收藏本站
收藏 | 论文排版

热等离子体重整CH_4-CO_2制合成气

孙艳朋  
【摘要】:近年来,随着世界性石油储量的日益减少,天然气这一高效、清洁、储量可观的能源越来越受到人们的重视。天然气的主要成分是甲烷,资源丰富。二氧化碳是含碳化合物的最终氧化产物,主要来源于化石燃料的燃烧和排放。二者同为温室气体,又是丰富的碳资源。因此,开辟以天然气(CH_4)和CO_2为原料替代石油资源的基本有机化工合成路线研究不仅关系到未来资源的配置,对环境保护也同样有重要意义。但是,甲烷和二氧化碳化学性质非常稳定,直接转化需要极为苛刻的条件。等离子体技术为这种转化提供了一条新的途径。 等离子体是大量带电粒子组成的非凝聚系统,是物质存在的第四态,其基本组成成分是:电子、离子、原子、分子、光子和自由基。等离子体作为一种特殊的手段,在参与化学反应上受到人们的关注。应用在甲烷二氧化碳重整反应过程中的有冷等离子体和热等离子体两种,相对于冷等离子体而言,热等离子体技术具有高温、高焓、可控等优点,该技术在化工领域显示了其巨大的应用价值。本文重点研究热等离子体射流在甲烷二氧化碳重整中的应用。 实验考察了原料气CH_4/CO_2摩尔比、输入功率、进气流量对原料转化率、产物选择性的影响。研究结果表明,热等离子体重整甲烷和二氧化碳制合成气具有处理量大、甲烷和二氧化碳转化率高、化学能效和热值产率高的特点。当CH_4/CO_2=1,进气流量为9.6m3/h,放电功率为3.4KW时,CH_4和CO_2的转化率为别为92%和88.3%,H_2、CO和C_2H_2的选择性分别为65.1%、66.2%和13.7%,化学能效值为59.8%。 实验考察了在热等离子体条件下,甲烷单独裂解和二氧化碳单独裂解的规律,并与甲烷二氧化碳重整实验进行了对比研究,结果表明:在重整反应过程中,甲烷和二氧化碳具有相互促进作用。 常压下,利用实验室制备的Ni-Ce/Al_2O_3催化剂,进行了热等离子单独重整与热等离子体催化耦合重整CH_4和CO_2制合成气的实验研究。实验中,催化剂被放置在等离子体反应区,催化剂床层由高温等离子射流气体加热。固定原料气配比V(CO_2)/V(CH_4) =1、等离子体工作载气流量0.8m3/h及放电功率3.5KW不变,考察了原料气总流量对原料转化率、产物选择性、化学能效和催化剂积碳速率的影响;并探讨了助剂Ce在重整反应中的作用。结果表明:随原料气总流量的增加,CH_4和CO_2转化率降低,H_2和CO选择性无明显变化,C_2H_2选择性和催化剂积碳速率增加。热等离子催化耦合重整比热等离子单独重整具有较高的原料转化率、H_2和CO选择性、化学能效值和较低的C_2H_2选择性。 最后,利用ASPEN PLUS模拟软件,对热等离子重整甲烷和二氧化碳制合成气的实验过程进行了热力学模拟,发现模拟结果能够较好的和实验结果吻合。 实验采用自然界存在丰富的CH_4和CO_2作为原料气,在友好的常温常压反应条件下,利用热等离子体技术重整制取合成气,这对开辟新的化工原料来源,减少温室气体排放,实现可持续发展战略具有重要的意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 宋晓军;;专利文摘[J];齐鲁石油化工;2011年01期
2 胡全红;黎先财;杨春燕;杨爱军;;BaTi_(1-x)Ni_xO_3催化剂的制备及其CH_4/CO_2重整性能研究[J];天然气化工(C1化学与化工);2011年04期
3 ;中国石化合成气制乙二醇中试装置实现中交[J];石化技术;2011年02期
4 贾金才;;合成气中甲烷分离工艺探讨[J];河南化工;2011年13期
5 ;中国石化“合成气制天然气重点实验室”落户南化集团研究院[J];化学工业与工程技术;2011年02期
6 ;塞拉尼斯将为中国乙醇装置提供合成气原料[J];精细石油化工进展;2011年06期
7 李航;殷洁炜;王幸宜;尹屹梅;马紫峰;;甲烷部分氧化制合成气催化剂的研究进展[J];广州化工;2011年15期
8 江程程;肖波;胡智泉;成功;张艳丽;;不同气氛下生物质焦油气化制备合成气[J];安徽农业科学;2011年24期
9 徐文媛;龙威;杜瑞焕;;镍基上CH_4脱氢与超临界CO_2重整的量化计算[J];化学通报;2011年08期
10 李靖;刁琰琰;闫瑞一;刘全生;;烯烃氢甲酰化反应研究进展[J];工程研究-跨学科视野中的工程;2011年02期
11 王永康;李正平;任文平;刘印;;Texaco煤气化工艺的影响因素[J];洁净煤技术;2010年01期
12 付雪锋;李小平;唐文光;;合成气/锅炉给水预热器的设计与制造[J];中氮肥;2011年04期
13 徐艳;蒋毅;张大伟;肖海成;陈君和;张敏;;节能型天然气转化催化剂的放大研究[J];石油化工;2011年03期
14 张海鹏;李伟;肖文德;;一步法合成二甲醚催化剂失活的研究进展[J];石油化工;2011年07期
15 徐亚荣;徐新良;刘平;李文怀;;合成气完全甲烷化催化剂研究[J];天然气化工(C1化学与化工);2011年04期
16 白宗庆;李文;尉迟唯;白进;;褐煤在合成气气氛下的低温热解及半焦燃烧特性[J];中国矿业大学学报;2011年05期
17 王艳玲;马素霞;;Texaco气化炉合成气的影响因素及优化[J];煤炭转化;2011年02期
18 张军;赵宁;肖福魁;魏伟;孙予罕;;NiMg AlO-F催化剂的物化性能及其在甲烷部分氧化制合成气中的应用[J];石油化工;2010年12期
19 郝治富;张海燕;吴玮;宁英男;毛国梁;;复合固体酸催化剂在合成气制二甲醚中的应用研究[J];化工科技;2011年04期
20 ;千吨级煤基合成气制乙二醇中试装置在安徽淮化开车成功[J];石油炼制与化工;2011年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 姜洪涛;李会泉;张懿;;Ni-Sr/Al_2O_3催化剂上甲烷三重整制合成气[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2006年
2 姜洪涛;李会泉;张懿;;Ni/Al_2O_3催化剂上甲烷三重整制合成气[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年
3 朱德春;刘卫;陈初升;;甲烷制合成气透氧膜反应器研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集稀土专辑[C];2004年
4 王梅柳;郑好转;翁维正;黄传敬;万惠霖;;Pt/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应机理研究[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年
5 李文钊;;天然气转化的21世纪展望[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
6 孙道安;季生福;郎宝;;模拟生物沼气制合成气催化反应工艺的研究[A];第七届全国催化剂制备科学与技术研讨会论文集[C];2009年
7 刘瑞艳;张诺伟;黄传敬;翁维正;万惠霖;;甲烷部分氧化制合成气介孔Co-Al_2O_3催化剂的研究[A];中国化学会第27届学术年会第11分会场摘要集[C];2010年
8 张诺伟;黄传敬;高晓晓;翁维正;万惠霖;;甲烷部分氧化制合成气Co/MgO/HZSM-5催化剂的研究[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集(上)[C];2007年
9 宋月芹;贺德华;;Ni/ZrO_2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的研究[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年
10 杨燕;;甲烷蒸汽二氧化碳转化制甲醇合成气催化剂的评选研究[A];四川省环境科学学会2003年学术年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郭培卿;双旋流合成气非预混燃烧特性的实验研究与数值模拟[D];上海交通大学;2011年
2 郭建忠;镍基催化剂上甲烷临氧二氧化碳重整制合成气及其反应机理的研究[D];浙江大学;2008年
3 张轲;低Ni载量六铝酸盐催化剂上甲烷和二氧化碳重整制合成气反应研究[D];吉林大学;2009年
4 李云华;Ni金属基整体型催化剂催化甲烷转化制备合成气的研究[D];天津大学;2007年
5 褚娴文;多元醇液相重整反应的催化剂研究[D];复旦大学;2010年
6 敖先权;熔盐体系中甲烷还原氧化锌制取合成气和金属锌的基础研究[D];昆明理工大学;2008年
7 高静;流化床中甲烷临氧自然重整的镍基催化剂及反应机理研究(附:甘油选择性催化氧化初探)[D];浙江大学;2009年
8 祝新利;等离子体处理对甲烷转化催化剂的影响[D];天津大学;2007年
9 冉然;烷烃催化转化制氢气/合成气的研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2003年
10 王锐;CH_4/CO_2重整反应中Rh基催化剂上CeO_2的助剂作用研究[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张华伟;煤半焦在焦炉煤气转化制备合成气中的作用[D];太原理工大学;2005年
2 周晓艳;Ni/ZrO_2-CeO_2催化剂在CO_2-O_2联合重整CH_4反应中的应用[D];辽宁工学院;2007年
3 刘树强;甲烷部分氧化制合成气Cr_2O_3与Ni/ZrO_2催化剂的研究[D];清华大学;2009年
4 张美丽;甲烷二氧化碳重整制合成气催化剂的制备及反应性能的研究[D];北京化工大学;2006年
5 李中庆;基于活性炭的CO_2微波重整CH_4制合成气的实验研究[D];山东大学;2011年
6 任琳;镍催化剂用于双气头多联产系统重整反应单元研究[D];太原理工大学;2010年
7 刘博;合成气一步法合成二甲醚的催化研究[D];郑州大学;2005年
8 张诺伟;甲烷部分氧化制合成气Co/Mg/HZSM-5催化剂的研究[D];厦门大学;2009年
9 何凤仙;Cu-Mn基直接合成二甲醚催化剂的优化及动力学研究[D];浙江大学;2006年
10 杨燕;甲烷蒸汽补碳转化制甲醇合成气催化剂的研究[D];四川大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李刚;合成气生产技术获新突破[N];中国石化报;2010年
2 姚耀富;合成气制乙二醇:原油之外的选择[N];中国石化报;2011年
3 郭兵;首套万吨级合成气制乙醇项目开工[N];中国化工报;2011年
4 胡德沛;应加快制合成气步伐[N];中国石油报;2001年
5 ;山西合成气高效转化技术获突破[N];中国技术市场报;2011年
6 李军;碳氢基合成气制燃油将实现产业化[N];中国化工报;2008年
7 王玉明;合成气装置硫膏堵塔难题破解[N];中国化工报;2010年
8 张化义;CO_(2)捕集与封存[N];世界金属导报;2011年
9 王景春 宋立新 刘艳侠;合成气生产MMA清洁工艺获突破[N];中国化工报;2011年
10 毛艳辉;承建山东枣庄综合利用合成气项目[N];建筑时报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978