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天然气蒸汽重整制氢技术研究现状王斯晗;张瑀健【摘要】甲烷水蒸汽重整是目前广泛应用的制氢方法,具有工艺成熟、装置运行可靠、经济性强、环保和资源合理利用等优点,在适应大规模生产方面具有不可比拟的优势,但面临着工业设备投资大及催化剂易积炭失活的问题.国内外对甲烷水蒸汽重整的重点研究方向是制备高活性、高稳定性和强抗积炭性能的催化剂以及研制低水碳比条件下应用的催化剂,有效降低能耗.甲烷水蒸汽重整催化剂分为非贵金属催化剂、负载贵金属催化剂和过渡金属碳化物及氮化物催化剂,这些催化剂均能在高空速下使反应达到热力学平衡,甲烷转化率和CO/H2选择性均很高.金属活性组分负载量、载体、助剂及负载过程对催化剂活性、稳定性和选择性有重要的影响.同时,在甲烷水蒸汽重整反应过程中,催化剂活性组分的烧结、重新组合以及催化剂表面的积炭均可以引起催化剂失活,其中,催化剂表面积炭是最主要的影响因素,积炭反应是发生C-H和C-C键断裂后的表面碳聚反应,可引起活性中心中毒,堵塞孔道,甚至使催化剂粉化.积炭反应的影响因素包括添加稀土金属氧化物、催化剂制备工艺和催化剂的载体.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2016(024)004【总页数】5页(P26-30)【关键词】石油化学工程;甲烷水蒸汽重整;制氢;积炭【作者】王斯晗;张瑀健【作者单位】东北石油大学,黑龙江大庆163714;中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714;中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心,黑龙江大庆163714【正文语种】中文【中图分类】TE624.9+2;TQ426.95综述与展望CLC number:TE624.9+2；TQ426.95 Document code: A Article ID: 1008-1143(2016)04-0026-05H2具有热转化效率高、环境零污染、能量密度高和输送成本低等优点，是目前最具吸引力的清洁高效能源，在石油化工和动力燃料行业中均有广泛应用[1-2]。
《甲烷二氧化碳重整催化剂的设计、构建与性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的持续增长，寻找和开发清洁、高效的能源转换技术显得尤为重要。
甲烷二氧化碳重整（Methane CO2 Reforming, MCR）作为一种具有潜力的能源利用方式，得到了广泛的关注。
在此过程中，催化剂作为影响MCR效率和质量的关键因素，其设计、构建和性能研究成为科研的重点领域。
本文旨在深入研究甲烷二氧化碳重整催化剂的设计、构建以及性能评估。
二、甲烷二氧化碳重整催化剂的设计首先，对于催化剂的设计，应着重于以下几个方面：化学成分的选择、载体材料的选配和纳米结构的构造。
设计高效的重整催化剂应确保催化剂的活性高、选择性高且具有足够的稳定性。
针对甲烷二氧化碳重整的特点，需要选用在反应中能够形成具有合适性质的中间体的材料，例如某些氧化物、碳化物等。
同时，载体的选择也会影响催化剂的活性及稳定性，一般选用比表面积大、孔结构发达的载体如氧化铝、氧化硅等。
三、催化剂的构建催化剂的构建过程包括选择合适的合成方法以及催化剂的优化制备。
根据设计理念，采用溶胶凝胶法、共沉淀法、浸渍法等合成方法制备出具有特定结构的催化剂。
在制备过程中，还需对催化剂进行优化处理，如热处理、还原处理等，以提高其活性及稳定性。
此外，纳米技术的引入也为催化剂的构建提供了新的可能，通过控制催化剂的纳米尺寸和形态结构，可进一步优化其性能。
四、催化剂性能研究催化剂性能的评估是评价催化剂优劣的重要手段。
主要包括以下几个方面：催化活性、选择性、稳定性以及抗积碳能力。
在甲烷二氧化碳重整过程中，通过实验测定不同条件下的反应速率，以评估催化剂的活性。
同时，通过分析反应产物的组成，评估催化剂的选择性。
此外，还需考察催化剂在长时间运行过程中的稳定性以及抗积碳能力，以评价其实际应用价值。
五、实验结果与讨论经过实验，我们成功制备了不同种类的甲烷二氧化碳重整催化剂，并对其性能进行了深入研究。
结果表明，通过合理设计并优化制备过程，可以显著提高催化剂的活性、选择性和稳定性。
天然气制备合成气天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。
制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。
天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。
其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。
目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。
本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。
蒸气转化法蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。
蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，其主反应为：CH + H O = CO + 3H，A H © 298 = 206KJ / mol该反应是强吸热的，需要外界供热。
因为天然气中甲烷含量在90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。
甲烷水蒸气转化反应和化学平衡甲烷水蒸气转化过程的主要反应有：CH4+ H2O o CO + 3H2，A H © 298 = 206KJ / molCH4+ 2 H2O o CO 2 + 4 H 2，A H © 298 = 165KJ /molCO + H 2 O o CO 2 + H2，A H © 298 = 74.9 KJ /mol可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是：CH4 o C + 2H2，A H©298 = 74.9KJ /mol2CO o C + CO2，AH © 298 = -172.5 KJ /molCO + H 2 o C + H 2 O，A H © 298 = -131.4KJ /mol甲烷水蒸气转化反应必须在催化剂存在下才有足够的反应速率。
《炭催化CH4-CO2重整反应器及其过程模拟研究》篇一一、引言随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源的日益枯竭，天然气（CH4）和二氧化碳（CO2）等可再生能源的开发和利用越来越受到人们的关注。
其中，炭催化CH4-CO2重整反应是一种重要的能源转化技术，该技术不仅可以有效地将甲烷和二氧化碳转化为高附加值的化学品，而且能够减轻温室气体排放。
然而，该过程涉及到多个复杂化学反应的相互影响和竞争，需要借助高效的反应器和过程模拟来提高转化效率和反应性能。
因此，本文将重点研究炭催化CH4-CO2重整反应器及其过程模拟。
二、炭催化CH4-CO2重整反应器2.1 反应器类型炭催化CH4-CO2重整反应器主要包括固定床反应器、流化床反应器和浆态床反应器等。
其中，固定床反应器具有结构简单、操作方便等优点，但传热性能较差；流化床反应器具有较好的传热和传质性能，但设备成本较高；浆态床反应器则具有高传热效率和高反应活性等优点，是目前研究较为广泛的反应器类型。
2.2 炭催化剂炭催化剂在CH4-CO2重整反应中起着至关重要的作用。
常用的炭催化剂包括活性炭、碳纳米管和炭黑等。
这些炭催化剂具有高比表面积、高反应活性和良好的耐热性能等特点，能够有效促进CH4和CO2的转化。
三、过程模拟研究3.1 模拟方法过程模拟是研究炭催化CH4-CO2重整反应的重要手段。
常用的模拟方法包括化学反应工程学、计算流体动力学（CFD）模拟和分子模拟等。
其中，化学反应工程学和CFD模拟能够较为准确地描述反应器的流动、传热和传质等过程，而分子模拟则能够从微观角度揭示反应机理和催化剂性质对反应性能的影响。
3.2 模拟结果分析通过模拟研究，可以深入了解炭催化CH4-CO2重整反应的过程和机理，优化反应器的设计和操作条件。
例如，可以通过调整反应温度、压力、空速和催化剂性质等参数，提高反应的转化率和选择性，降低副反应的发生率。
此外，还可以通过模拟研究探索新的反应途径和催化剂体系，为进一步优化炭催化CH4-CO2重整技术提供理论支持。
《炭催化CH4-CO2重整反应器及其过程模拟研究》篇一一、引言随着能源需求不断增长和环境保护意识的提升，甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的转化技术已成为当前研究的热点。
炭催化CH4-CO2重整反应作为一种重要的技术手段，具有将两种温室气体转化为高附加值产品的潜力，在碳减排和能源转化领域具有重要意义。
本文将重点探讨炭催化CH4-CO2重整反应器的设计及其过程模拟研究。
二、炭催化CH4-CO2重整反应器设计2.1 反应器类型选择炭催化CH4-CO2重整反应器主要采用固定床反应器。
这种反应器具有操作稳定、易于控制、催化剂更换方便等优点。
2.2 反应器结构特点炭催化CH4-CO2重整反应器的结构包括进料系统、反应器本体、热量回收系统、尾气处理系统等部分。
其中，反应器本体采用多段式设计，以便于控制反应温度和催化剂的分布。
2.3 催化剂的选择与装填催化剂的选择对炭催化CH4-CO2重整反应至关重要。
常用的催化剂包括炭基催化剂、金属氧化物催化剂等。
催化剂的装填应遵循均匀分布、便于传热和传质的原则。
三、过程模拟研究3.1 模拟软件选择本文采用化学工程模拟软件进行过程模拟研究，如Aspen Plus、ChemCAD等。
这些软件具有强大的物理化学性质数据库和模拟计算功能，能够准确描述炭催化CH4-CO2重整反应的过程。
3.2 模型建立与验证根据炭催化CH4-CO2重整反应的化学反应机理，建立相应的过程模型。
通过实验数据对模型进行验证，确保模拟结果的准确性。
3.3 模拟过程与结果分析通过模拟不同操作条件（如温度、压力、进料组成等）下的炭催化CH4-CO2重整反应，分析反应的转化率、选择性、产物分布等。
同时，考察催化剂性能、反应器结构对反应过程的影响，为优化反应器设计和操作条件提供依据。
四、实验与模拟结果对比分析通过实验数据与模拟结果的对比分析，验证模型的准确性。
分析实验与模拟结果的差异，探讨可能的原因，如模型简化、实验条件变化等。
甲烷催化双重整过程模拟
庄炜杰;仇鹏;曾泽李;代正华;王辅臣
【期刊名称】《华东理工大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(48)3
【摘要】以甲烷重整转化炉为研究对象,基于动力学模型,考察了温度、压力与进料物质的量之比对甲烷双重整反应过程的影响。
结果表明:在压力3.2 MPa下,甲烷、水蒸气与二氧化碳的转化率均随温度的升高而增大。
与甲烷水蒸气重整反应相比,甲烷二氧化碳重整反应的反应温度更高,二氧化碳于650℃开始进行转化。
随着压力的增大,甲烷、水蒸气和二氧化碳的转化率都快速下降。
当压力达到3.5 MPa时,甲烷、水蒸气与二氧化碳的转化率均小于40%,但压力对氢气与一氧化碳的物质的量之比的影响不明显。
反应体系中二氧化碳的增加有利于提高甲烷转化率,但会使水蒸气转化率大幅度降低。
因此可以通过调节温度和进料中水蒸气和二氧化碳的物质的量之比来调整反应产物中氢气与一氧化碳的物质的量之比。
【总页数】7页(P290-296)
【作者】庄炜杰;仇鹏;曾泽李;代正华;王辅臣
【作者单位】华东理工大学资源与环境工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE646
【相关文献】
1.甲烷作为化工原料直接转化生成芳烃和乙烯新催化过程的研究——Ⅰ.甲烷在Mo/HZSM-5催化剂上的程序升温表面反应
2.载体对Ni基催化剂催化甲烷三重整反应性能的影响
3.模拟含双锌核的甲烷单加氧酶催化甲烷和乙烷羟基化理论研究
4.甲烷化反应器催化剂积炭过程的模拟研究
5.二苯甲烷二异氰酸酯清洁合成过程研究Ⅱ.二苯甲烷二氨基甲酸甲酯催化合成及其分解
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ch4 和co2催化重整的活化能催化重整技术是一种重要的化学工业生产技术，可以将大分子烃类（如甲烷、乙烷等）转化为较小分子的气体。
其中，CH4和CO2是重整反应的重要反应物。
研究CH4和CO2的催化重整反应的活化能，对于提高反应速率、改善反应效率具有重要的意义。
活化能是描述化学反应速率的重要参数，意味着反应需要克服的能垒。
根据阿伦尼乌斯方程（Arrhenius equation），反应速率会随着温度的升高而增加，表达式为：k=Ae^(-Ea/RT)，其中k为反应速率常数，A为预指因子，Ea为活化能，R为气体常数，T为温度。
因此，活化能是反应速率的重要决定因素。
对于CH4和CO2的催化重整反应，其反应机理如下：CH4 + H2O → CO + 3H2 ΔH=+206 kJ/mol CO2 + H2 → CO + H2O ΔH=-41 kJ/mol在此反应机理中，CH4在水蒸气的存在下被裂解成CO 和H2，CO2被还原成CO和H2O。
由以上反应可以看出，反应需要加热才能进行，同时反应的活化能也较高。
研究表明，催化剂是影响催化重整反应活化能的重要因素之一。
在CH4和CO2的催化重整反应中，一些金属类催化剂表现出较高的催化效率。
例如，镍基催化剂可以有效降低反应的活化能。
此外，钼、钨、铬等元素也能够作为催化剂促进反应进行。
催化重整反应中的活化能还受到反应条件的影响。
温度、压力、反应物组成等因素都会对活化能产生影响。
在催化重整反应中，适当地提高反应温度和压力可以降低反应的活化能，提高反应速率和效率。
总之，CH4和CO2的催化重整反应的活化能是影响反应速率和效率的重要因素。
通过催化剂的选择、反应条件的调整等方法，可以有效地降低反应的活化能，提高反应速率和产率。
随着科学技术的不断发展，催化重整技术将在各个领域得到广泛应用，进一步推动我国的科技发展和经济发展。
《甲烷二氧化碳重整催化剂的设计、构建与性能研究》篇一一、引言随着全球能源需求的增长和环境保护意识的提高，甲烷二氧化碳重整技术作为一种重要的能源转化技术，受到了广泛关注。
该技术可以将甲烷和二氧化碳转化为合成气（主要成分为氢气和一氧化碳），既实现了对低品位碳资源的有效利用，又为氢能、化学品生产等提供了重要原料。
然而，由于该反应过程涉及到复杂的化学反应和催化剂的活性、选择性等问题，因此，设计、构建高性能的甲烷二氧化碳重整催化剂显得尤为重要。
本文将就甲烷二氧化碳重整催化剂的设计、构建与性能进行研究。
二、催化剂设计1. 催化剂组成针对甲烷二氧化碳重整反应的特点，我们选择了一种负载型金属催化剂。
该催化剂主要由金属活性组分（如Ni、Co等）、载体（如Al2O3、ZrO2等）以及助剂（如K2O等）组成。
其中，金属活性组分能够降低甲烷的活化能，提高催化剂的活性；载体可以增强催化剂的稳定性；助剂能够提高催化剂的抗积碳能力，促进二氧化碳的活化。
2. 催化剂制备工艺催化剂采用浸渍法进行制备。
首先将金属盐溶液浸渍到载体上，然后进行干燥、焙烧等工艺处理，最后得到负载型金属催化剂。
在制备过程中，我们通过控制浸渍时间、温度、浓度等参数，实现对催化剂的优化设计。
三、催化剂构建1. 载体选择与处理载体是催化剂的重要组成部分，其性质对催化剂的活性、选择性以及稳定性具有重要影响。
我们选择了一种具有高比表面积、良好热稳定性和化学稳定性的载体。
在制备过程中，我们对载体进行预处理，如酸洗、焙烧等，以提高其表面活性，增强与金属活性组分的相互作用。
2. 金属活性组分负载我们采用浸渍法将金属活性组分负载到载体上。
在浸渍过程中，我们通过控制金属盐溶液的浓度、浸渍时间、温度等参数，实现对金属活性组分的均匀负载。
此外，我们还通过调节金属盐溶液的pH值、添加络合剂等方法，进一步提高金属活性组分的分散度和稳定性。
四、催化剂性能研究1. 活性评价我们通过测定催化剂在不同反应条件下的甲烷转化率、合成气产率等指标，评价催化剂的活性。
