0 0h-1条件下 ,催化剂连续使用 2 0 0h性能基本稳定 ,CO转化率在 93%左右 ,DME选择性在 77%左右 ,DME收率在 72 %左右     

铁基载氧体在化学链制氢中的应用研究

采用柠檬酸络合法和浸渍法制备铁基载氧体CeO2-Fe2O3/LaNiO3,并将其用于化学链制氢过程中。在剂烷比2:1、进水量0.1 mL、常压的实验条件下,考察反应温度对载氧体反应性能的影响。结果表明：氢气产量随Fe负载量的增加先增大后减小,最佳负载量为15%;助剂CeO2的添加,提高了载氧体的性能,使其经过100次循环后,仍保持一定的稳定性。并且5%CeO2-15%Fe2O3/LaNiO3载氧体在固定床反应器、还原温度为800 ℃、氧化温度为800 ℃、剂烷比为2:1、进水量为0.1 mL的实验条件下连续循环100次后仍保持高活性。     

NiO/Al_2O_3上添加La_2O_3对甲烷部分氧化制合成气的影响

在固定床流动反应装置上研究了NiO/Al_2O_3催化剂及其添加La_2O_3对甲烷部分氧化制合成气的影响.主要考察了催化剂的引发温度、催化活性和积炭问题.并利用TPR和XRD技术对这些性能进行了关联.结果表明,焙烧温度升高,NiO与Al_20_3之间作用增强,使引发温度升高.添加La_20_3后削弱了Ni0与Al_2O_3的作用,形成了新相LaNiO_3,有利于引发反应.在NiO/Al_2O_3上添加2%(mass)La_2O_3则具有最佳的催化活性,并在一定程度上增加了催化剂的抗积炭能力.     

甲烷催化部分氧化制合成气研究新进展

传统的天然气蒸汽重整制合成气在天然气间接转化利用过程中约占总费用的60％左右。甲烷催化部分氧化制合成气反应是一个温和的放热过程,具有反应速度快、选择性高、反应器体积小和能耗低等优点,具有降低建厂投资和操作费用的巨大潜力。本文阐述了近十年来在甲烷催化部分氧化制合成气工艺研究方面取得的主要进展,包括催化剂研究、反应器设计、工艺开发以及反应动力学和反应机理研究,并简单介绍了天然气的蒸汽重整、非催化部分氧化、联合重整和自热重整制合成气工艺过程。