对撞流反应器制备高性能Ni/CeO_(2)甲烷干重整催化剂及其反应机理研究

利用对撞流反应器制备高性能Ni/CeO_(2)甲烷干重整(DRM)催化剂。针对传统反应釜制备的Ni/CeO_(2)甲烷干重整催化剂活性较低、稳定性较差的问题,从提高催化剂氧空位含量的角度出发,利用对撞流反应器具有优异传质及混合的特点,制备高活性、高稳定性Ni/CeO_(2)催化剂。探究了对撞流共沉淀合成条件对反应活性及稳定性的影响,在流速100mL/min的工艺条件下制备的Ni/CeO_(2)催化剂可以实现93%的CO_(2)转化率及85%的CH4转化率,并且维持较好的稳定性。利用XRD、BET、TEM、CO化学滴定及Raman等表征手段探究了催化剂结构与性能之间的关系。研究结果表明,与传统的共沉淀过程相比,对撞流共沉淀过程因其具有较强的混合及传质能力,所制备的Ni/CeO_(2)催化剂具有较高的比表面积和Ni颗粒分散度,提高了DRM反应活性;同时丰富的氧空位不仅能够促进CO_(2)的活化,并且有助于积炭的消除,从而增强DRM高温反应下的稳定性。

燃煤电厂烟气CO2捕集-甲烷化利用工艺流程模拟研究

燃煤电厂烟气中大量的CO2直接排空对环境负面影响严重,而捕集这部分CO2并利用可再生能源制氢将其转化为CH4等能源产品,可以同时实现环境保护和能源转换与储存。本文对CO2捕集-甲烷化利用工艺流程进行了详细的模拟分析,并核算了这一耦合工艺的能耗、碳排放以及经济性。模拟结果表明:捕集工段中CO2捕集率可达79%,获得摩尔分数98%的CO2;甲烷化工段中最终得到CH4摩尔分数为91%~94%的产品气。此过程若采用可再生能源制氢工艺提供H2,则可显著降低总能耗,实现CO2净减排。在未来可再生能源制氢成本大幅下降或能够获得大量廉价氢气的情况下,此耦合工艺可获得一定的经济收益,有望成为未来燃煤电厂烟气CO2大规模工业利用的重要技术路径之一。