一、甲烷与二氧化碳重整制取合成气研究进展（论文文献综述）
方娟[1]（2021）在《太阳能全光谱光/热化学制燃料能量转化机理与方法》文中进行了进一步梳理发展可再生能源可助力“碳达峰”、“碳中和”战略。太阳能是最具有潜力的可再生能源之一,但存在能量密度低、稳定性差等不足。太阳能光化学或热化学制燃料,能将不稳定、不连续的太阳能转化为燃料的化学能。然而光化学制燃料只能利用太阳能部分光谱的能量,效率低;热化学制燃料需先将太阳能全光谱的能量转化为热能,热能再转化为化学能,未考虑不同波段光能的能“质”差异。针对单一的光化学或热化学制燃料的不足,本学位论文围绕太阳能全光谱能量高效转化与储存的目标,以光能不同转化方法及技术路径之间的交叉为突破点,从传统的重视太阳能的能“量”转变为重视太阳能不同光谱波段能“质”差异的学术思路,分别从太阳能全光谱能量梯级利用和光热能综合利用两种研究方法出发,开展机理、方法、系统和实验研究。本文的主要内容和结论如下:（一）针对单一的光化学、热化学制燃料效率低的问题,提出了光致分子异构-甲醇分解互补的全光谱化学储能方法,将高品位光能通过光致分子异构过程储存在产物化学键中,低品位光能通过甲醇分解过程储存在产物化学能中,变工况下年均太阳能化学效率可达49.78%。（二）针对现有的光伏-热化学互补系统光伏热化损失大的问题,提出了化学储能-光伏互补的全光谱能量梯级利用方法。将光伏损失中低于光伏带隙能的低品位光能损失以热能的形式回收,而将远高于光伏带隙能的高品位光能通过光化学利用,既减小了光伏的热化损失,又提高了高品位光能的利用率。设计工况下化学储能-光伏互补系统的太阳能利用率达66.95%,高于光伏-热化学系统;在辐照较低时,化学储能-光伏互补系优势更加显着。（三）针对单轴跟踪抛物槽式聚光太阳能热化学制燃料光学损失大、双轴跟踪方式不适用于大镜场的问题,由于分布式能源系统所需的镜场较小,提出了集成双轴跟踪抛物槽式聚光太阳能热化学燃料转化的分布式能源系统,不仅提高了太阳能热化学燃料转化单元效率,同时还解决了由于可再生能源不稳定、不连续造成系统输出与用户负荷不匹配的问题。热力学分析结果显示,太阳能热化学效率年均提高27%,设计工况下系统一次能源效率为74.74%,（?）效率48.83%,在太阳辐照和用户负荷同时改变的变工况下仍具有良好的性能,太阳能热化学燃料转化单元增强了分布式能源系统的灵活性与稳定性。（四）利用长波长区光能发热或外接热源加热,进行了光热化学分解水制氢实验研究。对比了光化学、热化学、全光谱的光热化学和外接热源的光热化学反应动力学性能。结果表明在纯水中加入10%三乙胺,80℃外接热源和300 W氙灯光照共同作用的光热化学产氢速率是单一光化学和热化学反应（80℃）速率之和的2.29倍,小于全光谱下光热协同因子3.03。
陈科臻[2]（2021）在《电场对Ni-Fe双金属催化剂体系下CH4-CO2重整的影响试验研究》文中研究说明合成气是化工行业重要的有机合成原料,通过CH4-CO2重整制合成气是目前最有效的合成气制备方法之一。该方法同时利用两种主要的温室气体实现资源化利用,对减轻环境污染、完成碳达峰和碳中和战略目标有重要意义。Fe、Ni为两种绿色的廉价金属催化剂,但其催化活性低、且易积碳烧结。电场的存在会使反应物分子的电子轨道发生极化,提升分子的吸附能力。同时电场在金属表面激发产生的热电子与催化剂发生协同作用,提升催化剂活性,降低反应温度和活化能,有效减少重整工艺所需能耗。本文以活性炭为载体、Fe、Ni为活性组分制备廉价催化剂,利用电场与催化剂之间的耦合作用,探讨电场作为一种新型的催化工艺结合廉价催化剂来代替贵金属催化剂的可行性,并进行了重整反应影响因素分析及过程特性研究。以经过水洗处理的活性炭和Al2O3为两种载体,研究了催化剂载体电导率对电场催化重整反应的影响。当经过100℃水洗8次的椰壳颗粒活性炭电导率为9.326μS/cm,具有较好的电场催化效果。研究了电场与催化剂的协同作用,主要考察了在400℃的低温条件下催化剂、活性组分负载量、电流及空速对重整反应转化率的影响。研究发现:1)相较于单金属催化剂,Fe-Ni双金属催化剂催化效果更好;2)由于电场的存在,重整反应在400℃的较低温度下具有一定的转化率。电流强度从OmA增加到9mA时,CO2和CH4的转化率分别从0增加到29.4%和19.6%,而无电场时该温度下重整反应不发生转化;3)无论单金属还是双金属催化剂,随着活性组分Fe、Ni含量的提升,其催化活性先增加,随后降低。本试验中,当Fe-Ni负载量为10%时,CO2、CH4转化率最高,CO、H2选择性最优;4)电流从0mA增加到9mA时,催化剂床层温度的增幅小于26℃,说明电流的热效应不是重整反应效率提升的主要原因;5)CO2和CH4转化率及H2/CO比值随着空速的增加而减少。为揭示重整反应变化特性及机理,对电场条件下的重整反应过程进行研究,发现根据反应速率重整反应可分为快速上升段（0-3min）、缓慢上升段（3-6min）、平稳段三个阶段。在进行到6min左右时,重整反应整体趋于稳定;在200min测试时间内CO2转化率和CH4转化率几乎保持不变,且H2/CO比值维持在稳定数值。对反应前后的催化剂进行分析表征,发现随着反应的进行,催化剂比表面积和总孔体积增加,平均孔径则随着反应的进行呈下降趋势,同时活性组分发生扩散迁移,分散度提升。根据试验结果,对电场作用下Fe-Ni双金属催化剂用于重整反应的机理进行了分析。
张凤霞[3]（2021）在《改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究》文中研究说明化石燃料燃烧释放的CO2是导致全球气候变暖的主要因素之一。甲烷二氧化碳重整技术能将这两种温室气体（CH4、CO2）转化为氢碳比（H2/CO）接近1的合成气。该合成气易于羰基化反应、二甲醚合成和Fischer-Tropsch合成等反应,转化为长链碳氢化合物,实现二氧化碳资源的高值化利用。因此,甲烷二氧化碳重整技术具有环境保护和资源化利用的双重意义。甲烷二氧化碳重整技术的镍基催化剂因易烧结和易积碳而导致催化活性下降甚至失活是该技术工业化应用的瓶颈问题。本论文针对Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积碳及稳定性差问题,采用Ca O和Co改性Ni/γ-Al2O3催化剂以提高催化剂的稳定性和抗积碳能力。针对甲烷二氧化碳重整反应的吸热特性,研究了甲烷催化重整热化学回收烟气余热的耦合机制。该技术实现了余热的高效利用和碳回收利用的双重碳减排效果。系统研究了甲烷二氧化碳重整的相关反应机理及热力学参数。分析了不同反应温度（500～1200℃）、压力（0.5～2.0atm）、CH4/CO2（0.5～2）和微量氧与水对重整的转化率、选择性和积碳的影响特性。研究得出:高于900℃后,催化反应的重整转化率和选择性能保持在较高的水平,温度继续升高对转化率和选择性的增加影响较小。1atm和CH4/CO2=1时,甲烷、二氧化碳转化率可达到98.4%和97.0%。反应过程中微量的氧与水有助于提升目标产物的选择性和减少积碳量,氢气和一氧化碳的选择性可分别达到94.7%和96.9%,而积碳率仅为5.7×10-23%。采用浸渍法分别制备了Ca O改性Ni/γ-Al2O3和Co改性Ni Ca O/γ-Al2O3催化剂,对改性催化剂进行XRD、BET、H2-TPR、SEM、拉曼、红外光谱等检测表征,并进行重整催化活性的实验研究。研究得出添加一定量的Ca O能有效提高活性金属的分散性,并可有效抑制镍铝尖晶石的形成,提升催化剂的催化活性。Ca O改性Ni/γ-Al2O3催化剂,可使甲烷的转化率高达92.0%,二氧化碳的转化率高达95.0%,氢和一氧化碳的选择性分别达到87.9%和94.2%。添加Co会形成镍-钴化合物,增强活性金属镍与钴的协同作用,提升催化剂的抗积碳能力和稳定性能。Ni8Co2Ca O3/γ-Al2O3催化剂具有最优异的催化活性、稳定性和抗积碳能力,使得甲烷和二氧化碳的转化率分别达到92.6%和96.7%,氢气和一氧化碳的选择性分别达到82.8%和98.4%,稳定性达到100h以上。甲烷二氧化碳催化重整过程的积碳主要来源于甲烷高温裂解,在催化剂上形成碳纤维从而破坏活性金属与载体间的链接、或生成致密包裹的聚合碳导致催化剂失活。高温有利于重整主反应的进行,但是温度高于900℃后,尽管碳气化反应有一定的消碳效果,但甲烷裂解积碳的反应速率高于碳气化反应,最终积碳量会明显增加。温度对催化剂积碳量的影响比压力的影响更加敏感,提高温度、降低压力都有助于减少积碳。催化剂负载氧化钙和钴能显着提高催化剂的抗烧结和抗积碳性能。优化后的Ni8Co2Ca O3/γ-Al2O3催化剂在800℃、常压下连续反应100h仍能保持良好的催化活性,碳转化率仅为1.5%。研发了甲烷干重整热化学法回收烟气余热的技术,并进行了能量耦合与匹配的系统研究。甲烷干重整热化学余热回收率取决于重整后合成气中氢和一氧化碳的比例,重整反应热和热转化系数随着温度的升高或二氧化碳比例的增加而增加。采用甲烷干重整热化学回收余热,在提供相同有效热的前提下,能减少甲烷供给量,碳减排达到14.4%的效果。利用蓄热式甲烷三重整热化学余热回收工艺简化了烟气余热回收利用的工序。研究得出甲烷三重整反应在温度高于800℃能明显提高甲烷和二氧化碳的转化率,并提高合成气的产率。合成气H2/CO比控制在1.5～2.0,甲烷和二氧化碳的转化率分别可达99.0%和88.0%以上。催化过程中少量添加氧气不仅补充重整反应过程的热量,也能使三重整的反应热和热化学转化增量分别达到144.9k J·mol-CH4-1和27.4%。
张雨珂[4]（2020）在《基于κ-CeZrO4载氧体甲烷化学链部分氧化制合成气反应特性研究》文中研究指明CH4部分氧化是甲烷的重要转化方式之一,可以充分利用CH4并将其转化为高品质的合成气,从而进一步合成重要化学品和液体燃料。将化学链技术应用于甲烷的部分氧化（POM）被认为是一种对环境影响最小的低成本策略,在化学链甲烷部分氧化（Chemical Looping Partial Oxidation Of Methane,CLPOM）制合成气的技术中,使用载氧体将空气中氧分子储存起来,通过释放的晶格氧代替分子氧,实现甲烷与高价金属氧化物的氧化还原反应,避免了传统甲烷氧化因提供纯氧造成的氧气分离能耗,还可通过载氧体的催化活性降低甲烷氧化反应温度,减少反应过程能耗。本论文对CH4化学链部分氧化关键技术之一-载氧体（Oxygen Carrier,OC）进行了开发设计,旨在基于κ-CeZrO4材料中晶格氧传输速率快,结构稳定等特点,通过添加异源金属活性组分修饰后获得高效功能载氧体。选用共沉淀法合成了κ相的CeZrO4复合氧化物,使用XRD、SEM、H2-TPR、XPS等表征手段,对载氧体的物相、氧化性能和表面性质进行了系统的分析,并对载氧体的供氧、催化活性机理及其与甲烷的反应路径进行了探讨。H2-TPR及H2-TG表征结果表明,其放氧温度（660℃）低,放氧速率（0.438%/min,小于或等于300°C）以及氧恢复能力更快更容易。通过探究负载活性组分对κ相载氧体的晶型、形貌以及还原性能和催化氧化活性的影响,综合考查甲烷转化率及H2/CO结果选取了2wt%的NiO为适宜负载量,NiO的添加可以改变其表面氧物种的分布以及甲烷的吸附活化性能,进一步降低载氧体的释氧温度（345℃）。评价结果显示,添加NiO改性后的Ce基载氧体应用于甲烷化学链部分氧化（CLPOM）反应制备出了高品质合成气,在低至700℃的反应温度下可获得较高的甲烷转化率（52.38%）及合成气选择性（88.44%）,且经过20次的循环实验后仍维持稳定。在以上研究基础上,本文进一步进行了准原位CH4-XPS分析,揭示了CO高选择性的原因,阐明了晶格氧在甲烷部分氧化（CLPOM）反应中的供氧机制,提出了中低温下NiO/κ-CeZrO4部分氧化甲烷体系的反应机理。研究表明,载氧体表面NiO的添加改变了载氧体表面OA（吸附氧）/OL（晶格氧）的相对含量,通过调控氧空位改变元素化学状态及各基元反应在界面处的能垒使中低温下的反应路径发生变化,提高合成气选择性。反应物在NiO与释氧载体的相互作用下,实现了部分氧化制取高品质合成气,获得了较高的甲烷转化率和H2/CO选择性,同时抑制了氧化还原过程中积碳的生成。本研究开发了高稳定高活性的NiO/κ-CeZrO4载氧体,具有较高的储放氧性能,实现了氧替代的同时促进了甲烷部分氧化制合成气生产工艺在中低温下的高效转化,揭示了载氧体中活性组分与释氧载体的相互作用机理,为进一步开发高效、低成本的甲烷制合成气的功能载氧体材料提供了理论借鉴。
胡蓉[5]（2019）在《海洋油田富二氧化碳伴生气催化转化制合成气》文中研究表明随着全球经济的飞速增长,化石燃料的消耗日益增加,随之排放大量的二氧化碳的极大程度加剧了温室效应。因此二氧化碳的回收与再利用已经成为各国政府与人民关注的焦点问题。海洋油田富二氧化碳伴生气中含有大量二氧化碳和甲烷,甲烷二氧化碳重整反应能够利用二氧化碳和甲烷制合成气（H2/CO）,是利用富二氧化碳伴生气资源的有效途径。本文通过溶液燃烧法和浸渍法制备了一系列镍基催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应,主要研究内容与结果如下:（1）采用溶液燃烧法制备Ni-SiO2-SC催化剂,考察了Ni含量对催化剂性能的影响,发现催化剂活性随着Ni含量的增加有上升趋势,但Ni含量越高,催化剂的积碳量越多。（2）利用La2O3作为载体,采用溶液燃烧法制备Ni-La2O3-SC催化剂,实验结果表明不同Ni含量的催化剂都具有较高的活性,同时也发现La2O3的添加,有助于提高催化剂的活性。（3）分别使用溶液燃烧法和浸渍法制备了一系列Ni-La2O3-SiO2-SC和Ni-La2O3-SiO2-IM催化剂。研究发现,使用溶液燃烧法制得的催化剂Ni-La2O3-SiO2-SC有较好的活性与稳定性,50h内积碳量小于2%。而使用浸渍法制备的催化剂Ni-La2O3-SiO2-IM,有较好的活性,但50h内积碳量大于10%。催化剂表征和性能测试结果表明,使用溶液燃烧法可以将Ni颗粒包覆在无定型La2O3中,从而抑制Ni颗粒烧结和积碳,有效提高催化剂的稳定性与抗积碳性能。相比较浸渍法,溶液燃烧法制备的Ni-La2O3-SiO2-SC催化剂表现出更好的活性与稳定性,是具有较好的应用前景。
王思琦[6]（2019）在《负载型的镍改性碳化钼催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究》文中研究说明甲烷二氧化碳重整反应（DRM）具有良好的工业价值,它将难活化的甲烷与二氧化碳小分子气体进行反应转化,生成广泛应用于工业领域的合成气体即氢气和一氧化碳。此反应利用了 CH4和CO2这两种温室气体,消减了温室气体的排放,是温室气体利用和减排的最佳技术路线之一。同样这种方法所制取的合成气是H2/CO 比接近于1,它是可以直接在费-托合成上应用的。因此,甲烷二氧化碳重整反应具有科学的节能减排环保的研究意义。过渡金属碳化钼具有类贵金属性质,然而在常压下,β-Mo2C催化剂在DRM中因体相氧化而快速失活。最新研究表明Ni改性的过渡金属碳化钼催化剂在DRM中具有很好的催化稳定性,是因为Ni金属促进了 CH4的解离,缓解了碳化钼催化剂被氧化而失活。同时又因碳化钼对CO2的活化性,改善了单独镍基催化剂表面积碳而失活。本论文以碳纳米管负载型Ni改性的碳化钼催化剂为研究对象,研究了催化剂的CH4-CO2重整反应活性。对比在DRM反应中使用三种不同浸渍顺序制得的催化剂的催化性能,得到最优的浸渍制备方法,即按照先浸渍金属Mo后Ni进行分步浸渍。同时又探究Ni/Mo2C-CNTs催化剂的Mo负载量（Ni/Mo摩尔比）对其催化性能的影响,并进行CH4-TPSR和CO2-TPO的表征,发现Mo含量为17.6 wt%（Ni/Mo=1）催化剂的甲烷转化率和二氧化碳转化速度比（R1/R2）最高,反应活性和稳定性最好。并分别考察了不同温度800℃、850℃和900℃的反应条件下对Ni/Mo2C-CNTs（17.6）催化剂催化效率的影响,实验数据显示温度为850℃的反应条件下,催化剂具有最强的反应催化效率,活性最强,反应进行了 36 h都没有明显的失活现象,而且R1/R2值最高,也促进了催化剂的氧化-碳化循环建立,所以说850℃是最佳的反应温度。还对Ni/Mo2C催化剂的载体进行初探,选用商业化的载体γ-Al2O3制备Ni/Mo2C/γ-Al2O3催化剂并对其活性进行探究,发现其活性远远低于碳纳米管负载型的,不适合作为Ni/Mo2C催化剂的载体。经过前期研究表明,通常认为碳化钼在CH4-CO2重整反应中存在贵金属催化机理、氧化-还原循环机理,其中最主要的氧化-循环机理有两种反应路径,分别为Mo2C（?）MoO2和β-Mo2C→MoO2→Mo→Mo2C。对于Ni改性的碳化钼催化剂在DRM中的反应机理,本文首次提出一种新的氧化-碳化循环反应途径为:Ni/Mo2C（?）Ni/MoO2（?）Ni/Mo（?）MoNi4（?）Ni/Mo2C基于对重整反应产物H2的利用,为了进一步脱出富氢气体中的CO,我们还对Co4N/Pt/γ-Al203和C02P/γ-Al2O3催化剂在富氢下CO选择性氧化反应（PROX）进行了初步探究。
谢非[7]（2019）在《煤催化气化过程的实验研究及数值模拟》文中研究说明合成气作为一种重要的化学反应中间原料气备受关注。以合成气为原料制备的下游产品众多,且经济效益好。因此,探索新型合成气制备方法对合成气的制备有着深远的意义。煤催化气化技术是一项具有前景的新型气化技术,其催化剂可作为气化反应的热载体及载氧体。目前,以煤为主的固体燃料催化气化制备合成气的技术尚处于探索研究阶段,反应器的设计与运行、催化剂的性能、反应器内气固流动特征等方面均有待进一步探究。本文采用实验和数值模拟相结合的方法,对煤催化气化技术进行研究。本文以Fe2O3作为催化剂,以水蒸气作为气化剂,采用流化床反应器对宁东煤的催化气化过程进行小试研究。主要针对氧碳比、水蒸气量、气化温度等操作条件对气化性能的影响进行实验研究。结果表明:当温度为900℃、O/C摩尔比为0.5:1、水蒸气流量为1.8ml/min时,出口合成气含量达到最大值71%,碳转化率为84%;当水蒸气流量为2.2ml/min时,气化效率达到最大值62%。在实验室流化床反应器煤催化气化小试研究的基础上,对该煤催化气化过程进行了数值模拟。按照小试研究的反应器建立了数值化模型,并且建立了化学反应模型:煤炭脱挥发分采用两步竞争反应;煤焦炭气化反应采用有限速率模型;水气转化反应和甲烷化反应采用有限速率/涡耗散模型;Fe2O3催化剂的还原反应采用球缩核（SCM）模型。结果表明:在O/C摩尔比为0.5:1、水蒸气流量为2.2ml/min、气化温度为900℃时,出口合成气含量达到最大值70%,与实验结果对比分析,其误差范围在2%以内。由实验结果与模拟值对比可知:模拟所构建的气固流动与化学反应模型能比较准确的预测流化床燃料反应器中煤催化气化的特性,对实验的研究进行了有效的补充和拓展,为反应器的放大设计和运行参数的优化可以提供有力的技术支持和指导。
宁思云[8]（2019）在《木炭催化气化制取合成气及其重整研究》文中研究说明合成气是以H2、CO为主要成分的可燃气,目前主要以煤气化及天然气重整制取合成气,但煤气化及天然气重整存在污染、成本较高的问题。木炭是生物质热解的固体剩余物,挥发分含量较低,木炭气化制备合成气是有潜力替代煤气化制备合成气的技术。本文以木炭为原料,分别以水蒸气和CO2为气化剂,研究了木炭的气化特性,搭建固定床两段式气化装置,进行了木炭气化及合成气重整的实验研究。1、以木炭为原料,研究了木炭水蒸气催化气化制取合成气,考察了催化剂种类（KOH、K2CO3、KHCO3、KNO3）、催化剂用量、水蒸气流量、气化温度（750℃～950℃）对木炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组分体积分数和H2/CO值的影响。实验通过炭吸收催化剂溶液来负载催化剂,实验结果表明:四种催化剂都可提高木炭气化效率,催化活性顺序为KOH>K2CO3>KHCO3>KNO3。碳转化率及产氢率都随着催化剂溶液浓度的增加而增大,催化剂溶液浓度为4wt%时,碳转化率已达到88%,浓度过高增加趋势逐渐变缓,催化剂溶液在4wt%～6wt%较为合适。增加水蒸气流量,合成气中H2体积分数增大,H2/CO值增大。水蒸气流量从0.10g/（min·g）增加至0.3g/（min·g）,H2的体积分数从57.17%增加至61.03%,碳转化率从53.69%增加至97.35%,同时CO2体积分数从10.54%增加至16.96%,当水蒸气流量超过0.20g/（min·g）时,碳转化率及产氢率等增势已趋于平缓,且水蒸气过量会消耗炉内热量,所以0.2g/（min·g）是适宜水蒸气用量。升高温度可促进炭气化反应,同时会增加合成气中CO含量,降低H2含量,温度950℃时碳转化率和产氢率分别达到98.7%和145.23g/kg。实验得到的合成气H2/CO比范围在1.53～4.09之间。2、利用热重分析法,使用同步热分析仪进行木炭CO2气化实验,同时在上吸式固定床气化炉中,进行木炭CO2催化气化实验。考察实验温度（850℃、900℃、950℃、1000℃）,催化剂种类（KOH,KHCO3,KNO3,K2CO3）对木炭CO2气化反应特性以及气化产出的合成气组分的影响。实验结果表明:温度升高,木炭CO2反应速率迅速提升,温度从850℃增加至1000℃,合成气中CO体积分数从25.88%增加至56.49%,产气量从1.08L增加至1.89L,但温度对H2组分影响甚微,H2体积分数保持在8%左右。四种钾金属化合物催化剂都可提升木炭CO2气化速率,并且提升产出合成气中CO体积分数,催化活性顺序为KOH>K2CO3>KHCO3>KNO3。文章采用混合反应模型描述了木炭与CO2催化气化反应过程,求取了反应动力学参数,通过计算可得KOH,KHCO3,KNO3,K2CO3四种催化剂都可大大降低木炭CO2反应活化能,其中KOH催化活性最强,KOH浸渍的木炭反应活化能Ea为71.90KJ/mol,指前因子A为8.98×102min-1,相较于空白炭样反应活化能Ea为133.63KJ/mol,指前因子A为4.96×104min-1,其反应活化能降低了一半。3、搭建了两段式气化实验装置,以木炭为原料,第一段为木炭水蒸气催化气化,气化条件恒定不变,温度设定为850℃,蒸汽流量为0.2g/（min·g）,使用6wt%浓度的KOH溶液浸渍木炭,用量2g。第二段合成气重整炉中放置木炭作为木炭反应层,研究催化剂种类、催化剂用量、木炭用量、温度对合成气重整的影响。实验表明,C+CO2→2CO是有效降低合成气CO2体积分数,将CO2转化为CO从而重整合成气的方法。KOH,KHCO3,KNO3,K2CO3都可有效催化合成气重整,其中KOH的催化性能最强,当使用6wt%浓度的KOH溶液浸渍的木炭作为重整原料,重整温度在900℃,可得到重整后的合成气H2+CO总占比为96.2%,CO2体积分数为2.71%。木炭用量越多,重整效果越好,木炭用量在16g时,可得到H2+CO体积分数在95%以上,CO2体积分数在3%以下的合成气。C+CO2→2CO是吸热反应,温度升高可促进反应向正方向进行,当重整温度在1000℃时,合成气重整效果最佳,可得到CO2体积分数在2.03%,H2+CO体积分数在96.91%,产气高达8.03L的合成气。本文以木炭为原料,以钾金属化合物作为催化剂,研究了木炭水蒸气气化及木炭CO2气化特性,并通过两段式气化制备及重整合成气,可得到CO2体积分数降至2%左右,H2体积分数在59%左右,CO体积分数为38%左右,热值在11MJ/NM3以上合成气。
陈艳鹏[9]（2019）在《化学链部分氧化甲烷并分解水和二氧化碳制合成气技术研究》文中研究指明甲烷是天然气、煤层气、页岩气、可燃冰和生物质气化产物的主要成分,在能源结构中占有重要地位,被认为是广义的“清洁能源”。甲烷在这些丰富的资源中的储备,为其转化和利用提供了有利条件,特别是通过甲烷转化为高品质且易于运输的液态化学品有望替代石油。CO2化学转化为具有经济价值的能源载体或化学品,是CO2资源化利用重要途径。因此,基于化学链技术,将甲烷部分氧化和CO2分解相结合,转化为可通过费托合成液体燃料的合成气（H2/CO=2）,为天然气转化和CO2利用提供一种新的途径。借助固定床反应性能实验和XRD、H2-TPR、CH4-TPR、SEM和TPO等分析测试手段,系统研究了氧载体在化学链redox中的氧化还原行为和结构演变,阐释了CeO2-LaFeO3氧载体redox反应特性和H2O-CO2竞争反应机制,为化学链分解H2O和CO2连续制取合成气技术奠定了理论基础。结果表明:CeO2-LaFeO3复合氧化物氧载体由CeO2和LaFeO3组成,物相结构稳定且分散均匀;复合氧化物中两相的协同作用,在甲烷部分氧化中可有效避免积碳,并连续选择性转化甲烷制合成气;在分解H2O和CO2步骤中,还原态氧载体表现出较高的分解H2O和CO2制合成气活性,在600oC前均可消碳和完成氧化物晶格氧的再生,CeO2的掺杂降低了还原态LaFeO3反应起始温度。CeO2-LaFeO3氧载体表现出优越的化学链部分氧化甲烷并分解H2O和CO2制合成气性能,在redox循环中保持稳定的反应活性和储释氧能力。在850oC,CeO2-LaFeO3在30个redox循环中可连续制取H2/CO摩尔比约为2.0的合成气,甲烷部分氧化中合成气选择性为95%,氧化步骤CO2可100%转化为CO,一次循环合成气总产率达2.67 mmol/g。H2O和CO2在还原态氧载体和积碳上的分解行为证实H2O和CO2竞争分解反应是决定氧化步骤中H2-CO摩尔比的关键因素,其中CO2具有优先反应优势。在本文化学链redox循环体系中,LaFeO3钙钛矿相变（Fe变价能力）和氧化铈中氧空位迁移起到了氧化还原作用和协同效应,选择性地转化原料气体制备合成气。
刘岩[10]（2019）在《页岩气与CO2催化重整特性及机理研究》文中提出随着油气资源的大量消耗,页岩气等非常规能源日渐成为国内外清洁能源的开发和研究热点。而同时温室效应的加剧使节能减排势在必行。利用页岩气与CO2重整制备合成气（DRS）不仅能够实现页岩气和CO2的资源化利用,而且能够同时处理甲烷和二氧化碳两种温室气体,因此,显着的优势使DRS成为一举两得的理想途径。页岩气的主要成分是CH4和C2H6,国内外对甲烷干式催化重整（DRM）的研究较为成熟,但是对于C2H6干式催化重整（DRE）和页岩气共催化重整（DRS）的相关报道很缺乏,亟待实验和理论方面的研究。因此,本文对页岩气与CO2催化重整特性进行了研究,具体工作如下:首先,开发制备了适用于DRS的铈改性镍基催化剂。搭建固定床试验台研究了页岩气干式的催化重整特性。利用表征研究了催化剂的结构性质,提出了催化机理。结果表明:DRS的强吸热特性使重整活性随着温度的升高而升高,800oC达到最佳。C2H6的活性明显比CH4高。镍铈比不同,催化活性差异较大。含有5wt%Ni和5wt%Ce的复合型催化剂具有最佳的催化性能和抗积碳性能。通过对该催化剂的各种特性的探究,提出了催化机理:镍铈之间的强相互作用提高了催化活性,其中镍铈固溶体的形成是在DRS过程中提供氧化还原离子对和缺陷活性位的关键。其次,在开发的催化剂的基础上研究了页岩气组分CH4/C2H6在重整过程（DRM/DRE）中的相互作用和CO2过量系数对重整特性的影响。通过XRD、Raman和SEM技术对积碳进行了详细的研究,确定了催化活性下降的原因。结果表明乙烷的存在降低了甲烷的转化率,低温下提高了合成气的选择性,共重整体现了重整特性优势,但是高温下优势不明显。整体而言,DRS中合成气产率大于DRM,主要是C2H6的存在具有积极作用。积碳方面:DRM过程中产生的积碳主要为须状碳,氧化活性较高,本身不影响活性,但是直径较粗,互相缠绕使置于顶端的金属组分分散性下降,这是催化活性降低的主要原因。DRE中的积碳有碳纳米纤维、须状碳和覆盖活性位点的嵌入碳,整体氧化活性较低,是催化活性下降的主要原因。过量的CO2能消除活性高的积碳,提高重整稳定性。进一步地,为了深入揭示催化机理和相互作用,为后期催化剂的改进提供理论依据,基于密度泛函理论进行了量子化学计算,从电子分布和转移、分子吸附角度揭示催化剂表面性质,得出了Ni/Ce/O原子的结合方式和较大的活性中心电子云密度梯度是固溶体催化优势所在的关键。改性后对反应气体的吸附能均大于改性前,共吸附时CH4和C2H6是相互促进的。验证和进一步解释了实验部分的现象,提供了有力的理论依据。上述研究是对DRS催化领域的重要实验和理论补充。
二、甲烷与二氧化碳重整制取合成气研究进展（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、甲烷与二氧化碳重整制取合成气研究进展（论文提纲范文）
（1）太阳能全光谱光/热化学制燃料能量转化机理与方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 太阳能光化学与热化学制燃料研究现状 |
| 1.2.1 太阳能光化学燃料转化 |
| 1.2.2 太阳能热化学燃料转化 |
| 1.3 太阳能全光谱能量梯级利用研究进展 |
| 1.3.1 余热回收的全光谱能量梯级利用 |
| 1.3.2 先分频后利用的全光谱能量梯级利用 |
| 1.4 太阳能全光谱光热化学反应研究进展 |
| 1.4.1 热辅助光化学反应 |
| 1.4.2 光辅助热化学反应 |
| 1.4.3 光热协同化学反应 |
| 1.5 本文研究内容和拟解决的问题 |
| 第2章 光化学-热化学互补的全光谱化学储能方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 光化学-热化学互补的全光谱化学储能方法 |
| 2.2.1 光化学-热化学互补的全光谱化学储能方法提出思路 |
| 2.2.2 光致分子异构-甲醇分解互补的全光谱化学储能系统构思 |
| 2.3 光致分子异构-甲醇分解互补系统数值建模 |
| 2.3.1 光致分子异构-甲醇分解互补系统能量流动分析 |
| 2.3.2 光致分子异构过程能量转化模型 |
| 2.3.3 热化学甲醇分解过程动力学模型 |
| 2.4 光致分子异构-甲醇分解互补系统的热力学性能研究 |
| 2.4.1 光致分子异构储能过程的热力学性能分析 |
| 2.4.2 部分光谱下甲醇分解过程的热力学性能分析 |
| 2.4.3 互补系统设计工况下的热力学性能分析 |
| 2.4.4 互补系统变工况下的热力学性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 化学储能-光伏互补的全光谱能量梯级利用系统 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 太阳能全光谱能量梯级利用系统构思 |
| 3.2.1 全光谱能量梯级利用系统提出思路 |
| 3.2.2 化学储能-光伏互补的全光谱能量梯级利用系统 |
| 3.3 全光谱能量梯级利用系统数值建模 |
| 3.3.1 系统的能量流动与物质传输 |
| 3.3.2 全光谱能量梯级利用系统中关键过程数值模型 |
| 3.4 全光谱能量梯级利用系统的热力学性能分析 |
| 3.4.1 关键过程热力学性能分析 |
| 3.4.2 光谱对关键过程和系统热力学性能的影响 |
| 3.4.3 变工况下全光谱能量梯级利用系统的热力学性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 集成太阳能热化学燃料转化的分布式能源系统 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 集成双轴跟踪太阳能热化学燃料转化的分布式能源系统构思 |
| 4.3 分布式能源系统的关键过程 |
| 4.3.1 太阳能热化学燃料转化单元 |
| 4.3.2 分布式能源系统微燃机选型 |
| 4.3.3 系统评价指标 |
| 4.4 集成太阳能热化学燃料转化的分布式能源系统热力学性能分析 |
| 4.4.1 太阳能热化学燃料转化单元热力学性能 |
| 4.4.2 设计工况下系统性能 |
| 4.4.3 变工况下系统性能 |
| 4.4.4 案例分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 光热化学分解水制氢实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 光热化学制氢实验设计方案 |
| 5.2.1 光热化学制氢实验流程 |
| 5.2.2 光热解耦和光热叠加实验设计 |
| 5.3 催化剂的制备和表征方法 |
| 5.3.1 主要试剂和实验设备 |
| 5.3.2 催化剂的制备 |
| 5.3.3 催化剂的表征 |
| 5.4 光热化学制氢实验结果分析 |
| 5.4.1 催化剂的表征结果 |
| 5.4.2 光化学、热化学、光热化学制氢性能对比 |
| 5.4.3 不同光谱范围光热化学制氢性能 |
| 5.4.4 光电化学表征及协同作用分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 6.1 论文主要成果 |
| 6.2 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）电场对Ni-Fe双金属催化剂体系下CH4-CO2重整的影响试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 CH_4重整制合成气的途径 |
| 1.2.1 甲烷水蒸气重整 |
| 1.2.2 甲烷部分氧化重整 |
| 1.2.3 甲烷二氧化碳重整 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整催化剂研究现状 |
| 1.4 电场催化的研究现状 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 试验系统及方法 |
| 2.1 试验系统 |
| 2.2 产物选择性及产率计算方法 |
| 2.3 催化剂的制备方法 |
| 2.3.1 催化剂载体的预处理 |
| 2.3.2 试验原料及试剂 |
| 2.3.3 活性组分的负载 |
| 2.3.4 催化剂表征方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 电场催化重整反应影响因素试验研究 |
| 3.1 载体对重整反应的影响 |
| 3.1.1 催化剂载体的制备 |
| 3.1.2 不同载体的催化性能 |
| 3.2 活性组分及负载量对重整反应的影响 |
| 3.2.1 Ni-Fe合金催化剂的催化性能 |
| 3.2.2 不同活性组分负载量的催化性能 |
| 3.3 温度对重整反应的影响 |
| 3.4 电流强度对重整反应的影响 |
| 3.5 空速对重整反应的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 电场催化重整反应过程特性研究 |
| 4.1 电场下重整试验过程特性分析 |
| 4.1.1 温度对过程特性的影响 |
| 4.1.2 电流强度对过程特性的影响 |
| 4.1.3 催化剂的稳定性测试 |
| 4.2 重整反应机理探究 |
| 4.2.1 CH_4-CO_2重整反应路径分析 |
| 4.2.2 电场作用下Ni-Fe催化重整机理探讨 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间所获成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 温室气体的来源与危害 |
| 1.1.1 温室气体的来源 |
| 1.1.2 温室气体的危害 |
| 1.2 二氧化碳减排技术 |
| 1.2.1 二氧化碳捕集 |
| 1.2.2 二氧化碳封存 |
| 1.2.3 二氧化碳的利用 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整技术 |
| 1.3.1 重整技术的发展现状 |
| 1.3.2 重整反应过程 |
| 1.3.3 积碳 |
| 1.3.4 干重整催化剂 |
| 1.3.5 催化剂制备方法 |
| 1.4 甲烷二氧化碳重整过程的能耗 |
| 1.5 选题的目的和意义 |
| 1.5.1 选题的目的 |
| 1.5.2 选题的意义 |
| 1.6 课题的研究内容与创新点 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 创新点 |
| 第二章 甲烷二氧化碳重整反应的热力学研究 |
| 2.1 甲烷二氧化碳重整反应过程 |
| 2.1.1 反应体系独立反应的确定 |
| 2.1.2 反应体系的平衡常数 |
| 2.2 甲烷二氧化碳重整反应热力学计算结果与分析 |
| 2.2.1 温度和CH_4/CO_2值的影响 |
| 2.2.2 压力的影响 |
| 2.2.3 氧气的影响 |
| 2.2.4 水的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 CaO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂的研究 |
| 3.1 实验 |
| 3.1.1 催化剂制备 |
| 3.1.2 催化剂性能表征 |
| 3.1.3 催化剂活性测试实验 |
| 3.2 催化剂性能 |
| 3.2.1 BET分析 |
| 3.2.2 H_2-TPR分析 |
| 3.2.3 XRD分析 |
| 3.2.4 SEM分析 |
| 3.3 催化剂的活性和稳定性 |
| 3.3.1 反应温度的影响 |
| 3.3.2 空速的影响 |
| 3.3.3 催化剂的稳定性 |
| 3.4 失活催化剂的特性 |
| 3.4.1 XRD分析 |
| 3.4.2 SEM分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Co改性Ni-CaO/γ-Al_2O_3催化剂的研究 |
| 4.1 实验 |
| 4.1.1 催化剂制备 |
| 4.1.2 催化剂的表征 |
| 4.1.3 催化剂活性测试实验 |
| 4.2 催化剂性能 |
| 4.2.1 BET分析 |
| 4.2.2 H_2-TPR分析 |
| 4.2.3 XRD分析 |
| 4.2.4 SEM分析 |
| 4.3 催化剂的活性和稳定性 |
| 4.3.1 反应温度的影响 |
| 4.3.2 空速的影响 |
| 4.3.3 催化剂的稳定性 |
| 4.4 失活催化剂的特性 |
| 4.4.1 XRD分析 |
| 4.4.2 SEM分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 甲烷二氧化碳重整积碳机理及调控机制 |
| 5.1 积碳特性及热力学分析 |
| 5.1.1 积碳反应 |
| 5.1.2 积碳热力学分析 |
| 5.1.3 积碳过程 |
| 5.2 积碳机理 |
| 5.3 影响积碳的因素 |
| 5.3.1 反应温度 |
| 5.3.2 反应压力 |
| 5.3.3 助剂 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 甲烷重整与余热回收相耦合的热力系统研究 |
| 6.1 甲烷干重整热化学回收 |
| 6.1.1 技术方案 |
| 6.1.2 化学反应 |
| 6.1.3 甲烷干重整热化学余热回收重整反应器 |
| 6.2 甲烷干重整热化学回收过程热力学分析 |
| 6.3 甲烷干重整热化学余热回收过程分析 |
| 6.3.1 反应热 |
| 6.3.2 热化学转化增量 |
| 6.3.3 热平衡 |
| 6.3.4 碳减排效果 |
| 6.4 甲烷三重整蓄热热化学余热回收 |
| 6.4.1 技术方案 |
| 6.4.2 反应机理及蓄热式催化重整反应器 |
| 6.4.3 蓄热式三重整热化学余热回收过程的分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）基于κ-CeZrO4载氧体甲烷化学链部分氧化制合成气反应特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 甲烷能源资源的发展趋势 |
| 1.2 甲烷的转化与利用途径 |
| 1.3 甲烷制备合成气的研究现状 |
| 1.3.1 甲烷水蒸气重整 |
| 1.3.2 甲烷二氧化碳重整 |
| 1.3.3 甲烷部分氧化 |
| 1.3.4 甲烷化学链部分氧化 |
| 1.4 甲烷化学链转化制备合成气技术 |
| 1.4.1 化学链技术的产生与发展 |
| 1.4.2 化学链技术的特点及应用 |
| 1.4.3 甲烷化学链转化制合成气技术研究进展 |
| 1.5 研究思路与研究目标 |
| 1.5.1 研究思路 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂及实验设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 载氧体的制备过程 |
| 2.3 载氧体的表征与测试方法 |
| 2.3.1 载氧体的表征方法 |
| 2.3.2 载氧体的反应性能测试与评价方法 |
| 第三章 κ-CeZrO_4载氧体的优选 |
| 3.1 载氧体的初选 |
| 3.1.1 载氧体的物相分析 |
| 3.1.2 载氧体的还原性能测试 |
| 3.1.3 载氧体的表面元素分析 |
| 3.1.4 载氧体的热重反应分析 |
| 3.1.5 载氧体反应性能测试 |
| 3.2 不同金属的负载对复合Ce基载氧体的影响 |
| 3.2.1 活性金属的修饰对载氧体晶型的影响 |
| 3.2.2 活性金属的修饰对的载氧体还原性能的影响 |
| 3.2.3 活性金属的修饰对载氧体表面元素化学态的影响 |
| 3.2.4 活性金属的修饰对载氧体反应性能的影响 |
| 3.3 Ni负载量对复合Ce基载氧体的影响 |
| 3.3.1 不同Ni负载量的修饰对载氧体晶型的影响 |
| 3.3.2 不同Ni负载量的修饰对载氧体还原性能的影响 |
| 3.3.3 不同Ni负载量的修饰对载氧体形貌的影响 |
| 3.3.4 不同Ni负载量的修饰对载氧体反应性能的影响 |
| 3.3.5 不同Ni负载量的载氧体反应后形貌分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 κ-CeZrO_4载氧体与CH_4 部分氧化反应性能的研究 |
| 4.1 κ-CeZrO_4载氧体的反应性能测试 |
| 4.1.1 氧烷比的影响 |
| 4.1.2 反应温度的影响 |
| 4.1.3 反应时间的影响 |
| 4.2 κ-CeZrO_4载氧体的循环性能评价 |
| 4.2.1 循环反应前后载氧体物相分析 |
| 4.2.2 循环反应前后载氧体表面元素分析 |
| 4.2.3 循环反应前后载氧体形貌分析 |
| 4.2.4 循环反应性能结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 κ-CeZrO_4载氧体甲烷部分氧化反应机理探究 |
| 5.1 载氧体的准原位XPS分析 |
| 5.2 本章小结 |
| 第六章 κ-CeZrO_4载氧体氧化再生过程研究 |
| 6.1 载氧体CO_2氧化再生过程反应评价 |
| 6.2 载氧体CO_2氧化再生过程晶格氧迁移规律 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点与特色 |
| 7.3 工作展望与不足 |
| 7.3.1 不足 |
| 7.3.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（5）海洋油田富二氧化碳伴生气催化转化制合成气（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 二氧化碳和甲烷的利用 |
| 1.2.1 二氧化碳的利用 |
| 1.2.2 甲烷的转化利用 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整反应 |
| 1.3.1 甲烷二氧化碳重整反应 |
| 1.4 甲烷二氧化碳重整反应催化剂 |
| 1.4.1 催化剂中活性成分 |
| 1.4.2 载体的因素 |
| 1.4.3 催化剂的助剂的研究 |
| 1.4.4 催化剂制备方法的研究 |
| 1.5 立题依据与研究内容 |
| 第二章 实验材料及方法 |
| 2.1 实验试剂和仪器 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 实验仪器 |
| 2.2 催化剂的表征 |
| 2.2.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.2.2 氢气程序升温还原(H_2-TPR) |
| 2.2.3 比表面积(BET)与孔径分布 |
| 2.2.4 催化剂热重和差热 |
| 2.3 催化剂的活性测试 |
| 2.3.1 二氧化碳甲烷重整反应装置 |
| 2.3.2 二氧化碳甲烷化反应性能测试 |
| 2.4 转化率的计算 |
| 第三章 Ni基甲烷二氧化碳重整催化剂研究 |
| 3.1 Ni/SiO_2甲烷二氧化碳重整催化剂 |
| 3.1.1 催化剂的制备 |
| 3.1.2 催化剂性能 |
| 3.1.3 催化剂的表征 |
| 3.1.4 反应后催化剂表征 |
| 3.1.5 小结 |
| 3.2 Ni–La_2O_3甲烷二氧化碳重整催化剂 |
| 3.2.1 催化剂制备 |
| 3.2.2 催化剂性能 |
| 3.2.3 催化剂表征 |
| 3.2.4 小结 |
| 3.3 Ni-La_2O_3-SiO_2 催化剂 |
| 3.3.1 催化剂的制备 |
| 3.3.2 催化剂性能 |
| 3.3.3 表征测试 |
| 3.3.3.1 新鲜催化剂表征 |
| 3.3.3.2 还原催化剂表征 |
| 3.3.3.3 反应后催化剂表征 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）负载型的镍改性碳化钼催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 CH_4-CO_2重整制合成气的意义 |
| 1.2 甲烷催化转化制合成气的主要途径 |
| 1.2.1 水蒸气重整法 |
| 1.2.2 甲烷部分氧化法 |
| 1.2.3 甲烷二氧化碳重整法 |
| 1.2.4 甲烷自热重整 |
| 1.3 甲烷二氧化碳重整反应中的催化剂 |
| 1.3.1 贵金属催化剂 |
| 1.3.2 非贵金属催化剂 |
| 1.4 过渡金属碳化物简介 |
| 1.4.1 过渡金属碳化物的结构 |
| 1.4.2 过渡金属碳化物的制备方法 |
| 1.5 过渡金属碳化物在催化反应中的应用 |
| 1.5.1 肼分解 |
| 1.5.2 加氢反应 |
| 1.5.3 费托合成 |
| 1.5.4 甲烷二氧化碳重整制合成气 |
| 1.6 过渡金属碳化钼的甲烷二氧化碳重整反应机理研究 |
| 1.6.1 贵金属机理 |
| 1.6.2 氧化-碳化机理 |
| 1.7 论文的选题意义及研究内容 |
| 2 实验部分 |
| 2.1 实验主要仪器 |
| 2.2 实验试剂与实验所用气体 |
| 2.3 实验样品的制备 |
| 2.3.1 碳纳米管负载型Ni改性碳化钼催化剂的制备 |
| 2.3.2 γ-Al_2O_3负载型的Ni/Mo_2C (1:1)催化剂的制备 |
| 2.3.3 γ-Al_2O_3负载的Co_2P催化剂的制备 |
| 2.3.4 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3催化剂的制备 |
| 2.4 催化剂表征 |
| 2.4.1 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.2 比表面积(BET) |
| 2.4.3 二氧化碳程序升温氧化(CO_2-TPO) |
| 2.4.4 甲烷程序升温表面反应(CH_4-TPSR) |
| 2.5 催化剂活性评价 |
| 2.5.1 镍改性的过渡金属碳化钼催化剂的活性评价 |
| 2.5.2 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3和Co_2P/γ-Al_2O_3催化剂的活性评价 |
| 3 镍改性的过渡金属碳化钼催化剂的CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 新鲜样品的表征 |
| 3.2.1 新鲜样品的XRD表征 |
| 3.2.2 新鲜样品的BET表征 |
| 3.3 不同浸渍顺序制备的Ni改性Mo_2C-CNTs催化剂对CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.3.1 催化剂的活性评价 |
| 3.3.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.3.3 CH_4和CO_2的表面反应 |
| 3.4 钼负载量对Ni改性的Mo_2C-CNTs催化剂CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.4.1 催化剂的活性评价 |
| 3.4.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.4.3 CH_4和CO_2的表面反应 |
| 3.5 反应温度对Ni改性的Mo_2C-CNTs催化剂CH_4-CO_2重整性能研究 |
| 3.5.1 催化剂的活性评价 |
| 3.5.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.5.3 CH_4和CO_2的表面反应 |
| 3.6 镍改性的碳化钼催化剂甲烷二氧化碳重整机理研究 |
| 3.7 Ni/Mo_2C-CNTs与Ni/Mo_2C/γ-Al_2O_3催化剂性能的比较研究 |
| 3.7.1 催化剂的活性评价 |
| 3.7.2 反应后样品的XRD表征 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3和Co_2P/γ-Al_2O_3上CO选择性氧化(PROX)反应性能初步研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Co_4N/Pt/γ-Al_2O_3催化剂上PROX反应性能初探 |
| 4.3 Co_2P/γ-Al_2O_3催化剂上PROX反应性能初探 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 符号说明 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目情况 |
（7）煤催化气化过程的实验研究及数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 合成气制备技术现状 |
| 1.2.1 天然气为原料的合成气制备技术 |
| 1.2.2 煤为原料的合成气制备技术 |
| 1.3 煤催化气化制备合成气技术 |
| 1.3.1 催化剂研究进展 |
| 1.3.2 煤催化气化实验研究现状 |
| 1.3.3 煤催化气化数值模拟研究现状 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 第二章 煤催化气化实验研究 |
| 2.1 样品制备与表征 |
| 2.2 气化过程评价指标 |
| 2.3 实验装置及操作流程 |
| 2.4 实验结果分析与讨论 |
| 2.4.1 各个工况实验结果分析 |
| 2.4.1 工况2样品表征分析 |
| 2.5 参数优化 |
| 2.5.1 O/C摩尔比对制备合成气的影响 |
| 2.5.2 水蒸气流量对制备合成气的影响 |
| 2.5.3 气化温度对制备合成气的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 煤催化气化过程的数值模拟 |
| 3.1 数学模型描述 |
| 3.1.1 控制方程 |
| 3.1.2 化学反应模型 |
| 3.2 模拟对象及数值条件 |
| 3.2.1 模拟对象 |
| 3.2.2 数值求解条件 |
| 3.2.3 边界条件及初始条件 |
| 3.3 结果分析与讨论 |
| 3.3.1 网格独立化研究 |
| 3.3.2 模型验证 |
| 3.3.3 工况2模拟结果分析 |
| 3.3.4 各工况模拟结果示意图 |
| 3.4 实验与模拟结果对比分析 |
| 3.5 工艺参数对煤催化气化的模拟研究 |
| 3.5.1 O/C摩尔比对煤催化气化的影响 |
| 3.5.2 水蒸气流量对煤催化气化的影响 |
| 3.5.3 气化温度对煤催化气化的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 结论与展望 |
| 4.1 结论 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（8）木炭催化气化制取合成气及其重整研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.3 生物质气化制取合成气 |
| 1.3.1 气化介质的影响 |
| 1.3.2 反应物料的影响 |
| 1.3.3 催化剂的影响 |
| 1.3.4 反应温度的影响 |
| 1.4 合成气重整技术 |
| 1.4.1 CO_2与CH_4催化重整 |
| 1.4.2 CO_2吸附 |
| 1.4.3 合成气两段式气化 |
| 1.5 主要研究内容和目标 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.6 研究技术路线图 |
| 1.7 论文创新点 |
| 第二章 木炭水蒸气催化气化制取合成气研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验原料、装置和方法 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 催化剂负载 |
| 2.2.3 实验装置 |
| 2.2.4 实验原理 |
| 2.2.5 实验方法 |
| 2.2.6 合成气的分析指标 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 催化剂种类对气化结果的影响 |
| 2.3.2 催化剂用量对气化结果的影响 |
| 2.3.3 水蒸气流量对气化结果的影响 |
| 2.3.4 温度对气化结果的影响 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 木炭CO_2催化气化制取合成气研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验原料、装置和方法 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 催化剂负载方法 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.2.4 木炭CO_2气化过程 |
| 3.2.5 同步热分析数据处理 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 温度对木炭CO_2气化反应的影响 |
| 3.3.2 催化剂对木炭CO_2气化反应的影响 |
| 3.3.3 木炭CO_2反应动力学分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 合成气催化重整 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验原料、装置和方法 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 催化剂负载方法 |
| 4.2.3 实验装置 |
| 4.2.4 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 木炭水蒸气气化结果 |
| 4.3.2 催化剂对合成气重整的影响 |
| 4.3.3 催化剂浓度对合成气重整的影响 |
| 4.3.4 木炭用量、木炭重复使用对合成气重整结果的影响 |
| 4.3.5 温度对合成气重整结果的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间的学术研究 |
| 致谢 |
（9）化学链部分氧化甲烷并分解水和二氧化碳制合成气技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 化学链部分氧化甲烷技术 |
| 1.2.1 反应体系 |
| 1.2.2 氧载体 |
| 1.3 热化学分解水或二氧化碳技术 |
| 1.3.1 热化学分解H_2O及氧载体 |
| 1.3.2 热化学分解CO_2及氧载体 |
| 1.4 本论文技术思路 |
| 1.5 研究内容和研究意义 |
| 第二章 实验部分 |
| 2.1 实验试剂及仪器设备 |
| 2.1.1 实验试剂 |
| 2.1.2 仪器设备 |
| 2.2 氧载体制备 |
| 2.3 氧载体表征 |
| 2.4 氧载体性能评价 |
| 2.4.1 活性评价装置 |
| 2.4.2甲烷部分氧化实验 |
| 2.4.3分解水和二氧化碳实验 |
| 2.4.4 Redox循环实验 |
| 2.4.5 性能评价指标 |
| 第三章 氧载体的redox性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 氧载体的协同效应 |
| 3.3 温度对甲烷部分氧化的影响 |
| 3.4 甲烷部分氧化及分解H_2O-CO_2 行为 |
| 3.5 还原过程中氧载体结构演变 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 氧载体的redox循环性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 氧载体的循环稳定性 |
| 4.2.1 产物组分变化 |
| 4.2.2 合成气产量 |
| 4.3 氧载体结构和形貌演变 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 分解水和二氧化碳的竞争反应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 氧源对氧载体的部分氧化甲烷性能影响 |
| 5.3 分解水和二氧化碳行为及其竞争机制 |
| 5.4 CO_2 浓度对redox循环性能的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（10）页岩气与CO2催化重整特性及机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 页岩气开发利用现状及前景 |
| 1.1.2 CO_2 减排现状 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 甲烷干重整(DRM)-反应热力学分析研究现状 |
| 1.2.2 甲烷干重整(DRM)-催化剂研究现状 |
| 1.2.3 乙烷干式重整(DRE)和页岩气干式重整(DRS)试验及催化剂研究现状.. |
| 1.2.4 甲烷乙烷与CO_2重整过程中影响作用研究现状 |
| 1.2.5 DRM/DRE的 DFT计算研究现状 |
| 1.2.6 前人研究的不足 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 试验和理论部分 |
| 2.1 催化剂原料 |
| 2.2 实验装置及方法 |
| 2.2.1 实验装置 |
| 2.2.2 热重分析仪 |
| 2.2.3 其他辅助研究手段 |
| 2.3 模拟计算理论 |
| 2.3.1 密度泛函理论及CASTEP简介 |
| 2.3.2 相关参数的定义 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 页岩气与CO_2重整的催化特性研究 |
| 3.1 负载型镍基催化剂的制备及重整特性探究 |
| 3.1.1 负载型催化剂的制备及页岩气干式催化重整实验 |
| 3.1.2 载体的重整特性对比 |
| 3.1.3 载体的抗积碳性能对比 |
| 3.2 负载型镍基催化剂的改性及重整特性研究 |
| 3.2.1 铈改性催化剂的制备及页岩气干式催化重整实验 |
| 3.2.2 催化特性分析 |
| 3.2.3 积碳特性分析 |
| 3.3 催化剂结构性质对催化活性影响的探究 |
| 3.3.1 催化剂分散性 |
| 3.3.2 催化剂比表面积和孔分布 |
| 3.3.3 催化剂晶格结构 |
| 3.3.4 催化剂结构缺陷 |
| 3.3.5 催化剂表面活性组分化学状态 |
| 3.3.6 催化剂碱性位 |
| 3.4 催化机理的探究 |
| 3.4.1 XRD |
| 3.4.2 Raman |
| 3.4.3 XPS |
| 3.4.4 催化机理 |
| 3.5 铈改性镍基催化剂的稳定性 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 页岩气组分CH_4/C_2H_6 的相互作用研究 |
| 4.1 实验工况设定 |
| 4.2 重整特性对比 |
| 4.2.1 CO_2 当量比下DRM/DRE和 DRS重整特性对比 |
| 4.2.2 CO_2 当量比下DRM/DRE和 DRS稳定性对比 |
| 4.2.3 CO_2 过量条件下DRM/DRE和 DRS重整特性对比 |
| 4.2.4 CO_2 过量条件下DRM/DRE和 DRS稳定性对比 |
| 4.3 积碳特性对比研究 |
| 4.3.1 积碳量及氧化活性对比 |
| 4.3.2 积碳对催化剂结构的影响对比 |
| 4.3.3 积碳石墨化程度对比 |
| 4.3.4 积碳形貌对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 页岩气CO_2催化重整的DFT研究 |
| 5.1 计算方法及模型说明 |
| 5.1.1 计算参数设定 |
| 5.1.2 模型的选择与创建 |
| 5.2 Ni基催化剂的DFT性能计算 |
| 5.2.1 体相结构的收敛性测试 |
| 5.2.2 周期性平板模型的建立及参数设置 |
| 5.2.3 CH_4/C_2H_6或CO_2在镍基催化剂表面的吸附性能的DFT计算 |
| 5.3 固溶体催化剂体相模型的DFT性能计算 |
| 5.3.1 CeO_2 体相结构的收敛性测试 |
| 5.3.2 Ni-CeOx固溶体体相掺杂模型的晶格参数计算 |
| 5.4 Ni-CeOx固溶体表面吸附特性的DFT计算 |
| 5.4.1 Ni-CeOx固溶体表面吸附模型的建立 |
| 5.4.2 Ni-CeOx固溶体表面电子态密度分析 |
| 5.4.3 CH_4/C_2H_6或CO_2在固溶体Ni-CeOx(111)表面的吸附特性计算 |
| 5.5 CH_4和C_2H_6 在吸附过程中相互作用的DFT计算 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
四、甲烷与二氧化碳重整制取合成气研究进展（论文参考文献）
- [1]太阳能全光谱光/热化学制燃料能量转化机理与方法[D]. 方娟. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]电场对Ni-Fe双金属催化剂体系下CH4-CO2重整的影响试验研究[D]. 陈科臻. 山东大学, 2021(12)
- [3]改性Ni/γ-Al2O3催化甲烷二氧化碳重整及其热化学回收余热的研究[D]. 张凤霞. 昆明理工大学, 2021(02)
- [4]基于κ-CeZrO4载氧体甲烷化学链部分氧化制合成气反应特性研究[D]. 张雨珂. 太原理工大学, 2020(07)
- [5]海洋油田富二氧化碳伴生气催化转化制合成气[D]. 胡蓉. 浙江海洋大学, 2019(01)
- [6]负载型的镍改性碳化钼催化剂上甲烷二氧化碳重整制合成气的研究[D]. 王思琦. 辽宁石油化工大学, 2019(06)
- [7]煤催化气化过程的实验研究及数值模拟[D]. 谢非. 宁夏大学, 2019(02)
- [8]木炭催化气化制取合成气及其重整研究[D]. 宁思云. 中国林业科学研究院, 2019
- [9]化学链部分氧化甲烷并分解水和二氧化碳制合成气技术研究[D]. 陈艳鹏. 昆明理工大学, 2019(04)
- [10]页岩气与CO2催化重整特性及机理研究[D]. 刘岩. 南京理工大学, 2019(06)