镁含量对Ni/MgAl_(2)O_(4)催化剂甲烷干重整反应性能的影响

本研究采用溶剂蒸发自组装法制备了不同Mg含量的镁铝尖晶石(MgAl_(2)O_(4))载体,随后负载了金属Ni,并将该催化剂(Ni/x-MAO)应用于甲烷干重整制合成气反应。结合X射线衍射、氮气物理吸附-脱附和透射电镜等表征对催化剂的结构性质进行了分析,发现适量Mg的加入(10%-15%)有利于提高载体的比表面积,并形成耐高温的有序介孔结构。该结构可以将Ni颗粒限域在孔道内,有利于形成高分散、小晶粒的活性物种,其在高温反应下不易烧结。同时,H2-TPR和XPS结果表明,10%-15%的Mg含量有利于增强Ni与MgAl_(2)O_(4)的金属-载体相互作用,有效抑制Ni烧结,且其表面的活性氧物种有效抑制了积炭生成。在性能评价中,10%-15%Mg含量的Ni/MgAl_(2)O_(4)催化剂呈现出优异的CH4和CO_(2)转化率,在180 h的长周期活性评价期间,Ni/15-MAO催化剂的CH4和CO_(2)转化率分别保持在92.6%和92.5%左右,同时积炭量仅为0.89%,且反应后的Ni颗粒尺寸变化不大。

基于Fluent对重整反应进料加热炉炉管流体分布特性的研究

为实现连续重整装置反应进料加热炉炉管流体均匀分布的效果,文中使用Fluent软件对反应进料加热炉炉管内流体进行了模拟研究。通过模拟得出了∪型和∩型炉管在流量分布以及压力损失方面的特性,并对比了不同炉管数量下管内流体分布情况。最终得到集合管截面与支管总截面积的比值推荐范围,为后续工程设计提供参考建议。

铂重整反应器在超出设计使用寿命后的定期检验

针对超出设计使用寿命的铂重整装置进行定期检验,主要采用现场金相手段及硬度检测,对压力容器的材料劣化进行判断与分析,从而对容器的安全状况进行定级,以及采用合于使用评价的方法对剩余寿命进行预测。

超高温双法兰变送器在重整反应器差压测量改造上的应用分析

介绍了国内某采用美国UOP公司工艺包的炼油工厂,针对重整装置中一、二、三、四号重整反应器出入口差压测量仪表,存在无法长时间稳定测量的问题,通过对四台反应器设备自身情况、设备安装位置、工艺流程、仪表测量方式等方面分析造成仪表无法稳定测量的主要原因,经过对仪表采取的技术改造,解决了四台重整反应器出入口差压测量仪表无法正常测量的问题,并介绍了整个改造的过程以及改造后的效果。

等离子体CO_(2)-CH_(4)干重整反应技术进展

CO_(2)-CH_(4)干重整反应可以同时将两种温室气体转化为重要的化工原料(合成气),原子利用率高,已经成为长期的研究热点。等离子体干重整技术可以克服热干重整反应稳定性不足和催化剂积炭。同时,等离子体CO_(2)-CH_(4)干重整技术可以直接由电能驱动,拥有适应可再生电能的操作弹性,对于实现我国“碳达峰”和“碳中和”目标具有重要意义。首先介绍了干重整反应热力学和等离子体CO_(2)-CH_(4)干重整反应的分子活化和反应机理,列举了近年来热等离子体和非热等离子体技术在CO_(2)-CH_(4)干重整反应中的应用研究进展,通过对近年来应用案例技术参数和能耗水平的对比分析,总结了等离子体干重整技术未来的发展方向并提出了相应的建议,可为未来C1化学工业的技术开发提供参考。

二氧化碳在重整反应中的活化机理研究和镍基催化剂的研发进展

本文总结了二氧化碳在与甲烷的重整反应中的催化活化机理,二氧化碳是吸附在碱性中心(金属氧化物)并活化,而甲烷则是在金属中心进行吸附和还原,两个活性中心必须足够接近并且具备一定的空间结构才能保证反应的顺利进行。在重整反应中,镍基双金属催化剂被广泛研究,金属助剂钴的加入使催化剂具有高比表面积,高金属分散度,强金属-载体相互作用力的特征,同时在催化剂表面形成了分布均匀且颗粒匀称的金属中心,故催化剂显示出了较高的活性,而金属助剂铁可以和镍形成合金从而增加催化剂的活性和抗碳性。

逆流床连续重整反应器内件安装重点及注意事项

重整反应器作为催化重整装置的核心设备,其内件安装的过程把控和安装精度是保证重整反应器后期安全、稳定运行的关键。装置和设备规格大型化给内件安装带来新的技术难题和挑战,也对现场安装过程和准确度提出了更高的要求。结合重整反应器内件安装的工程实例进行技术方案对比,优化安装工艺,形成一套较为完全、准确的安装标准,并总结出安装中需要注意的关键点,为今后逆流重整反应器内件安装提供指导和帮助。

连续重整反应器内件损伤事故分析

重整反应器内件损伤是连续重整装置非计划停工的重要原因之一。本文从催化剂的性质和内件结构出发,通过内件损伤案例,分析了损伤原因,并给出预防建议和改进措施,对确保连续重整装置安全运行具有借鉴和指导的意义。

十七集总催化重整反应动力学模型研究(Ⅰ)——模型的建立

按照集总理论的指导原则 ,从催化重整反应机理出发 ,提出了包含 17个集总组分的催化重整反应网络 ,将重整物料按分子大小集总为C6、C7、C8和C+ 9,每一个碳数的化合物又划分为正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳香烃 4个集总 ,裂化产物C-5作为一个集总。集总组分与组分之间主要发生烷烃脱氢环化、环烷烃脱氢芳构化、烷烃异构化和加氢裂化反应 ,简化了一些发生几率小或对过程影响小的反应 ,如芳香烃和环烷烃的开环裂化反应、C-5组分的二次裂化反应等。以此反应网络建立的动力学模型比较简单实用 ,能更好地预测产品的芳烃产率分布和汽油辛烷值。

用于CH_4/CO_2重整反应Ni/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的结构和抗积炭性能

在表面活性剂P123作用下,通过无机盐的双水解反应制备了介孔ZrO2-Al2O3复合氧化物.研究发现,所得样品具有较大的比表面积和可调变的孔结构.ZrO2可嵌入到Al2O3骨架中形成固溶体,因而热稳定性增加;与Al2O3相比,适量ZrO2加入使ZrO2-Al2O3的酸密度和酸强度增加.在CH4/CO2干气重整反应中,Ni/ZrO2-Al2O3催化剂活性略低于Ni/Al2O3,但表现出优良的抗积炭性能.这不仅与Ni分散度有关,而且与因氧化物载体缺陷位和小晶粒而造成的电子效应密切相关.

水蒸汽对Ni/CeO_2-ZrO_2-Al_2O_3催化剂上CO_2+CH_4重整反应的影响

用水热合成法制备了Ni/CeO2 ZrO2 Al2 O3 催化剂 .进行了添加和不添加水蒸汽的CH4 +CO2 催化重整反应 ,测试了活性和稳定性 ,测量了积碳量 ,并用XAFS手段测试了催化剂Ni的K吸收边 .结果表明 ,在反应过程中有CeAlO3 的生成 ,但积碳是无水蒸汽添加的反应活性降低的原因 .反应气中添加水蒸汽能够减少积碳 ,从而提高催化反应的稳定性 .由于碳原子插入Ni晶格 ,无水蒸汽反应后的最近邻Ni Ni配位数有较大幅度的减少 .添加了水蒸汽的反应 ,最近邻Ni Ni配位数比反应前减少幅度小 ,这主要是由于在反应气中添加水蒸汽减少了积碳 。

超细镍基催化剂上CH_4-CO_2重整反应的性能Ⅰ.制备方法对催化剂结构和还原性能的影响

通过BET ,XRD ,XPS ,IR和TPR等表征手段 ,考察了制备方法对CH4 CO2 重整用镍基催化剂物性结构和还原性能的影响 .与浸渍的超细载体二元NiO Al2 O3 及浸渍的普通载体三元NiO La2 O3 Al2 O3 催化剂相比 ,采用溶胶 凝胶法和超临界干燥技术制备的超细二元和三元气凝胶超细催化剂具有高表面积、高孔隙率及孔结构可控等特点 ,且组分之间的相互作用强 ,分布均匀 ,较低温度下即可形成NiAl2 O4 尖晶石结构 ,吸附能力强 ,还具有更丰富的表面缺陷和暴露原子数等纳米材料特性 .同时 ,该方法适宜于制备负载多组分金属催化剂 ,有利于发挥助剂的改善调节作用 ,满足CH4 CO2 重整反应对催化剂的要求 .

Ni/La_2O_3/α-Al_2O_3中的高温脱附氢促进CH_4/CO_2重整反应的初活性

通过H2程序升温脱附实验,在H2还原的Ni/La2O3/-αAl2O3催化剂上可以明显观察到高温脱附氢(高温氢).动力学实验结果表明,随催化剂上高温氢含量的增加,CH4/CO2重整反应的初始活性升高,同时高温氢也可在重整反应过程中原位生成,并使重整反应的活性最终达到稳定.脉冲实验结果表明,随催化剂上高温氢含量的增加,CH4解离后生成的活性中间体CHx物种的x值也增大,进而降低了CHx与CO2反应的活化能,提高了CHx与CO2反应的速率.La2O3助剂的添加提高了Ni/La2O3/-αAl2O3催化剂上逆水气变换反应的速率,并且对CO2的活化也有促进作用.La2O3助剂的加入对于CH4/CO2重整反应的重要作用是使高温氢的数量增多且稳定性提高,有利于保持CHx物种中较高的x值,促进重整反应.

太阳能甲烷重整反应的研究进展

太阳能甲烷重整反应是天然气、沼气和太阳能综合开发、合理高效利用的有效途径。从能量存输系统、太阳能重整器和催化活性吸收体三方面简述了太阳能甲烷重整反应系统的研究现状,并对其发展前景进行了展望。

Ni/γ-Al_2O_3中助剂的加入对于CH_4/CO_2重整反应性能的影响

以含量为 2 %的K、Cu、La、Mg、Ca、Ba、Mo、Ce等多种金属作为助剂分别加入Ni/γ Al2 O3 催化剂样品中 ,并对其分别用于CH4 /CO2 重整反应时的活性和积碳量进行了考察。研究结果表明 :加入助剂后的各种催化剂的活性变化不一。其中 ,以含Ca的催化剂效果最好 ,其甲烷的转化率可由原来的 71 91%增加到 72 92 % ,其次为La。但所有加入助剂后的催化剂的抗积碳性能均有所提高 ,特别是碱金属K的添加 ,使催化剂表面积碳量降到了 0 1%。这表明添加碱金属或碱土金属助剂 ,对提高Ni/γ Al2 O3 催化剂在CH4 /CO2

不同方法制备的Ni/ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂对CH_4-CO_2重整反应的催化性能

采用水热合成法、溶胶凝胶法和共沉淀 负载法制备了相同NiO含量的Ni ZrO2 CeO2 Al2 O3催化剂 ,考察了它们在CH4 CO2 重整反应中的催化性能及稳定性 ,测定了积碳量 .用CO2 程序升温脱附方法测试了它们的CO2 吸附性能 ,用H2 程序升温脱附方法测试了表面Ni的分散度 .结果表明 ,随温度升高 ,CH4和CO2 转化率降低的顺序是 :溶胶凝胶法≈共沉淀 负载法 >水热合成法 ,并且反应产物中n(CO) n(H2 ) 比随温度升高而降低 .水热法和共沉淀 负载法制备的催化剂稳定性好 ,且前者的活性比后者高 ;溶胶凝胶法制得的催化剂活性较高 ,但易失活 .积碳量大小顺序是 :水热法 >溶胶凝胶法 >共沉淀 负载法 .与其他方法制备的催化剂相比 ,水热法制备的催化剂对CO2 的吸附量更大 ,而且积碳主要存在于载体上 。

催化重整反应条件的优化

分析了重整C+ 5 产品收率与产品辛烷值随反应条件的变化规律。提出将重整C+ 5 产品收率与产品辛烷值之积 (K)的极大值作为最优重整反应状态的目标值 ,给出了重整反应条件的优化方法。系统分析和研究了重整反应条件如重整反应温度、反应压力和催化剂装填比等对K的影响规律 ,为催化重整工艺的优化提供了一个理论依据。

SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理

以经过预重整反应的混合气为原料的固体氧化物燃料电池(SOFC)内部,甲烷蒸气重整反应与电化学反应同时发生在阳极多孔介质中,二者受到不同的操作与设计参数的影响,对电池总体性能起着决定性作用。编制了三维数值模拟程序,对由多孔阳极层、气体流动管道、固体支撑平板构成的单个复合管道进行了研究。结果显示:重整反应主要发生在多孔材料靠近流动管道的薄层内,只有靠近管道入口处才能在较深处进行;电化学反应发生在多孔层与电解质的交界面处;重整反应生成的H2、CO扩散到多孔材料底部参加电化学反应;电化学反应生成的热量供重整反应使用。说明研究范围内,SOFC阳极复合通道具有较好的传热、传质性能,化学/电化学反应存在较好的耦合关系。

催化重整反应加氢对预混气火焰传播速度的影响

根据“驻定火焰法”基本原理 ,利用对冲火焰实验装置系统测量了甲烷与少量氢气预混气的火焰传播速度。结果表明 ,与纯甲烷时相比 ,含氢条件下的火焰传播速度有了明显的提高。实验氢气是甲烷与水蒸汽在催化重整反应中产生的。这说明 ,催化剂的存在使得掺水燃料或乳化油在燃烧的同时产生氢气。氢气的加入提高了混和气的火焰传播速度 ,改善了燃烧过程。这项技术在实践中有着重要意义。还对实验条件进行了数值模拟和计算 ,计算结果与实验结果符合较好。

超细镍基催化剂上CH_4-CO_2重整反应的性能Ⅱ.制备方法对催化性能和抗积碳性能的影响

采用溶胶 凝胶法和超临界干燥 (SCD)技术制备了超细二元NiO Al2 O3和三元NiO La2 O3 Al2 O3催化剂 ,并以浸渍超细氧化铝载体和普通氧化铝载体制得的二元和三元催化剂为对比 ,考察了不同制备方法对催化剂上CH4 CO2 重整反应性能的影响 .结果表明 ,超细催化剂表现出很高的高温催化活性、选择性和显著的抗积碳能力 ,即使不含助剂的超细二元催化剂也明显优于含镧助剂的负载三元催化剂 ,而含镧的超细三元催化剂又好于超细二元催化剂 ,显示了溶胶 凝胶法和SCD制备技术的优越性 .重整反应气氛下催化剂的活性表面是可变和可恢复的 ,而高活性、高选择性及高抗积碳能力与合理的产品分布是一致的 .