CH4-CO2重整反应动力学机理与催化剂的改良
《Ni基双金属催化的CH4-CO2重整反应中积碳问题的研究》
《Ni基双金属催化的CH4-CO2重整反应中积碳问题的研究》篇一Ni基双金属催化的CH4-CO2重整反应中积碳问题的研究Ni 基双金属催化的CH4/CO2重整反应中积碳问题研究一、引言随着能源危机的日益严重，天然气和二氧化碳的转化与利用已成为科学研究的热点。
甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2）的重整反应是一种重要的转化过程，其不仅可以提高甲烷的利用率，还可以有效降低二氧化碳的排放。
然而，在Ni基双金属催化的CH4/CO2重整反应中，积碳问题成为限制该技术发展的重要因素。
本文将对Ni基双金属催化剂在此过程中的积碳问题进行深入探讨与研究。
二、CH4/CO2重整反应的基本原理CH4/CO2重整反应是一种将甲烷和二氧化碳在高温、催化剂作用下转化为合成气（H2和CO）的过程。
此过程中，Ni基双金属催化剂因其良好的催化活性和稳定性被广泛使用。
然而，由于反应过程中可能发生的碳沉积，使得催化剂的活性降低，甚至导致催化剂失活。
三、Ni基双金属催化剂的积碳问题积碳是Ni基双金属催化CH4/CO2重整反应中的主要问题。
碳的沉积可能发生在催化剂表面或孔道内，这不仅会降低催化剂的活性，还会影响其选择性。
积碳的形成主要源于甲烷分解产生的碳与催化剂活性组分之间的相互作用。
此外，反应条件如温度、压力、空速等也会影响积碳的形成。
四、积碳问题的研究方法针对积碳问题，研究者们采用了多种研究方法。
包括通过X 射线衍射（XRD）、拉曼光谱、透射电子显微镜（TEM）等手段对催化剂的物理化学性质进行表征，了解积碳的形态和分布；通过改变反应条件如温度、压力等，探究不同条件下积碳的形成情况；通过使用不同的催化剂前驱体或添加助剂来抑制积碳的形成。
五、抑制积碳的策略为了解决积碳问题，研究者们提出了一系列策略。
首先，通过选择合适的催化剂前驱体和助剂，可以提高催化剂的抗积碳能力。
其次，优化反应条件如温度、压力等也可以有效抑制积碳的形成。
此外，通过设计具有特殊结构的催化剂，如多孔结构、高比表面积等，可以增加催化剂的活性位点，提高其抗积碳性能。
甲烷-二氧化碳干重整制合成气文献
甲烷-二氧化碳干重整制合成气文献摘要：1.甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的背景和意义2.甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的反应原理3.甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的催化剂研究4.甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的工艺及应用5.甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的未来发展前景正文：一、甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的背景和意义随着全球能源需求的增长和环境问题的加剧，开发利用清洁能源已成为当今世界的重要课题。
其中，甲烷- 二氧化碳干重整制合成气技术在近年来备受关注。
该技术能够将温室气体二氧化碳转化为具有高附加值的合成气，为我国能源结构转型和环境保护提供了新的技术支持。
二、甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的反应原理甲烷- 二氧化碳干重整制合成气是一种通过甲烷和二氧化碳在特定条件下进行反应，生成合成气和水蒸气的过程。
该反应具有较高的热效应，能够在较低的能耗下实现。
反应方程式如下：CH4 + CO2 →2H2 + CO三、甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的催化剂研究催化剂是甲烷- 二氧化碳干重整制合成气反应的关键，目前研究较多的催化剂包括金属催化剂、非金属催化剂和复合催化剂。
这些催化剂在反应活性、稳定性和选择性等方面具有不同的优势，但仍存在一定的局限性，需要进一步研究和优化。
四、甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的工艺及应用甲烷- 二氧化碳干重整制合成气技术在工艺上主要包括气相反应和催化剂再生两个环节。
目前，该技术已成功应用于多个领域，如合成氨、甲醇、氢气等。
同时，随着技术的不断进步，甲烷- 二氧化碳干重整制合成气在能源、化工和环保等领域的应用前景将更加广泛。
五、甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的未来发展前景甲烷- 二氧化碳干重整制合成气技术在未来有望实现大规模商业化应用。
一方面，随着全球气候变化问题日益严重，各国政府对二氧化碳减排的重视程度将不断提高，为该技术提供了政策支持；另一方面，随着技术的成熟和优化，甲烷- 二氧化碳干重整制合成气的成本将逐渐降低，市场竞争力将逐步增强。
CH4与CO2重整制合成气研究的研究报告
CH4与CO2重整制合成气研究的研究报告杨真一 1 ，胡莹梦2，徐艳 3 ，郑先坤4（1：2009级化学工程与工艺四班，学号：09430841372：:2009级化学工程与工艺三班，学号：09430841413：2009级化学工程与工艺三班，学号：09430841364：2009级化学工程与工艺三班，学号：0943084008）摘要：二氧化碳和甲烷既是温室气体的主要组成，又是丰富的碳资源。
在石油资源日益匮乏以及环境问题日益严重的今天，二氧化碳的资源化利用已受到了广泛的关注，二氧化碳与甲烷重整制合成气的方法也越来越多，从传统的催化重整反应到现今受到更多研究的等离子体重整CH4-CO2技术，还有等离子体协同催化剂重整技术，都有大量的研究基础，本文就目前常用的几种甲烷-二氧化碳重整技术进行了调研研究并对热等离子体重整制合成气的实验方法进行了简要说明与探讨。
关键词：甲烷二氧化碳重整合成气研究二氧化碳和甲烷的化学转化和利用对于降低甲烷使用量、消除温室气体等具有重大意义；而合成气又是合成众多化工产品以及环境友好型清洁能源的重要原料。
以天然气和CO2为原料制备合成气，与其他方法相比较，在获得同量碳值的合成气情况下，不仅可以减少天然气消耗量50%，还有利于减排CO2。
目前利用二氧化碳和甲烷重整制备合成气的方法主要有三种：（1）利用催化剂催化重整制合成气；（2）利用等离子体技术重整CH4-CO2；（3）前两种方法的综合利用。
一、催化重整反应在催化剂的作用下，发生CH4与CO2重整的反应。
而其使用的催化剂则为重点研究对象。
（1）活性组分第ⅤⅢ族过渡金属除Os 外均具有重整活性,其中贵金属催化剂具有较高的活性和抗积炭性能，但贵金属具有资源有限、价格昂贵和需要回收的缺点，因此国内研究的大多为非贵金属催化剂，特别是负载型Ni基催化剂和Co基催化剂，或是Ni-Co双金属催化剂，且研究结果表明：双金属催化剂的催化活性和抗积碳性能更优越于单金属催化剂。
Rh-Cu复合金属光热催化重整CH4-CO2制合成气及基于合成气的直接羰基化反应研究
Rh-Cu复合金属光热催化重整CH4-CO2制合成气及基于合成气的直接羰基化反应研究摘要：本文研究了Rh-Cu复合金属光热催化重整CH4-CO2制合成气及基于合成气的直接羰基化反应。
采用铂黑法制备了Rh-Cu复合催化剂，并利用XRD、TEM、H2-TPR等手段对其进行了表征。
在模拟太阳光照射下，探究了不同反应条件对CH4和CO2的转化率、选择性和产物分布的影响。
结果表明，在Rh-Cu复合催化剂的协同作用下，CO2与CH4可高效转化为CO和H2，CO2的转化率和CO2转化为CO的选择性随着温度的升高而增加。
实验结果还表明，Rh-Cu复合催化剂对CO和H2进行直接羰基化反应具有良好的催化性能。
关键词：Rh-Cu复合催化剂；光热催化；CH4-CO2重整；直接羰基化反应1. 引言由于石化能源的有限性和环境保护的需要，制备替代性燃料已成为全球关注的研究领域之一[1]。
相较于其他替代性燃料，合成气作为一种理想的气体燃料，具有良好的燃烧稳定性和广泛的应用前途。
因此，研究高效、低成本的合成气制备技术具有重要的意义。
CH4和CO2是常见的废弃物，因而利用CH4和CO2制备合成气已成为一种重要的技术，近年来已受到越来越多的关注[2]。
由于CH4和CO2的化学键能较高，且反应难以实现，因此需要一定的催化剂协同作用以提高反应效果[3]。
光催化反应则是一种寻求高效催化剂的主要方法。
在室温下，利用太阳光或人造光源激发催化剂中的载流子，使其能量升高，从而促使反应物发生反应。
Rh和Cu是常用的光催化剂，两者具有良好的互补性。
Rh可捕获较高频率的光子，Cu可捕获较低频率的光子。
因此，本研究将Rh和Cu复合制备为光催化剂，用于提高CH4和CO2的转化率和选择性，并探究其羰基化反应的催化性能。
2. 实验方法2.1 催化剂制备采用铂黑法制备了Rh-Cu复合催化剂。
先将Rh(NO3)3·nH2O和Cu(N O3)2·nH2O在无水乙醇中溶解，计算得到Rh和Cu的摩尔比为1：1。
CH4CO2催化重整制合成气的研究进展及前景
高建权：ｃＨ。／ｃ０：催化重整制合成气的研究进展及前景 ［３］
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甲烷二氧化碳重整分析解析
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六、助剂
CH4-CO2重整反应常用的助剂有碱金属、碱土金属氧化物(多 采用CaO、MgO和K2O等)[29]和一些稀土金属氧化物(多采用 CeO2、La2O3和混合稀土等)[30-32]。催化剂助剂的作用主要为： 提高催化剂金属活性组分的分散度；调节催化剂表面酸碱性， 改善催化剂对反应气体的吸附能力；抑制催化剂活性组分的烧 结；改变催化剂活性组分与载体的相互作用；提高催化剂的还 原能力，从而影响催化剂对CH4-CO2反应中分子解离性能等。
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4.2、双金属催化剂
双金属催化剂通常包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金 属催化剂通常表现出优异的抗积碳性能。研究表明[19]，Au的 添加能有效地改善Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积炭性和稳定性。对 该催化剂进行了表征分析，结果表明：随着Au含量的增加， Au束缚了高活性位的Ni，使催化剂的活性稳定，且增强了催 化剂的抗积炭性能。同样，添加Pt、Ir、Pd等金属也能改善催 化剂的各项性能[20,21]。
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6.2 稀土氧化物助剂
近年来，稀土氧化物作为助剂被广泛研究。石磊[34]等发现添加 了La2O3助剂的Ni/La2O3-γ-Al2O3系列催化剂在甲烷二氧化碳重 整反应中显示出了优异的催化活性。活性评价在固定床反应器 中进行，考察了CH4-CO2重整反应中稀土助剂La2O3的添加量 对镍基催化剂活性和稳定性的影响。结果表明：La2O3的加入 能够有效地提高Ni基催化剂的活性和抗积炭性能，且延长了催 化剂的使用寿命。若催化剂过多地负载La2O3，反而会降低催 化剂的活性。
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4.1、单金属催化剂
CH4-CO2重整反应的单金属催化剂以镇基催化剂为主，镍 含量对催化剂活性及稳定性的影响一直是研究重点。 Armin Moniri等[5]将>Ni/α-Al2O3催化剂用于甲烷二氧化碳重整反应， 发现该催化剂活跃温度范围是600℃-900℃。实验表明，5wt.% Ni/α-Al2O3是最活跃的催化剂。Ni加载量超过5wt%会导致Ni分 散度降低，另一方面，Ni过量更容易造成催化剂的结焦失活。 Atiyeh Ranjbar等[6-9]发现7wt.%-8wt.% 的镇含量的催化剂抗积 碳性能最好，镍含量的增加会造成积碳增加。同样，镇基催化 剂的制备方法也对催化剂活性有一定影响，因为不同的制备方 法改变了镇在载体上的分布方式[10-13]，从而改变催化剂的性能 。除以上两个因素以外，镍颗粒大小也对催化活性起着至关重 要的作用[14-17]。实验证明[18]，较小粒径的镍有利于催化反应， 因为镇晶粒尺寸小能延缓结焦，抵抗烧结。
甲烷与二氧化碳重整制合成气技术
潞安“二氧化碳和甲烷重整制合成气”技术情况合成气是以氢和一氧化碳为主要成分供化学合成用的一种原料气，制备合成气的原料有天然气、煤、石油、油田气、焦炉煤气、炼厂气、石脑油、重油等，合成气用于合成氨、甲醇及其他醇类化合物。
天然气可以通过经部分氧化或蒸汽转化可以获得合成气，煤用蒸汽、空气或者其他气化剂进行高温气化获得合成气，但无论煤或天然气制合成气能耗和运行费用均高，且目前天然气和煤的价格还在不断攀升。
干重整技术利用甲烷和二氧化碳制合成气是C1化学研究的重要组成部分，能解决对化石燃料的依赖，以及由此带来的种种问题，不仅可以大幅度降低能耗和生产成本，更能将二氧化碳这种温室气体加以利用，具有环境和经济的双重效益，已成为当前的研究热点之一，对于人类的可持续发展具有十分重要的意义。
干重整技术目前工业化的主要瓶颈是催化剂易积炭而失活性，因此，要实现工业化应用的关键是研制出高活性、高选择性、高稳定性的催化剂。
国内外众多研究者对干重整催化剂的活性成分、载体、助体、抗积炭性、制备方法、操作参数及反应机理等进行了大量的研究，取得了很多有意义的成果。
国内近年来正在积极开展这方面的研究工作，并取得了一些进展。
中国科学院山西煤炭化学研究所与壳牌全球解决方案国际有限公司2008至2011年进行联合研发，研究将合成气转化为高级醇。
研究人员发现，二氧化碳和甲烷的混合物是该转化过程的副产品。
联合研究团队利用纳米技术制备的新型干重整催化剂，回收了这些副产品用于循环生产合成气。
这种新型催化剂的活性非常稳定，可以提高该工艺过程中的碳效率，因而具有商业化应用前景。
中国科学院上海高等研究院、壳牌全球解决方案国际有限公司和山西潞安矿业集团有限责任公司在前期已开展一些干重整技术项目合作并取得了一定的进展的基础上，2011年6月24日，三方签署了联合研发协议，联合开发新型干重整技术，利用或循环利用甲烷和二氧化碳生产合成气，并在潞安低碳经济开发区进行该过程相关商业化装置的技术示范和中试验证。
甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应的研究
甲烷与二氧化碳重整制取合成气反应的研究
利用天然气重整制取合成气一直是能源领域的一个重要研究课题。
特别是近年来，由于天然气供应不足，合成气逐渐成为用来取代天然气的主要能源。
甲烷和二氧化碳重整制取合成气反应也正在成为发展能源的热门研究课题。
甲烷和二氧化碳重整制取合成气反应，即由甲烷和二氧化碳重整制取氢和含氮有机物混合气体，再经过催化技术与水分解制取合成气。
通过催化技术，甲烷在催化剂表面上发生重整反应，产生一元碳氢化物和氢气；而二氧化碳还可以和生成的氢气进行反应，形成液态有机物，而二氧化碳也可以激发催化剂表面上的反应，增加它们转化为有机化合物的反应速率。
在反应条件的选择上，可以根据需要，采用不同的反应条件，得到不同的产物收率。
为了获得更高的合成气收率，有必要综合考虑催化剂和反应条件的选择，实现高效的反应；另外，可以采用不同的技术，提高反应效率，如催化浸渍、凝胶催化等。
综上所述，甲烷和二氧化碳反应重整制取合成气是一个复杂而重要的过程，可以替代天然气作为主要能源；科学家们正在研究它，增强和完善已有技术，以改善合成气的收率和品质。
甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展
甲烷重整制合成气用催化剂的研究进展周敏;薛茹君;陈春阳;程淑芬【摘要】甲烷重整是制取合成气的重要方法之一，催化剂是重整工艺中的重要组成部分。
综合国内外的研究现状，详细论述了甲烷重整反应的几种不同的途径，并针对不同的途径介绍了其反应机理以及催化剂的组成。
%Methane reforming is an importan t way to product syngas. And the catalyst in the reforming process is an important part. Accordding to the research status at home and abroad, the reforming reaction of methane are discussed in detail in several different ways and for different ways to introduce the compositi on of the reaction mechanism and catalyst in this paper.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】4页(P21-23,28)【关键词】甲烷重整;合成气;催化剂【作者】周敏;薛茹君;陈春阳;程淑芬【作者单位】安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001;安徽理工大学化学工程学院，安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】O623.11甲烷是天然气的主要成分，约占到90%。
由于甲烷分子的化学性质十分稳定，很难将其直接转化为其他化工产品。
目前，甲烷转化的主要方式为间接转化:即先将甲烷转化为合成气（H2/CO）,然后再通过F- T合成等方式转化为其他重要的化工产品。
甲烷二氧化碳重整分析解析
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5.1 常用的载体
CH4-CO2重整反应需要高温吸热，所以适用于CH4-CO2重整反 应的催化剂载体必须具有良好的热稳定性及合适的比表面积。 目前，常用的载体有Al2O3、SiO2、TiO2、MgO、ZrO2[23,24]， 稀土金属氧化物以及复合氧化物ZrO2- Al2O3、MgO- Al2O3、 ZrO2- SiO2、SiO2-TiO2等[25,26]。
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5.3 复合载体
除采用单组分为载体外，一些研究者还以多种组分制成复合载 体。刘水刚[28]采用溶胶-凝胶法制备出了Ni/CaO- ZrO2催化剂 ，在CH4-CO2重整反应中，Ni/CaO-ZrO2催化剂表现出较高的 活性，其稳定性也较好。在经连续反应2天后，其催化活性几 乎没有降低。这是由于在纳米催化剂中，Ni颗粒尺寸在反应过 程中没有明显变化，并且催化剂中的碱性组分CaO对CO2的吸 附和解离起到了很重要的作用。Ni/CaO- ZrO2催化剂中的Ni， ZrO2和CaO的颗粒尺寸均在10nm以下，通过透射电镜发现它 们堆积形成了海绵状的介孔结构。
甲烷二氧化碳重整
一、研究背景：
一方面，该过程产生的合成气中H2/CO比约为1 ，是羰基化反应及费托合成的理想原料。
另一方面甲烷重整反应能够同时将两种温室气 体（甲烷和二氧化碳）转化为合成气，减少了 CO2排放，具有环保意义。
而且该过程特别适用于富含CO2的天然气田， 减少了分离CO2带来的费用。
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7.1 溶胶-凝胶法制备催化剂
溶胶-凝胶法是近年来发展起来的一种材料制备方法，该方法 通常在室温条件下进行，且反应过程温和。所以用此方法制备 的催化剂具有很多优点，例如反应温度低、粉体纯度高、均匀 度好、活性成分分散度高等。黎先财[35]以不同的方法制备了 BaTiO3 为载体，再浸渍活性金属镍制备成甲烷二氧化碳重整 反应催化剂，并对其催化活性进行比较。结果表明，相比于其 他制备方法，溶胶-凝胶法制备的催化剂催化活性最高，稳定 性最好。这是由于溶胶-凝胶法制备的NiO/BaTiO3比表面积更 大，且NiO与BaTiO3之间的相互作用力更大，NiO在BaTiO3上 分散度更高，在甲烷二氧化碳重整反应过程中不易造成NiO的 烧结，从而保持了较高的催化活性。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。