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CO_(2)-CH_(4)气体节流及水合物生成特性
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作者 熊小琴 安国钰 +1 位作者 廖涛 李欣泽 《新疆石油天然气》 CAS 2024年第1期61-67,共7页
CO_(2)驱采油举升过程中,随着压力的降低,采出液会析出大量伴生气,伴生气中CO_(2)含量高达50%~90%,相比CH_(4)气体,气态CO_(2)节流致冷效应更强,引起的低温可能会生成水合物堵塞管道,威胁集输系统的运行安全。采用高压蓝宝石反应釜研究... CO_(2)驱采油举升过程中,随着压力的降低,采出液会析出大量伴生气,伴生气中CO_(2)含量高达50%~90%,相比CH_(4)气体,气态CO_(2)节流致冷效应更强,引起的低温可能会生成水合物堵塞管道,威胁集输系统的运行安全。采用高压蓝宝石反应釜研究了CO_(2)含量对CO_(2)-CH_(4)气体节流及水合物生成特性的影响。结果表明:当初始压力为高压(16 MPa)时,相同CO_(2)占比的混合气体,节流效应系数Di约为1.3~5.4℃/MPa,CH_(4)的掺入将增强混合气体节流效应,说明高压段主要受CH_(4)节流效应的影响;当初始压力为低压(5 MPa、4 MPa)时,节流效应系数Di约为3.4~11.9℃/MPa,CH_(4)的掺入将减弱混合气体节流效应,说明低压段主要受气相CO_(2)节流效应的影响;相同CO_(2)含量的CO_(2)-CH_(4)气体所处压力越高,水合物生成的温度越高,越容易生成水合物;在相同压力下,CO_(2)含量越低,生成水合物温度越低;CO_(2)含量在8%~100%,压力在1.5~5 MPa,水合物生成温度为0.5~10℃。实验与软件模拟数据对比结果表明PR状态方程对CO_(2)-CH_(4)的节流及水合物生成特性计算具有较高的相关性。研究结果可为安全集输工艺参数的选择提供参考。 展开更多
关键词 co_(2)-ch_(4)气体 节流特性 水合物 节流效应系数 CCUS
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分段电极介质阻挡放电CO_(2)重整CH4过程放电特性与反应性能研究 被引量:1
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作者 孙闵杰 付军辉 +2 位作者 刘泓麟 梅丹华 方志 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期3972-3983,共12页
大气压低温等离子体可在温和条件下进行CO_(2)重整CH4反应,对环境保护和能源供应具有双重意义。介质阻挡放电(DBD)是进行该反应最常用的放电等离子体形式之一,但其工艺过程和反应性能受到反应器结构的显著影响。前期研究发现,分段电极DB... 大气压低温等离子体可在温和条件下进行CO_(2)重整CH4反应,对环境保护和能源供应具有双重意义。介质阻挡放电(DBD)是进行该反应最常用的放电等离子体形式之一,但其工艺过程和反应性能受到反应器结构的显著影响。前期研究发现,分段电极DBD可以调节CO_(2)重整CH4反应过程的反应物转化率、产物分布及能量效率,但是分段电极数量和相邻电极间距对上述性能参数的影响机理尚不清晰。因此,该文设计了具有不同电极数量和不同相邻电极间距的分段电极DBD反应器,并用于CO_(2)重整CH4反应,从电学特性和温度特性的角度研究了不同实验条件下的放电特性,比较分析了对应条件下的CO_(2)重整CH4反应性能。结果表明,分段电极的引入可以增加放电边缘数量以增强边缘效应,且增加分段电极数量和增加相邻电极间距均可延长反应物的有效停留时间,上述因素均有助于提高等离子体CO_(2)重整CH4的反应性能。在施加电压11.0 kV条件下采用4段外电极时可获得最高的CO_(2)转化率(17.7%)和CH4转化率(29.5%),以及最大的CO选择性(36.0%)。而在2段电极结构中,当相邻电极间距为3 cm时,可获得最高的总反应物转化能量效率(0.334 mmol/kJ)。 展开更多
关键词 分段电极介质阻挡放电 co_(2)重整CH4 电极数量 相邻电极间距
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等离子体催化重整CH_(4)/CO_(2)中的等离子体强化表面反应动力学研究
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作者 孙进桃 陈琪 秦婉月 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期987-994,共8页
采用实验测量和模拟预测相结合的方法,通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟,研究等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明:等离子体与催化剂的协同对CH_(4)和CO_(2)的活化转化能... 采用实验测量和模拟预测相结合的方法,通过构建详细的机理并开展零维动力学模拟,研究等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中等离子体活性物质对表面反应动力学的强化效应。结果表明:等离子体与催化剂的协同对CH_(4)和CO_(2)的活化转化能力远强于纯等离子体;动力学模型对反应物的消耗和产物的生成具有较好的预测能力;活性自由基与吸附态物质之间的E-R反应具有较高的反应活性,能有效改变并促进表面反应路径,如等离子体强化的E-R反应CH_(3)(s)+O→CH_(3)O(s)的速率比相应的吸附态物质之间的L-H反应CH_(3)(s)+O(s)→CH_(3)O(s)+Ni(s)的速率高4个数量级;等离子体催化CH_(4)/CO_(2)重整过程中的表面反应路径主要以气相物质与表面吸附态物质之间的E-R反应为主。 展开更多
关键词 等离子体催化 激发态 CH_(4)/co_(2)重整 等离子体强化表面反应
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水蒸气添加下介质阻挡放电CO_(2)重整CH_(4)反应研究
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作者 张鹏 梅丹华 +2 位作者 孙闵杰 刘诗筠 方志 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期977-986,共10页
基于介质阻挡放电(DBD)装置,在添加水蒸气的情况下进行CO_(2)重整CH_(4)反应,考察水/碳摩尔比对放电特性和反应性能的影响。结果表明:在固定放电功率条件下,使DBD具有最强电荷传输能力和最高反应活性的最佳水/碳摩尔比为0.5;在常见产物... 基于介质阻挡放电(DBD)装置,在添加水蒸气的情况下进行CO_(2)重整CH_(4)反应,考察水/碳摩尔比对放电特性和反应性能的影响。结果表明:在固定放电功率条件下,使DBD具有最强电荷传输能力和最高反应活性的最佳水/碳摩尔比为0.5;在常见产物合成气、烃类化合物的基础上,主要液态产物为甲醇、乙醇、乙酸和丙酸;在水/碳摩尔比为0.5的条件下,反应物转化率、H_(2)和CO产率、气相产物的选择性以及转化反应物、生成合成气和烃类化合物的能量效率达到最大值;增加水/碳摩尔比在抑制醇类化合物生成的同时促进酸类化合物的产生,由于总的液相产物生成量随着水/碳摩尔比的增加而逐渐减低,因而对应的能量效率也随之降低。此外,添加水蒸气能促使DBD CO_(2)重整CH_(4)反应保持良好的稳定性。 展开更多
关键词 介质阻挡放电 co_(2) 重整反应 CH_(4) 水蒸气 放电特性 合成气 能量效率
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Ni基催化剂对CH_(4)-CO_(2)催化重整制合成气的影响
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作者 徐锋 张瑞卿 于淼 《黑龙江科技大学学报》 CAS 2023年第5期634-641,654,共9页
为了探究Ni基催化剂对CH_(4)-CO_(2)干重整制合成气的影响,制备了Ni/TiO_(2)、Ni/MgO-TiO_(2)、Ni-Ce/MgO-TiO_(2)系列催化剂,并用于CH_(4)-CO_(2)催化重整反应,结合XRD、XPS、H_(2)-TPR表征,考察了制备方法、载体、助剂和活性组分含量... 为了探究Ni基催化剂对CH_(4)-CO_(2)干重整制合成气的影响,制备了Ni/TiO_(2)、Ni/MgO-TiO_(2)、Ni-Ce/MgO-TiO_(2)系列催化剂,并用于CH_(4)-CO_(2)催化重整反应,结合XRD、XPS、H_(2)-TPR表征,考察了制备方法、载体、助剂和活性组分含量等因素对Ni基催化剂性能的影响。结果表明:溶胶凝胶法制备催化剂具备较好的催化活性,并且该方法制备的催化剂中Ni主要以Ni^(2+)的氧化态形式存在;复合载体MgO-TiO_(2)中的MgO可与NiO形成促进干重整反应正向进行的NiO-MgO固溶体,TiO_(2)可增强活性组分Ni与载体的相互作用,且提高了催化剂的高温稳定性;适量助剂Ce的加入,可以实现消除积炭和提高催化活性的目的,在相对较低的温度下获得较高的合成气产率;Ni负载量为12%时,Ni-Ce/MgO-TiO_(2)催化剂获得最高好的催化活性。 展开更多
关键词 CH_(4) co_(2) 重整 NI基催化剂 合成气
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联合发射光谱与动力学计算的非热等离子体重整CO_(2)-CH_(4)机理 被引量:1
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作者 陈玉民 卢钱程 +5 位作者 雷文涛 岳文静 张兵 黄文捷 赵永椿 张军营 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第10期54-67,共14页
非平衡等离子体重整CO_(2)-CH_(4)制合成气是实现2种温室气体资源化利用的新兴技术途径。综合采用发射光谱分析、反应动力学计算和连续质谱对常温常压介质阻挡放电(DBD)非热等离子体重整CO_(2)-CH_(4)反应途径进行探索。比功率S EI为52 ... 非平衡等离子体重整CO_(2)-CH_(4)制合成气是实现2种温室气体资源化利用的新兴技术途径。综合采用发射光谱分析、反应动力学计算和连续质谱对常温常压介质阻挡放电(DBD)非热等离子体重整CO_(2)-CH_(4)反应途径进行探索。比功率S EI为52 J/cm^(3)时,可得到CH_(4)和CO_(2)转化率最大分别为22.8%和9.4%。稳态气相产物连续质谱在线分析表明,C_(2)H_(4)为C_(2)烃生成重要中间体,CH_(4)比例越高C_(2)烃生成量越大,且按C_(2)H_(6)<C_(2)H_(4)<C_(2)H_(2)顺序升高。发射光谱检测到·CH、·C_(2)自由基和CO、CO_(2)^(+)特征谱线,·CH相对强度随比功率增加明显降低,CO_(2)^(+)相对强度变化较小。通过动力学计算分析C_(2)和C_(3)产物生成消耗途径,发现89.2%C_(2)H_(6)来自复合反应CH_(3)+CH_(3)(+M)C_(2)H_(6)(+M),78.9%C_(2)H_(4)主要由CH_(4)+CHC_(2)H_(4)+H和C_(2)H_(3)+H(+M)C_(2)H_(4)(+M)反应生成,61.1%C_(2)H_(2)受电子碰撞反应影响形成,C_(2)产物形成遵循路径:CH_(4)→C_(2)H_(6)→C_(2)H_(4)→C_(2)H_(2)。电子碰撞离解CO_(2)反应e+CO_(2)CO+O^(-)是CO重要形成途径,而CH_(3)+CH_(4)C_(2)H_(5)^(+)+H_(2)反应和电子碰撞解离CH_(4)是H_(2)关键生成路径。研究表明,动力学模拟结合发射光谱可为合理揭示DBD重整CO_(2)-CH_(4)过程复杂反应机理提供有力工具。 展开更多
关键词 非热等离子体 co_(2)-ch_(4)重整 发射光谱 反应机理 化学动力学模型 等离子体化学
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衰竭底水气藏注CO_(2)提高天然气采收率与碳封存机理
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作者 张烈辉 熊伟 +5 位作者 赵玉龙 文绍牧 曹正林 刘莉莉 罗山贵 汪永朝 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期25-38,I0001,共15页
气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对C... 气藏注CO_(2)提高天然气采收率并实现碳封存有望成为大幅度提高天然气产量与碳减排协同的潜在关键技术。为了给底水气藏注CO_(2)高效开发提供指导,针对地层水盐度对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、气藏注气过程中压力变化对CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡影响、注采方案对注CO_(2)提高气藏采收率影响、盐度对注CO_(2)提产及封存影响等目前认识不清的问题开展了CO_(2)-CH_(4)-H_(2)O-NaCl体系相平衡规律及注CO_(2)提采与封存数值模拟研究。研究结果表明:①随着盐度增加,CO_(2)和CH_(4)在盐水中的溶解度降低,液相的密度和黏度增加,盐度对气相性质几乎没有影响;②随着压力增加,CO_(2)和CH_(4)在液相中的溶解度均增加,气相、液相密度和黏度均增加,液相偏差因子随压力增加而增加,气相偏差因子先减小后增加;③同注同采方案CH_(4)产量更稳定且产出的CO_(2)少,而先注后采方案则会加速CO_(2)与CH_(4)的混合,CO_(2)封存量低,前者更适合注CO_(2)提采及封存;④在不考虑盐析效应的前提下,盐度对CH_(4)采收率和CO_(2)封存量的影响几乎可以忽略不计,不同盐度的衰竭底水气藏中CH_(4)采收率均超过80%、CO_(2)封存率均超过99%,短期注CO_(2)过程中,CO_(2)主要以气态或超临界态的形式被封存,少部分CO_(2)溶解在液相中,100年后CO_(2)在液相中的溶解质量分数约为5%。结论认为,衰竭底水气藏注CO_(2)能增压补能、驱替置换残余天然气,提高采收率并实现碳封存。 展开更多
关键词 衰竭底水气藏 注二氧化碳 提高气藏采收率 碳封存 e-CPA状态方程 co_(2)-ch_(4)-H_(2)O-Nacl体系 相态变化规律
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Ni/SiO_(2)协同DBD等离子体催化甲烷干重整性能研究
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作者 郑兆宇 徐波 +4 位作者 曾傲楠 王安杰 刘颖雅 孙志超 王瑶 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1398-1411,共14页
分别采用沉积沉淀法(DP)和浸渍法(IMP)制备Ni/SiO_(2)催化剂前体,前体经H_(2)还原得到Ni/SiO_(2)-DP和Ni/SiO_(2)-IMP。对所制备的催化剂进行X射线衍射、X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、化学吸附、傅里叶变换红外、透射电镜和拉曼光... 分别采用沉积沉淀法(DP)和浸渍法(IMP)制备Ni/SiO_(2)催化剂前体,前体经H_(2)还原得到Ni/SiO_(2)-DP和Ni/SiO_(2)-IMP。对所制备的催化剂进行X射线衍射、X射线光电子能谱、N_(2)吸附-脱附、化学吸附、傅里叶变换红外、透射电镜和拉曼光谱表征,并考察其与介质阻挡放电等离子体(DBD)协同催化甲烷干重整(DRM)制合成气反应性能。研究结果表明,相较于Ni/SiO_(2)-IMP,Ni/SiO_(2)-DP因其较小的Ni颗粒尺寸、Ni与载体的强相互作用以及对反应物分子较强的吸附活化能力,具有更高的催化活性和稳定性。对Ni/SiO_(2)-DP制备条件考察结果表明,H_(2)等离子体还原(PR)的Ni/SiO_(2)-DP-PR比程序升温还原(TPR)的Ni/SiO_(2)-DP-TPR具有更高的催化活性。沉积沉淀时间为10 h,H_(2)等离子体还原时间为30 min时,CH_(4)和CO_(2)转化率分别为72.5%和78.2%,H_(2)和CO选择性分别为86.7%和94.2%,能量利用率为4.36 mmol/kJ。 展开更多
关键词 CH4/co_(2)重整 Ni/SiO_(2) 介质阻挡放电等离子体
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CO_(2)吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整制氢催化剂研究进展 被引量:4
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作者 刘璐 许凯 +2 位作者 荆洁颖 冯杰 李文英 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2021年第1期73-82,共10页
CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化... CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在的问题,机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题,导致催化剂活性迅速下降。针对该问题,进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题,核壳型双功能催化剂具有吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和比表面积大等优点,在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。利用双功能催化剂的结构特点,实现反复循环再生过程中催化与脱碳反应的匹配,是推动CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢技术工业化发展的关键。 展开更多
关键词 吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整 双功能催化剂 co_(2)吸附剂 核壳结构 制氢
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镍基CH_(4)-CO_(2)重整催化剂研究综述 被引量:2
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作者 张云飞 张晓娣 +2 位作者 王影 李国强 张国杰 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第5期29-50,共22页
化石燃料的使用,导致大量CO_(2)温室气体排放,由此引起了一系列环境和气候问题。主要温室气体CO_(2)和CH_(4)的处理和利用已迫在眉睫。CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)将CO_(2)和CH_(4)转化为工业原料气合成气,可以实现2种温室气体的利用。贵... 化石燃料的使用,导致大量CO_(2)温室气体排放,由此引起了一系列环境和气候问题。主要温室气体CO_(2)和CH_(4)的处理和利用已迫在眉睫。CH_(4)-CO_(2)干重整(DRM)将CO_(2)和CH_(4)转化为工业原料气合成气,可以实现2种温室气体的利用。贵金属催化剂对DRM反应表现出优异的催化活性和抗积碳性能,但由于资源有限、价格高,限制了其应用。非贵金属Ni基催化剂的催化活性不仅可以与贵金属相媲美,且来源丰富、价格低,是最有可能被产业化的催化剂之一。但Ni基催化剂存在易烧结和积碳的问题。研究者对Ni基催化剂进行了大量改性工作以提高其催化活性、抗烧结能力和抗积碳能力。为更全面深入认识DRM反应及其Ni基催化剂,首先综述了CH_(4)-CO_(2)重整反应的热力学、反应机理和动力学。热力学研究表明,高温低压有利于DRM反应进行;但至今没有适合于所有催化剂统一的反应机理,不同催化剂的反应机理和速控步骤不同。进一步对影响Ni基催化剂性能的载体、助剂、制备方法和焙烧温度主要因素进行分析,结果发现载体、助剂、制备方法和焙烧温度对催化剂活性组分的分散度、载体与活性组分的相互作用力和表面酸碱性有显著影响,进而影响催化剂的活性和稳定性。介绍了新型结构的Ni基干重整催化剂进展,发现新型结构催化剂的限域效应可以有效提高催化剂的抗烧结和抗积碳能力。最后,对Ni基DRM催化剂未来的研究方向进行了展望,为未来新型高效催化剂的设计和开发提供新的思路。 展开更多
关键词 CH_(4) co_(2) 重整 NI基催化剂 催化剂改性
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CH_(4)-CO_(2)重整镍基催化剂抗积碳性能研究进展 被引量:1
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作者 马清祥 张静 +4 位作者 王毅婕 吕凌辉 范辉 曾春阳 赵天生 《洁净煤技术》 CAS 北大核心 2022年第5期14-28,共15页
温室效应引起的全球变暖对人类生存环境造成了严重威胁。CH_(4)-CO_(2)重整反应(DRM)以两大温室气体为原料,在消耗利用CH_(4)和CO_(2)的同时,产生H_(2)/CO物质的量比接近1的合成气,是费托合成生产液体燃料或高值化学品的理想原料。镍基... 温室效应引起的全球变暖对人类生存环境造成了严重威胁。CH_(4)-CO_(2)重整反应(DRM)以两大温室气体为原料,在消耗利用CH_(4)和CO_(2)的同时,产生H_(2)/CO物质的量比接近1的合成气,是费托合成生产液体燃料或高值化学品的理想原料。镍基催化剂是DRM反应应用最广泛的催化剂,但在高温反应条件下易因烧结和积碳而失活,阻碍了其工业应用。针对镍基催化剂因积碳而失活的不足,综述了DRM反应热力学和反应机理,对催化剂积碳失活机理进行分析,论述了催化剂活性组分、载体、助剂以及制备方法等。CH_(4)-CO_(2)重整热力学分析表明高温低压有利于平衡向生成合成气方向移动。逆水煤气变换反应会消耗原料中CO_(2)产生CO,因此一般情况下CO_(2)转化率高于CH_(4)转化率,H_(2)/CO物质的量比小于1。反应温度557~700℃时,积碳主要来源于CO歧化反应和CH_(4)裂解反应。反应温度超过700℃,不利于CO歧化反应的发生,积碳主要来源于CH_(4)裂解反应。积碳依据活性不同可分为无定形碳和石墨碳,无定形碳在低于573 K即可被H_(2)或含氧物种消除。而石墨碳需要在较高温度才能被气化消除,是造成催化剂失活的主要原因。增加原料气中CO_(2)/CH_(4)物质的量比、在原料气中添加水蒸气或氧气可以在一定程度上减少积碳,但解决积碳问题的核心是催化剂的研究。双金属镍基催化剂在一定比例下形成合金,在活化CH_(4)及消碳过程起协同作用。载体介孔结构的限域效应使镍颗粒尽可能存在于催化剂孔道中,有利于减小金属镍颗粒尺寸且在一定程度上增强金属-载体相互作用力,从而提高催化剂对DRM反应催化活性和抗积碳能力。具有特殊氧化还原性质和超常储氧能力(OSC)的载体可利用氧空位来促进CO_(2)活化和解离,通过将表面碳氧化为CO来减少由于碳沉积而导致的催化剂失活。使用碱性载体或助剂可适当增加催化剂碱性,使CH_(4)裂解反应的碳沉积速率与碳消除反应速率相当,从而减少积碳。通过研发新的催化剂制备方法,实现反应过程强化和反应过程耦合,均可有效降低和消除反应积碳。说明适当调变催化剂组成和结构,可以明显提高催化剂在DRM反应中的抗积碳能力。 展开更多
关键词 CH_(4) co_(2) 重整 镍基催化剂 失活 抗积碳
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CO_(2)和细水雾对地下变电站变压器火灾抑制作用研究
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作者 杨迎昕 焦一飞 +3 位作者 曾文慧 陈中国 米红甫 罗楠 《四川电力技术》 2024年第3期87-94,共8页
为了研究CO_(2)和细水雾对地下变电站变压器油火灾爆炸的抑制作用及其化学动力学机理,利用实验和Chemkin软件数值模拟研究了不同体积分数的细水雾和CO_(2)对化学当量比条件下20%H_(2)-CH_(4)-air混合物爆炸的影响。实验和模拟结果表明:... 为了研究CO_(2)和细水雾对地下变电站变压器油火灾爆炸的抑制作用及其化学动力学机理,利用实验和Chemkin软件数值模拟研究了不同体积分数的细水雾和CO_(2)对化学当量比条件下20%H_(2)-CH_(4)-air混合物爆炸的影响。实验和模拟结果表明:细水雾对H_(2)-CH_(4)-air混合物的火焰结构和爆炸压力的抑制作用随着细水雾体积分数的增加而愈发明显;细水雾蒸发产生的水蒸气分子和CO_(2)在反应体系中主要起稳定的第三体作用,从而减缓了爆炸链式反应的发展。另外,CO_(2)是CH_(4)氧化反应的主要产物,加入CO_(2)会削弱甲烷氧化的基元反应;反应体系中加入细水雾会通过降低基元反应温度敏感性来抑制反应体系升温,并且加入CO_(2)会促进消耗·H自由基的基元反应发生。这也是CO_(2)和细水雾共同作用抑制效果优于细水雾单独作用的原因。以上研究结果可为地下变电站变压器油火灾爆炸防治技术的发展提供理论依据。 展开更多
关键词 地下变电站 co_(2) 细水雾 H_(2)-ch_(4)混合物 抑制作用
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CO_(2)光热催化还原材料的进展
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作者 朱子河 李晴皓 +2 位作者 成传辉 吴锴 周峻 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期238-245,共8页
光热催化还原CO_(2)作为符合国家“双碳”政策的减碳技术,将温室气体CO_(2)转化为重要的化学燃料和工业原料有望促进“双碳”目标早日实现。光热催化还原CO_(2)利用表面等离子体共振将光能转化为热能,或通过将光能和热能耦合,从而提高... 光热催化还原CO_(2)作为符合国家“双碳”政策的减碳技术,将温室气体CO_(2)转化为重要的化学燃料和工业原料有望促进“双碳”目标早日实现。光热催化还原CO_(2)利用表面等离子体共振将光能转化为热能,或通过将光能和热能耦合,从而提高太阳光利用率,来催化CO_(2)在较为温和的条件下高效转化为碳氢燃料或工业原料,因而受到碳捕获与转化领域研究人员的高度关注。对目前光热催化还原CO_(2)的研究进展进行了综述,介绍了设计用于CO_(2)转化反应的光热催化剂的最新进展,包括CO_(2)加氢生成CO、CH_(4)、CH_(3)OH或C^(2+)、CH_(4)的CO_(2)重整(CRM)、CO_(2)环加成反应等,最后分析了现阶段光热催化还原CO_(2)催化剂的制约因素,并对其发展前景以及面临的挑战进行了展望。 展开更多
关键词 光热催化 co_(2)还原 催化剂 CH_(4)的co_(2)重整 环加成
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Photoreduction of CO_(2) in the presence of CH_(4) over g-C_(3)N_(4) modified with TiO_(2) nanoparticles at room temperature 被引量:4
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作者 Ming Chen Jiachen Wu +7 位作者 Chongchong Lu Xiao Luo Yangqiang Huang Bo Jin Hongxia Gao Xiaowen Zhang Morris Argyle Zhiwu Liang 《Green Energy & Environment》 SCIE CSCD 2021年第6期938-951,共14页
CO_(2)reduction under simulated sunlight over photocatalysts has become an attractive researcher area recently.In this work,carbon nitride compounds modified by TiO_(2)nanoparticles(TNPs)have been used for the photore... CO_(2)reduction under simulated sunlight over photocatalysts has become an attractive researcher area recently.In this work,carbon nitride compounds modified by TiO_(2)nanoparticles(TNPs)have been used for the photoreduction of CO_(2)in the presence of CH_(4)at room temperature.Briefly,a series of noble-metal-free TNP-graphitic-carbon nitride(g-C_(3)N_(4),also abbreviated CN)photocatalysts with different TNPs loadings and calcination temperatures have been synthesized by a wet-chemical method.The characterization results of XRD,FTIR,SEM,TEM,BET,XPS,CO_(2)Adsorption,UV-vis,and PL demonstrate that the BET surface area and CO_(2)adsorption capacity have been improved after the calcination.Besides,the g-C_(3)N_(4)has been successfully coupled with the TNPs and a heterojunction has formed at their interface.These characters contribute to increase the photocatalytic activity of TNPs-CN toward reducing CO_(2)in the presence of CH_(4),and its'performance is better than bare g-C_(3)N_(4),Titania(P_(25))-CN,MgO-CN,or Cu_(2)O-CN.Orthogonal experiments are then carried out to investigate the sensitivity factors and optimum conditions.The sensitivity results show that the reaction pressure makes little difference on the photocatalysis results,which verifies the photoinduced CO_(2)-CH_(4)reaction has a tiny change in gas volume.In addition,under the optimum conditions,the turnover frequency(TOF)of CO after 4 h reaction can reach 9.98μmol g-cat.^(-1)h^(-1),and traces of ethane and ethylene have been detected during the reactions.In addition,surface acetate and carbonaceous deposit are found on the(20)TNPs-CN/450 surface after continuous 24 h irradiation under the optimum conditions,which resulting in the inactivation of the catalyst.Finally,possible reaction mechanisms have been proposed based on the results. 展开更多
关键词 Noble-metal-free Photoinduced co_(2)-ch_(4) Sensitivity factors Surface acetate INACTIVATION
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等离子催化重整CH_(4)/CO_(2)中的协同效应及积碳动力学 被引量:1
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作者 孙进桃 赵旭腾 +1 位作者 陈琪 林赫 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1428-1437,共10页
本文采用实验测量和数值模拟结合的方法,对NSD等离子体-催化剂协同重整CH_(4)/CO_(2)过程中的协同效应以及积碳动力学进行研究。构建了包含中性分子、自由基、振动激发态、电子激发态、带电粒子、表面吸附态等物质在内的详细动力学机理... 本文采用实验测量和数值模拟结合的方法,对NSD等离子体-催化剂协同重整CH_(4)/CO_(2)过程中的协同效应以及积碳动力学进行研究。构建了包含中性分子、自由基、振动激发态、电子激发态、带电粒子、表面吸附态等物质在内的详细动力学机理。采用ZDPlasKin-CHEMKIN耦合的方法迭代求解等离子体放电过程、气相反应动力学及表面反应动力学在内的详细动力学机理。在300~700 K的温度范围内,该动力学模型能较好地预测反应物的消耗和产物的生成,路径通量分析表明CH_(3)在催化剂表面上的直接吸附反应以及CH_(4)振动激发态分子的吸附态CH_(4)(vs)在催化剂表面上的解离吸附均可促进吸附态CH_(3)(s)的生成。积碳动力学研究表明催化剂上的积碳主要来源于吸附态CH(s)的脱氢反应CH(s)+Ni(s)→C(s)+H(s)。 展开更多
关键词 CH_(4)/co_(2)重整 激发态 协同效应 路径通量分析 积碳动力学
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CO_(2)捕集及其转化技术现状与煤化工产业碳减排路径探索 被引量:3
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作者 李春雷 《中国煤炭》 2022年第8期24-32,共9页
随着我国“双碳”目标的提出,对煤化工产业碳减排也提出了更高的要求。介绍了燃烧后CO_(2)捕集及其转化技术发展现状,根据国能榆林化工有限公司的碳排放实际,提出CO_(2)捕集及其转化一体化思路,具体是将CO_(2)微界面振荡捕集技术和CO_(2... 随着我国“双碳”目标的提出,对煤化工产业碳减排也提出了更高的要求。介绍了燃烧后CO_(2)捕集及其转化技术发展现状,根据国能榆林化工有限公司的碳排放实际,提出CO_(2)捕集及其转化一体化思路,具体是将CO_(2)微界面振荡捕集技术和CO_(2)CH_(4)重整技术相结合,实现CO_(2)低成本捕集和精准转化。“微界面振荡吸收及再生+微通道反应”捕集转化技术工艺是采用微界面振荡捕集技术对烟气中的CO_(2)进行深度吸收,进而通过再生过程获得高纯度的CO_(2),再利用CO_(2)CH_(4)重整技术将CO_(2)和CH_(4)催化转化生成H_(2)和CO,即高附加值的合成气;最后对预期的经济效益、社会效益以及示范效应进行了介绍。 展开更多
关键词 煤化工产业 碳减排 co_(2)微界面振荡捕集技术 co_(2)CH_(4)重整技术
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低温等离子体协同磷化镍催化甲烷干重整反应性能
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作者 王荣 徐波 +4 位作者 郑兆宇 王安杰 刘颖雅 孙志超 王瑶 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1033-1045,共13页
分别采用化学镀法和浸渍法制备Ni_(3)P/SiO_(2)和Ni/SiO_(2)催化剂,并将其与介质阻挡放电等离子体协同催化甲烷干重整制合成气(H_(2)+CO)反应。对所制备的催化剂进行X射线粉末衍射、X射线光电能谱、N_(2)物理吸附-脱附和CO_(2)程序升温... 分别采用化学镀法和浸渍法制备Ni_(3)P/SiO_(2)和Ni/SiO_(2)催化剂,并将其与介质阻挡放电等离子体协同催化甲烷干重整制合成气(H_(2)+CO)反应。对所制备的催化剂进行X射线粉末衍射、X射线光电能谱、N_(2)物理吸附-脱附和CO_(2)程序升温脱附表征和催化甲烷干重整性能评价。相较于Ni/SiO_(2),Ni_(3)P/SiO_(2)具有更大的比表面积和更多缺电子态的Ni^(δ+)位点,以及对CO_(2)较强的吸附能力。催化性能评价结果表明,当等离子体输出功率20 W时,Ni_(3)P/SiO_(2)具有比Ni/SiO_(2)更优的甲烷干重整催化活性和稳定性,这可能是Ni_(3)P/SiO_(2)表面较多的Ni^(δ+)位点促进了反应物分子的吸附活化。对Ni_(3)P/SiO_(2)催化剂制备条件和反应条件考察结果表明,Ni负载质量分数为15%的催化剂前体在400℃下H_(2)气氛中还原2 h所得的Ni_(3)P/SiO_(2)性能最优。该催化剂在等离子体输出功率20 W、进料气体积空速15000 mL/(gcat·h)、CO_(2)/CH_(4)体积比为1的最佳反应条件下,CH_(4)和CO_(2)转化率分别为70.9%、62.5%,H_(2)和CO选择性分别为76%、87%,能量利用率为4.46 mmol/kJ。 展开更多
关键词 CH_(4)/co_(2)干重整 Ni_(3)P/SiO_(2) 介质阻挡放电 等离子体
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脉冲火花放电等离子体能源转化的现状和挑战 被引量:1
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作者 张帅 章程 邵涛 《石油学报(石油加工)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期963-976,共14页
“3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体... “3060双碳”目标约束下,预计2050年中国以风能、水电、太阳能为主要能源的可再生电力占比将超过60%,直接利用可再生电力制备化学品将成为重要发展趋势。基于可再生电力驱动等离子体技术的能源转化是最具可能性的潜在途径之一,多种气体放电形式的低温等离子体能源转化技术颇受关注。概述了脉冲火花放电等离子体在固氮、CO_(2)转化、CH_(4)裂解、高碳烃裂解等多种能源转化反应中的应用进展和技术难题,探讨了快脉冲放电中引导气体击穿机制、气体快速加热机制、通道膨胀效应、链式自由基化学反应等物理化学过程,并提出了利用等离子体诊断手段(条纹相机、场致激光二次谐波,激光诱导荧光、相干反斯托克斯拉曼散射等)和耦合模拟仿真方法(PIC-MCC、流体、反应动力学模型)揭示高能电子、发光图像、空间电场、关键自由基和振动态的演化过程。 展开更多
关键词 低温等离子体 脉冲放电 氧化固氮 co_(2)/CH_(4)干重整 CH_(4)裂解
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Numerical modeling of the dynamic variation in multiphase CH_(4) during CO_(2) enhanced gas recovery from depleted shale reservoirs 被引量:1
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作者 Lijun CHENG Ye ZHANG +3 位作者 Jun LIU Zhaohui LU Chunlin ZENG Peng ZHAO 《Frontiers of Earth Science》 SCIE CSCD 2021年第4期790-802,共13页
Regarding CO_(2)enhanced shale gas recovery,this work focuses on changes in the multiphase(free/adsorbed)CH_(4)in the process of CO_(2)enhanced shale gas recovery,by utilizing a rigorous numerical model with real geol... Regarding CO_(2)enhanced shale gas recovery,this work focuses on changes in the multiphase(free/adsorbed)CH_(4)in the process of CO_(2)enhanced shale gas recovery,by utilizing a rigorous numerical model with real geological parameters.This work studies nine injection well(IW)and CH_(4)production well(PW)combinations of CO_(2)to determine the influence of IW and PW locations on the dynamic interaction of multiphase CH_(4)during 10000 d of CO_(2)injection.The results indicate that the content of both the adsorbed CH_(4)and free CH_(4)is strongly variable before(and during)the CO_(2)-CH_(4)displacement.In addition,during the simulation process,the proportion of the adsorbed CH_(4)among all extracted CH_(4)phases dynamically increases first and then tends to stabilize at 70%-80%.Moreover,the IW-PWs combinations signifi-cantly affect the outcomes of CO_(2)enhanced shale gas recovery-for both the proportion of adsorbed/free CH_(4)and the recovery efficiency.A longer IW-PW distance enables more adsorbed CH_(4)to be recovered but results in a lower efficiency of shale gas recovery.Basically,a shorter IW-PWs distance helps recover CH_(4)via CO_(2)injection if the IW targets the bottom layer of the Wufeng-Longmaxi shale formation.This numerical work expands the knowl-edge of CO_(2)enhanced gas recovery from depleted shale reservoirs. 展开更多
关键词 co_(2)-ch_(4)displacement free gas Longmaxi shale CH_(4)desorption numerical simulation
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Ni掺杂对Ni/MgO体系中电荷分配影响
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作者 郭云鹏 冯杰 李文英 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1796-1802,共7页
采用密度泛函理论(DFT)计算方法,研究了载体Ni掺杂对Ni/MgO催化剂的电子结构及其对CH_4/CO_2重整反应的影响。结果显示,随着载体Ni:Mg比的增加,CH_4解离吸附和CH_x氧化过程的反应能垒均会随之升高,CH也更容易产生热解C,从而导致催化剂... 采用密度泛函理论(DFT)计算方法,研究了载体Ni掺杂对Ni/MgO催化剂的电子结构及其对CH_4/CO_2重整反应的影响。结果显示,随着载体Ni:Mg比的增加,CH_4解离吸附和CH_x氧化过程的反应能垒均会随之升高,CH也更容易产生热解C,从而导致催化剂的活性和稳定性的下降。通过分析重整过程的Hirshfeld电荷分配,发现金属载体之间电子转移的方向会随着载体中Ni含量的上升由载体向Ni金属转移变为由Ni金属向载体转移。当Ni金属富电子时,反应物活化时电子的转移主要发生在表层Ni原子与吸附物种之间,参与氧化的CH_x物种为CH_2;当Ni金属缺电子时,反应物活化时Ni簇的电子结构基本保持稳定,电子主要在载体表层的Ni原子与反应物之间转移,CH是主要参与氧化的CH_x物种。 展开更多
关键词 CH_4/co_2重整 Ni/MgO Ni掺杂 电荷分配 DFT
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