大气压等离子体射流重整CH4-CO2制合成气

采用大气压等离子体射流,以CH₄和CO^₂直接作为放电气体进行常压下重整制合成气的实验研究,考察了等离子体射流的放电特征及放电距离、放电功率、原料气配比和流量对反应的影响。结果表明,该等离子体具有放电稳定、均匀的特征。重整反应的主要产物为合成气,只有少量的H₂O和积炭生成。优化的反应条件为放电距离为9mm,CH₄和CO₂的摩尔比为4/6。当原料气流量为1000mL/min,放电功率为88.4W时,CH4和CO₂的最高转化率为分别为94.99%和87.23%。甲烷和二氧化碳的转化率随放电功率的增加而增加,随流量的增加而减少。     

不同进气方式对热等离子体应用于CH4-CO2重整的影响

采用大功率双阳极热等离子体装置, 对CH4-CO2重整制合成气进行实验研究. 实验采用两种不同的原料气输入方式: 一种是使原料气(CH4和CO2的混合气体)作为等离子体放电气体全部通入第1阳极与第2阳极间的放电区, 直接参与放电; 另一种是保持前述状态, 再附加另一部分原料气通入从等离子体发生器喷出的等离子体射流区. 实验表明: 第1种方式下, CH4和CO2同时具有很高的单程转化率和反应选择性, 但能量转化效率较低; 第2种方式下, 尽管CH4和CO2单程转化率和选择性有所降低, 但由于进料量增加, 所得合成气摩尔量较大, 因此能量转化效率高于第1种进气方式所得结果. 实验还发现, 保持放电电流恒定的情况下, 等离子体放电电压随通入第1阳极与第2阳极间放电区的原料气流量增加而增加, 与通入等离子体射流区的流量无关, 同时实验未发现等离子体发生器阴极和阳极被氧化或出现碳沉积现象.     

电晕放电二氧化碳冷等离子体转化特性研究

在常压、室温条件下利用电晕放电使二氧化碳通过冷等离子体反应分解为一氧化碳和氧气,由四极质谱在线定量在分析产物组成。考察反应条件（电晕类型、能量密度、气体流量等）对反应转化率的影响,分析了该反应的能量效率。当放电功率为40W、CO2流量为30mL.min^-1时,正电晕等离子体CO2分解反应的转化率为15．2％;CO2,专座经率随体系能量密度的增加上升,随反应时间的增加而增大,当CO2流量为90mL.min^-1、正电晕放电功率为37．6W时,反应体系的能量效率为5．89％。实验发现,正电晕放电时CO2的转化率高负电晕的转化率。     

热等离子体与催化剂协同重整CH4-CO2

考察了热等离子体与催化剂协同作用于重整反应过程。实验采用三种不同的模式进行:等离子体单独作用、等离子体与催化剂协同作用、等离子体与催化剂协同作用且部分原料气引入等离子体放电区。结果表明,在模式三下,当原料气的总流量为5 m³/h、CH₄/CO₂物质的量比为4/6、等离子体的输入功率为14.4 kW时,CH₄-CO₂重整过程可获得最佳结果,CH₄转化率为77.00%、CO₂转化率为62.40%、H₂选择性为96.70%、CO选择性为88.60%、反应比能为193 kJ/mol、过程的能量转化率为66.4%,该结果已十分接近CH₄-H₂O(g)重整的技术指标。最佳结果主要得益于模式三下的三种不同的反应路径,放电反应、热化学反应与催化反应。     

冷等离子体作用下CH_4-CO_2转化制合成气

在常温常压条件下 ,利用电晕放电 ,使 CH4 - CO2 混合气转化生成合成气 .结果表明 ,该过程中 CH4 和 CO2 的转化率与反应体系能量密度、原料气配比和流速等有关 .在 0 .1MPa气压 ,能量密度为 10 50 k J/ mol(反应体系温度低于 50 0 K) ,n( CH4 )∶ n( CO2 ) =1∶ 2条件下 CH4 和 CO2 的转化率分别超过 60 %和 50 % ,超出了热力学平衡转化率的限制 .通过调配原料的配比 ,可以得到不同 n( H2 ) / n( CO)比值的产物 .对该体系的反应机理进行了探讨 .     

流化床中 CH4/C3H8 自热重整制合成气

 在流化床反应器中, 考察了 Ni/SiO2 催化剂上 CH4 或 CH4-C3H8 临氧 CO2 重整 (自热重整) 制合成气反应性能. 结果表明, 在 CH4-C3H8 混合气自热重整反应中, Ni 粒径较小催化剂的活性和抗积炭性能较高, CH4 和 CO2 转化率分别达 75.5% 和 72.6%. C3H8 比 CH4 更易解离及被氧化, 部分 C3H8 解离出来的中间产物 CHx 物种可与吸附 H 结合为 CH4, 因而降低了 CH4 的表观转化率; CHx 也可与吸附的 CO2 物种反应生成 H2 与 CO, 从而促进了 CO2 的转化.     

等离子体协同CuO/TiO2-γ-Al2O3催化CH4脱除NO

对合成的12%CuO/15%TiO2/γ-Al2O3催化剂进行了BET和XRD表征, 并结合等离子体与催化协同脱除NO的反应装置, 考察了单一等离子体、单一催化剂以及等离子体与催化协同脱除NO+CH4+O2的反应结果, 研究了上述三种条件下NO和CH4的转化率. BET表征结果表明, 15%TiO2/γ-Al2O3的孔径分布在微孔和介孔之间; XRD结果表明, 催化剂表面有CuO晶相; 反应活性数据表明, 单一等离子体存在时, NO和CH4的转化率随着等离子体的输入功率增大而逐渐增加, 反应体系引入体积分数为2.5%的O2气促进了NO和CH4的转化; 使用单一催化剂时, NO和CH4的转化率随温度升高而分别增大至30%和20%. 同时NO转化率随O2气浓度的增加先增加后降低, CH4随O2气浓度的增加转化率逐渐增大; 等离子体与催化剂协同作用NO+CH4+O2反应中, NO和CH4的转化率随O2气浓度的增加与只有催化剂存在条件下的变化趋势一致, 但是增大了NO的低温转化率, 同时CH4的转化率提高到了90%.     

Ni/ZrO2催化剂上甲烷水蒸气重整反应的研究

研究了Ni/ZrO2催化剂对甲烷水蒸气重整制合成气的反应性能。考察了催化剂的还原温度、载体焙烧温度以及反应温度、原料配比和空速等对催化剂性能的影响。利用XRD、TEM、XPS等手段对催化剂的织构形貌进行了表征。研究表明，Ni/ZrO2催化剂用于甲烷水蒸气重整制合成气不仅具有较高的活性，也具有较好的稳定性。水蒸气比增加，CH4转化率增大、CO选择性下降。CH4转化率及CO选择性均随空速增大而下降。使用10%Ni/ZrO2催化剂，在650 ℃、空速1.984×104 h－1、原料气配比H2O∶CH4∶N2=2∶1∶2.67的条件下，获得CH4转化率85%、CO选择性70%的结果。     

常压、脉冲微波强化丝光等离子体作用下甲烷与二氧化碳的反应研究

采用脉冲微波强化丝光等离子体反应装置，研究了甲烷氧化偶联与二氧化碳重 整制合成气(CO+H_2)副产乙炔、乙烯的反应。常压下，当CH_4和CO_2流量分别为 120，80mL/min，微波峰值功率120W，脉冲通断比为100/100ms时，CH_4和CO_2转化 率分别为70.8%，68.8%;CO, C_2H_2,C_2H_4选择性分别为75%，17.8%和4.1%，产物 中没有积炭。H_2/CO摩尔比值随原料气中甲烷比例的增加而增大，当CH_4/CO_2摩 尔比为2：1时，H_2/CO摩尔比达到2，这种比例的合成气能方便地用于下一步的 Fischer-Tropsch反应和其他化学品的合成。与其他等离子体反应相比，采用脉冲 强化常规丝光等离子体进行CH_4脱氢偶联与CO_2重整反应，能量效率明显提高，这 对于促进微波等离子体技术在C1化学中的应用具有重要的意义。     

Ni/Al2O3催化剂上甲烷三重整制合成气

制备了负载于大孔容、高比表面的γ-Al2O3载体上的Ni基催化剂.采用固定床流动反应装置,考察了催化剂焙烧温度、反应条件(反应温度、压力、空速以及反应原料气组成)对甲烷三重整反应(TRM)制合成气的催化性能的影响.结果表明,650℃焙烧的催化剂具有较好的稳定性.在常压、850℃、10080h-1、n(CH4)/n(CO2)/n(H2O)/n(O2)=1/0.48/0.54/0.1的条件下,CH4转化率达到95.4%,CO2转化率达到84.6%,在此条件下连续运行9h未见活性下降.TRM反应适宜于在高温、低压下进行,原料组成的变化不会影响CH4转化率,但会影响CO2转化率和产物合成气的n(H2)/n(CO)比.     

Comparison of dry reforming of methane in low temperature hybrid plasma-catalytic corona with thermal catalytic reactor over Ni/γ-Al2O3

In the current study,the hybrid effect of a corona discharge and γ-alumina supported Ni catalysts in CO2 reforming of methane is investigated.The study includes both purely catalytic operation in the temperature range of 923-1023K,and hybrid catalytic-plasma operation of DC corona discharge reactor at room temperature and ambient pressure.The effect of feed flow rate,discharge power and Ni/γ-Al2O3 catalysts are studied.When CH4/CO2 ratio in the feed is 1/2,the syngas of low H2/CO ratio at about 0.56 is obtained,which is a potential feedstock for synthesis of liquid hydrocarbons.Although Ni catalyst is only active above 573K,presence of Ni catalysts in the cold corona plasma reactor(T≤523K) shows promising increase in the conversions of methane and carbon dioxide.When Ni catalysts are used in the plasma reaction,H2/CO ratios in the products are slightly modified,selectivity to CO increases whereas fewer by-products such as hydrocarbons and oxygenates are formed.     

Reactions in a Mixture of CH4 and CO2 under the Aciton of Microwave Discharge at Atmospheric Pressure

Reactions between CH4 and CO2 under the action of continuous microwave discharge at atmospheric pressure were studied in a special homemade reactor,The main products were CO and H2,while acetylene and ethylene were also found in the products.Experimental results show that conversions of CH4 and CO2 could be higher than 90% without the presence of any catalyst,Effects of CO2/CH4 molar ratio and total flow rate of the feed gas on the reaction were also investigated.     

Reactions in a Mixture of CH_4 and CO_2 under the Action of Microwave Discharge at Atmospheric Pressure

Reactions between CH_4 and CO_2 under the action of continuous microwave discharge at atmospheric pressure were studied in a special homemade reactor. The main products were CO and H2, while acetylene and ethylene were also found in the products. Experimental results show that conversions of CH4 and CO2 could be higher than 90% without the presence of any catalyst. Effects of CO2/CH4 molar ratio and total flow rate of the feed gas on the reaction were also investigated.     

用无声放电转化甲烷和二氧化碳同时制备合成气与烃

在低温常压条件下,研究了在无声放电反应器中以A型分子筛为催化剂从甲烷和二氧化碳合成烃和合成气,实现了在无声放电反应器中同时合成烃和合成气。实验在原料气流量200－600ml/min、原料气甲烷和二氧化碳摩尔比1／1－3／1及输入功率100－500W的范围内进行。研究结果表明,低原料气流量有利于甲烷和二氧化碳的转化,而高原料气流量有利于烃的生成;原料气甲烷和二氧化碳摩尔比对制得合成气的H2／CO摩尔比的影响最显著;甲烷和二氧化碳转化率及合成气和烃的产率均随输入功率的增加而提高。而所研究的范围内,当原料气流理为200ml/min、甲烷和二氧化碳摩尔比为1／1、输入功率为500S时,甲烷和二氧化碳转化率达到最高值,分别为64％和39％。以此法制备的合成气的H2／CO摩尔可以在很宽的范围内变化,本研究合成气H2／CO摩尔比的变化范围是0.7-3.1。     

双金属镍-锰／γ-Al2O3催化剂对甲烷二氧化碳重整反应的影响

用浸渍法制备γ-Al2O3负载的Ni-Mn双金属催化剂．在500-700。C按照17：17：2的C02／CHa／N2比例,以36mL／min的载气流速进行甲烷二氧化碳重整反应,利用甲烷二氧化碳的转化率、生成的合成气H2／CO比例以及长期稳定性等指标评价了催化剂的催化性能．实验表明,添加Mn提高催化性能并使双金属催化剂的稳定性更高,比单金属催化剂更好地抑制焦炭生成,Mn最合适的添加量为0．5wt％．通过BET、C02-TPD、TGA、XRD、SEM、EDX和FTIR各种技术对催化剂进行了表征．     

水蒸气对Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂上CO2重整CH4瓜的影响

采用水热合成-负载法制备了Ni/Ce-Zr-Al-Ox催化剂,测试了该催化剂上CO2重整CH4反应的活性和稳定性,并考察了添加少量水蒸气对CO2重整CH4反应的影响.结果表明,在不含水蒸气的反应气中反应198 h后CH4和CO2的转化率分别为89%和98%,H2/CO摩尔比约为1.00,且没有任何失活.添加3.2%的水蒸气后,CH4转化率提高到94%,CO2转化率不变,H2/CO摩尔比约提高0.06,同时稳定性也很好.计算结果表明,添加少量水蒸气后,CO2重整CH4被促进,逆水煤气反应被抑制,而水蒸气重整CH4没有明显变化.     

碳化镍钼催化剂的制备及其甲烷干气重整活性(英文)

Nickel molybdenum carbide catalysts were prepared and their activities in the CO2 reforming of methane at a low CO2/CH4 reactant ratio were investigated using a microreactor at atmospheric pressure and at 973 K.The effect of the catalyst preparation method and the Ni/Mo ratio on the increase in catalyst life and the promotion of catalytic activity were investigated using N2 adsorption,X-ray diffraction, temperature-programmed carburization,temperature-programmed reaction,and a reforming reaction.The 25Ni75Mo catalyst that was carburized at 813 K exhibited the highest hydrogen formation ability and gave the least carbon deposition.The incomplete carburization of the Mo oxide species in the catalyst that was carburized at a lower temperature gradually gave a more active carburized species.The NiMoOxCy in the catalyst was more active in hydrogen formation during the dry reforming of methane whileβ-Mo2C andη-Mo3C2 were less active.