甲烷水蒸气低温重整
内燃机内甲烷水蒸气重整特性分析
内燃机内甲烷水蒸气重整特性分析高华光;龚希武【摘要】为了较为系统地认识甲烷水蒸气重整反应对内燃机性能的影响。
应用HSC 5．1软件对甲烷水蒸气重整反应在不同反应温度和水碳比的工况下进行分析，然后应用Chemkin‐pro程序，计算了在相同供热量下甲烷水蒸气重整气在不同物质的量比下比C H4的燃C H4消耗降低率。
结果表明，提高反应温度和水碳比可提高C H4的转化率；当温度为700℃、水碳比为3时，发热量提高了13．58％，在供热相同情况下，燃C H4消耗量可减少11．96％，C H4的转化率越高，循环效率越高；重整气效率比纯天然气高，随着物质的量比降低，重整气优势降低。
%To obtain a better view on the effect of steam reforming of methane (SRM ) reaction on performance of internal combustion (IC) engine ,by using HSC 5 .1 software ,SRM was analyzed at different temperature and steam/methane molar ratios .Then ,by using Chemkin‐pro software ,fuel consumption reduced rate of methane was calculated in synthesis gas of SRM and methane at different equivalence ratios .The results show that the increase of temperature and steam/methane molar ratios will increase conversion rate of methane .When the temperature is 700 ℃ andsteam/methane molar ratio is 3 under the same heating conditions ,heat value will increase 13 .58% ,fuel consumption will decrease 11 .96% ,and cycle efficiency of IC engine will increase with the increase of conversion rate of methane .Efficiency of synthesis gas of SRM is higher than pure methane ,unfortunately ,decreases with the decrease of the equivalentratio .【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P46-51)【关键词】化学回热循环;甲烷水蒸气重整;内燃机;HSC5.1;Chemkin【作者】高华光;龚希武【作者单位】浙江海洋学院船舶与海洋工程学院;浙江海洋学院船舶与海洋工程学院【正文语种】中文【中图分类】TE624化学回热循环燃气轮机(Chemically Recuperated Gas Turbine，CRGT)和液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)是船舶主动力装置应对能源危机和环境污染的有效手段和替代燃料[1-3]。
甲烷-水蒸气重整制氢反应及其影响因素分析
环境工程2019·0562Modern Chemical Research当代化工研究技术应用与研究情况，判断与离心泵入口过滤网堵塞导致进料量不够的现象十分相似，认为是真空泵入口流量不够导致的，这样分析方向就集中在了入口位置，可能的情况有：第一，过滤网堵塞；第二，入口阀门阀板脱落而未打开；第三，各阀门、尤其进出口阀门是否按要求打开；第四，止回阀故障。
还是采用一一排除的方法，拆到止回阀时，发现是按照离心泵出口的方向（阀体箭头朝上）习惯性安装的，而正确的方向正好相反（应为阀体箭头朝下，即朝向真空泵，即介质流向）。
重新安装后，试车正常，但对止回阀的应用有了进一步的认识。
5.结论止回阀的结构原理简单，但须理解其原理后才能正确辨别安装方向。
因此，在实际应用中，应注意区分工况来确定实际安装方向，对特殊情形应尤其关注，避免造成不必要的麻烦，甚至设备故障。
•【参考文献】[1]韩旭,周羽.对冲式止回阀原理及启闭特性分析[J].核动力工程,2006,27(1):66-69.•【作者简介】管红亮（1984-），男，首钢京唐钢铁联合有限责任公司；研究方向：焦化设备管理。
甲烷-水蒸气重整制氢反应及其影响因素分析＊孙长春（山西潞安煤基合成油有限公司 山西 046000）摘要：氢能是最清洁，最环保的能源，氢气的制取工艺具有极大的实际意义，本文通过对重整反应甲烷转化率的影响因素如水碳比、壁面温度、空速、压力及各工序反应条件等多方面因素进行分析，研究了提高氢含量的反应条件及甲烷蒸汽重整制氢反应的特点，为进一步优化生产和推广使用提供了参考。
关键词：甲烷水蒸汽重整；制氢；影响因素；转化中图分类号：T 文献标识码：AAnalysis of Hydrogen Production from Methane-Steam Reforming and Its Influencing FactorsSun Changchun(Shanxi Luan Coal-based Synthetic Oil CO., LTD., Shanxi, 046000)Abstract ：Hydrogen energy is the cleanest and most environmentally friendly energy source. The production process of hydrogen has greatpractical significance. In this paper, through the analysis of the factors affecting methane conversion of reforming reaction, such as water-carbon ratio, wall temperature, space velocity, pressure and reaction conditions in each process, the reaction conditions for increasing hydrogen content and the characteristics of hydrogen production from methane-steam reforming, which provided a reference for further optimization of production and popularization.Key words ：methane-steam reforming ；hydrogen production ；influencing factors ；conversion1.工艺装置工序在现有的制氢技术中，广泛使用的是甲烷水蒸汽重整制氢技术，该技术已广泛用于工业生产，并已获得其成熟工艺流程和催化剂制备工艺。
甲烷水蒸气的重整反应
甲烷水蒸气的重整反应
甲烷水蒸气重整反应是一种重要的化学反应，通常用于生产氢气。
该反应的化学方程式如下所示：
CH4 + H2O → CO + 3H2。
在这个反应中，甲烷（CH4）和水蒸气（H2O）在催化剂的作用下发生重整反应，生成一氧化碳（CO）和氢气（H2）。
这是一个热力学上的放热反应，需要适当的温度和压力条件来实现。
重整反应通常在催化剂的存在下进行，常用的催化剂包括镍、铑、铑镍合金等。
这些催化剂能够降低反应的活化能，促进反应的进行。
此外，反应条件的控制也对反应的进行起着重要作用，通常需要高温和适当的压力来实现较高的反应产率。
甲烷水蒸气重整反应是一种重要的工业反应，用于生产氢气，氢气广泛应用于氢能源、化工和石油加工等领域。
通过对该反应的研究和优化，可以提高氢气的产率和纯度，为相关领域的发展提供重要的支持。
总的来说，甲烷水蒸气重整反应是一种重要的化学反应，通过合适的催化剂和反应条件，可以高效地生产氢气，具有重要的工业应用和研究价值。
甲烷 水蒸气重整反应器
甲烷水蒸气重整反应器甲烷水蒸气重整反应器是一种用于生产合成气的装置。
合成气是一种重要的工业原料，可用于合成化学品和燃料。
本文将介绍甲烷水蒸气重整反应器的工作原理、应用领域和优缺点。
甲烷水蒸气重整反应器是一种利用甲烷和水蒸气进行化学反应的装置。
在反应器内部，甲烷和水蒸气通过催化剂的作用进行反应，生成合成气。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，其化学式为CO + H2。
该反应被称为重整反应，因为它将甲烷和水蒸气重组成合成气。
甲烷水蒸气重整反应器主要应用于化工和能源领域。
在化工领域，合成气可用于合成甲醇、氨和一些有机化合物。
在能源领域，合成气可用作燃料，替代天然气和石油。
此外，合成气还可以用于制备氢气，作为燃料电池的原料。
甲烷水蒸气重整反应器具有一些优点和缺点。
优点包括高效率、低成本和可持续性。
重整反应是一种高效的化学反应，能够充分利用甲烷和水蒸气的能量。
此外，重整反应器的建设和操作成本相对较低。
由于甲烷和水蒸气是广泛可用的资源，甲烷水蒸气重整反应器具有较高的可持续性。
然而，甲烷水蒸气重整反应器也存在一些缺点。
首先，甲烷水蒸气重整反应是一个高温高压的过程，对反应器的材料和催化剂有一定的要求。
其次，重整反应器的产物中可能存在一些不纯物质，需要进行后续的分离和纯化处理。
此外，重整反应器还需要一定的能源供应，如燃烧炉或电力设备。
为了提高甲烷水蒸气重整反应器的效率和稳定性，研究人员进行了大量的研究和改进。
例如，他们研究了不同类型的催化剂，以提高反应速率和选择性。
他们还改进了反应器的设计，以提高传热和质量传递效率。
此外，一些新技术，如等离子体催化剂和膜反应器，也被应用于甲烷水蒸气重整反应器中，以提高反应效果。
甲烷水蒸气重整反应器是一种重要的化工装置，用于生产合成气。
它在化工和能源领域具有广泛的应用。
虽然甲烷水蒸气重整反应器具有一些优点和缺点，但通过改进和创新，可以进一步提高其效率和可持续性。
甲烷水蒸气重整反应器的研究和应用将为化工和能源领域的发展做出重要贡献。
工业甲烷重整工艺流程
工业甲烷重整工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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天然气重整催化剂 空速-概述说明以及解释
天然气重整催化剂空速-概述说明以及解释1.引言1.1 概述天然气重整催化剂是用于将天然气转化为合成气的关键催化剂。
合成气是一种重要的工业原料，可用于制备合成油、化学品和燃料等。
天然气重整催化剂能够在高温和高压条件下，将天然气中的甲烷和水蒸气进行反应，生成一氧化碳和氢气。
这个反应过程被称为重整反应，是合成气的主要生产方式之一。
天然气重整催化剂的关键成分是镍，它具有良好的催化性能和热稳定性。
该催化剂能够在相对较低的温度下实现高效的重整反应，从而提高合成气的产率和纯度。
同时，天然气重整催化剂还能抑制副反应的发生，提高整个反应过程的选择性，减少能源的浪费和环境污染。
在天然气重整催化剂的选择和设计中，催化剂的空速是一个重要的考虑因素。
空速是指单位时间内通过催化剂床层的气体流量，通常以体积或质量的形式表示。
适当的催化剂空速可以保证反应过程的高效进行，同时避免过高的空速可能引起的催化剂烧结和损耗。
在实际应用中，天然气重整催化剂的空速选择需要综合考虑反应速率、催化剂的性能和设备的限制等多个因素。
过低的空速可能导致催化剂床层内的反应不能充分进行，降低合成气的产率和纯度；而过高的空速则可能引起催化剂颗粒的磨损和催化剂床层的烧结，从而影响催化剂的稳定性和使用寿命。
因此，在天然气重整催化剂的应用和设计中，合理选择和控制催化剂的空速是非常重要的。
通过合适的实验和计算方法，可以确定最佳的催化剂空速范围，以确保反应的高效进行，并实现催化剂的长期稳定运行。
1.2 文章结构文章结构是指将文章的内容按照一定的逻辑顺序进行组织和安排，以确保文章的逻辑性和易读性。
在本文中，我们将按照以下结构组织文章：2.正文2.1 第一个要点在这一部分，我们将介绍天然气重整催化剂的概念、特性和应用。
首先，我们将详细解释天然气重整催化剂的定义和原理，包括其在天然气加工中的重要性和作用。
其次，我们将介绍天然气重整催化剂的组成和结构，包括其常见的载体材料和活性组分。
蒸汽甲烷重整、煤气化和电解水。
蒸汽甲烷重整、煤气化和电解水是现代能源技术领域的重要研究课题，它们在能源生产和利用方面具有重要的意义。
本文将从这三个方面进行介绍和分析。
Ⅰ 蒸汽甲烷重整1.1 蒸汽甲烷重整的定义蒸汽甲烷重整是一种利用水蒸气和甲烷进行化学反应产生氢气和二氧化碳的过程。
这是一种重要的氢气生产技术，也是清洁能源生产的关键环节之一。
1.2 蒸汽甲烷重整的原理通过高温下将甲烷与水蒸气进行反应，生成氢气和二氧化碳。
1.3 蒸汽甲烷重整的应用在石油化工、化肥和氢能源等领域有着广泛的应用。
1.4 蒸汽甲烷重整的发展前景随着清洁能源的发展，蒸汽甲烷重整技术将得到更广泛的应用，成为未来氢能源产业的重要支撑技术。
Ⅱ 煤气化2.1 煤气化的概念煤气化是指将固体煤转化为可燃气体的化学过程。
通过高温和压力下对煤进行化学反应，产生一种混合气体，其主要成分是一氧化碳、氢气和甲烷。
2.2 煤气化的原理利用煤的碳、氢等元素与氧气或水蒸气进行反应，生成可用于燃烧或化工生产的气态产物。
2.3 煤气化的应用煤气化技术被应用于煤炭化工、城市煤气生产、合成天然气等领域。
2.4 煤气化的挑战与发展煤气化技术在高效利用煤炭资源、减少污染排放方面具有重要意义，但也面临着技术成本高、环保压力大等挑战。
Ⅲ 电解水3.1 电解水的概念电解水是指经过电解过程产生氢气和氧气的化学反应，是一种大规模生产氢气的方法之一。
3.2 电解水的原理利用电流通过水溶液产生氢气和氧气的反应过程。
3.3 电解水的应用电解水技术被广泛应用于氢能源生产、电池制造等领域。
3.4 电解水的发展趋势随着氢能源的发展，电解水技术将得到更广泛的应用，并成为清洁能源生产的重要途径之一。
蒸汽甲烷重整、煤气化和电解水作为现代能源技术领域的重要研究课题，具有着重要的意义。
随着清洁能源的发展和氢能源产业的崛起，这三种技术将得到更广泛的应用，并在能源生产和利用方面发挥重要作用。
这些技术也面临着技术成本、环保压力等方面的挑战，需要不断加强研究和创新，推动其发展壮大。
甲烷水蒸气重整制合成气的研究进展-高志博
（1. 国电赤峰化工有限公司，内蒙古 赤峰 024050；2. 巴林左旗林东一中，内蒙古 赤峰 024050；3. 沈阳天顺金属有限公司，辽宁 沈阳 110164）
摘要：概述了甲烷转化的工艺特点和研究意义，综述了甲烷水蒸气重整的反应原理、工艺过程、 催化剂的组成，并论述了国内外甲烷水蒸气重整制合成气技术的研究现状及发展方向． 关键词：甲烷；水蒸气重整；合成气；镍基催化剂 中图分类号：TQ032.41 文献标识码：A doi：10.3969/j.issn.1007-9831.2012.02.025
Abstract：Summarized the technology feature and significance of methane reforming．Reviewed the reaction principle，process flow and catalyst component of methane steam reforming．Introduced the present situation and developing trend of the technique to produce synthesis gas from methane steam reforming at home and abroad． Key words：Methane；steam reforming；synthesis gas；Ni-catalyst 甲烷在自然界分布广泛 ，可以直接用作高效、优质、清洁的能源 ，还可以通过转化制造更有意义的 [3] [4-6] 化工原料 ．甲烷转化有直接转化和间接转化 2 种途径 ，直接转化法是将甲烷直接转化为工业需求的产 [7] 品 ；间接转化法是将甲烷转化成合成气，进而合成甲醇等液体燃料、氨以及一系列精细化工产品． 目前，甲烷的大规模利用主要依赖于间接转化．甲烷水蒸气重整制合成气是甲烷间接转化的一种，被认 为是合理利用甲烷资源的有效途径之一．该过程可将廉价的甲烷资源转化为重要的化工原料——合成气， 用于进一步的转化利用．在甲烷水蒸气重整工艺中，催化剂是重要的组成部分，其催化剂的种类、活性和 寿命对合成气的产率、纯度和成本具有重要的影响．工业上常用的催化剂为镍系列催化剂，具有较高的催 [8] 化活性．但镍系列催化剂易积碳而失活，不能直接转化含硫量高的原料气 ，反应条件苛刻，设备投资大， [9] 能耗很高 ．因此，寻求活性高、稳定性好、抗积碳性能强的催化剂，有效降低能耗，将是今后甲烷水蒸 [10-11] ，因此，甲烷水 气重整技术的重点研究方向．由于甲烷是破坏臭氧层、形成温室效应的主要气体之一 蒸气重整不但具有巨大的经济价值，而且在环境保护、合理利用资源等方面也具有重要意义．
一种甲烷水蒸气重整制氢的方法
一种甲烷水蒸气重整制氢的方法氢气是一种清洁、高效、可再生的能源，具有广泛的应用前景。
甲烷水蒸气重整制氢是目前最主要的工业化氢气生产方式之一。
本文将介绍一种新型的甲烷水蒸气重整制氢的方法，其具有高效、节能、环保等优点。
一、传统的甲烷水蒸气重整制氢方法存在的问题传统的甲烷水蒸气重整制氢方法主要有两种：一种是常压下的重整，另一种是高压下的重整。
常压下的重整反应需要高温高压，反应热量损失大，能量利用率低，同时还会产生大量的二氧化碳等有害气体。
高压下的重整反应需要更高的压力和温度，设备成本高，同时也存在能量利用率低、产生有害气体等问题。
二、新型甲烷水蒸气重整制氢方法的原理新型甲烷水蒸气重整制氢方法采用的是一种低温等离子体反应技术，其原理是在等离子体场中，甲烷分子和水蒸气分子受到高能电子的激发，发生碰撞解离，生成氢气和一氧化碳等产物。
这种反应过程不需要高温高压，能量利用率高，同时也不会产生二氧化碳等有害气体。
三、新型甲烷水蒸气重整制氢方法的优点1. 能耗低：新型甲烷水蒸气重整制氢方法不需要高温高压，能量利用率高，能耗低。
2. 环保：新型甲烷水蒸气重整制氢方法不会产生二氧化碳等有害气体，符合环保要求。
3. 可控性好：新型甲烷水蒸气重整制氢方法可以根据需要进行调节，反应过程可控性好。
4. 适用范围广：新型甲烷水蒸气重整制氢方法适用于各种规模的氢气生产，具有广泛的应用前景。
四、新型甲烷水蒸气重整制氢方法的应用前景新型甲烷水蒸气重整制氢方法具有高效、节能、环保等优点，适用于各种规模的氢气生产，具有广泛的应用前景。
在未来的氢能源产业中，该方法有望成为主流的氢气生产方式之一。
五、结论本文介绍了一种新型的甲烷水蒸气重整制氢的方法，其采用低温等离子体反应技术，能耗低、环保、可控性好、适用范围广，具有广泛的应用前景。
在氢能源产业的发展中，该方法有望成为主流的氢气生产方式之一。
甲烷水蒸气重整反应研究进展
甲烷水蒸气重整反应研究进展作者：张少军来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第10期摘要：我国需要清洁、可靠的能源来代替传统能源物质，以更好地应对油价飙升、能源匮乏的现状。
能源领域的专家一致认为氢气可以作为21世纪的主要能源物质。
国际上最为有效的制氢工艺是甲烷水蒸气重整反应，这种工艺在反应器结构设计、材料和催化剂的种类等方面有很大的研究空间。
关键词：微反应器;燃料供应;催化剂;甲烷水蒸气重整1 甲烷水蒸气重整反应的过程与原理1.1 反应过程甲烷水蒸气重整反应过程中会出现一氧化碳的水汽转化，需要做好试验装置的密闭性。
重整反应流程包括以下内容：首先将反应所需要的原材料进行预热处理，并对原材料进行仔细的筛选避免出现杂质。
其次对甲烷水蒸气进行重整，通过水汽置换的方式将高温和低温进行转化。
最后将反应容器中的一氧化碳去除和甲烷化。
在甲烷水蒸气重整反应中所使用的催化剂主要为Ni/Al2O3，为了能准确的控制甲烷水蒸气重整反应速度，可以在催化剂表面添加助剂来控制积碳反应，进而控制化学反应速度。
如果想提升反应速度则可以将催化剂表面的助剂去除。
从化学方程式的角度考虑降低反应速度，可以加入适量的水蒸气来提高生成物的浓度进而抑制反应的速度。
甲烷水蒸气重整反应过程主要生成一氧化碳和氢气，为了提高氢气的產量，可以将生成的气体排入水汽转化反应器中，通过低、高温变化把一氧化碳与反应产物转化为二氧化碳、氢气，提高氢气产出率。
操作工艺内容是对反应中压力、水碳比、反应中温度、空速的控制，而且工艺操作需要对整个工艺进行统一规划。
1.2 重整反应机理在甲烷水蒸气重整反应的发展历程中提出了许多的反应机理，比如热裂解、两段反应机理;甲烷水蒸气反应两段机理内容是：甲烷经过炭化处理放出氢气，将生成的碳粉与水蒸气反应生成一氧化碳进一步生成氢气。
而目前最有效的反应机理是甲烷水蒸气重整反应是加Ni/Al2O3作为催化剂，在整个反应中以活动中心的形式存在，水分子与催化剂表面的原子反应生成氧原子与氢，在催化剂的作用下甲烷分子解离形成CH分子片，吸附氧而生成氢气与一氧化碳。
甲烷水蒸气重整反应研究进展
甲烷水蒸气重整反应研究进展孙杰1，孙春文2，李吉刚1，周添1，董中朝1，陈立泉2【摘要】[摘要] 甲烷水蒸气重整（SMR）作为可与多种高温发电系统耦合的燃料供应过程，目前受到相当普遍的重视。
本文从SMR的过程和反应机理、甲烷重整催化剂材料和性能评价、传统反应器和微反应器的SMR性能比较，以及耦合SMR系统的匹配等方面，对SMR反应的研究进展进行了归纳和分析。
分析结果表明，目前与固体氧化物燃料电池（SOFC）耦合的SMR反应，尤其是与非传统的微小型反应器匹配的催化剂材料、反应器结构设计、结构与材料一体化的研究都有待深入。
【期刊名称】中国工程科学【年(卷),期】2013(000)002【总页数】9【关键词】[关键词] 甲烷水蒸气重整；机理；催化剂；微反应器；SOFC1 前言我国需要一种清洁、安全和可靠的能源来保障经济的可持续发展和人民的生活质量。
由于油价飙升、能源多样化和能源供应安全需求，以及全球环境问题，使天然气作为一种全球性的能源，近些年来得到广泛利用。
同样的原因，也使H2被视为未来的能源媒介[1～3]。
而目前，工业上H2的大规模生产多采用甲烷的重整。
用化石燃料制H2能够实现化石能源和可再生能源系统之间的平稳转换。
此外，H2可供多种燃料电池发电，这方面优势对于我国实现能源安全、空气质量、温室气体减排和工业竞争等能源相关政策的目标意义重大。
H2的主要特征在于它是一种清洁的能源媒体，它与氧结合释放出储存在H—H键中的化学能，而反应产物只有洁净的水蒸气。
因此，H2引起了政策制定者、科学家和企业等多方的兴趣。
甲烷水蒸气重整（SMR）反应是传统制取富氢合成气的重要途径，目前工业上较成熟的制氢工艺，也是最简单和最经济的制氢方法。
在生产氨水、甲醇以及其他化工产品的过程中，所需要的氢均由SMR制得。
SMR工艺从1926年开发应用至今，工程师们对此工艺做过了许多方面的改进，已经是应用于H2工业生产的成熟技术。
但目前，与固体氧化物燃料电池（SOFC）耦合的SMR过程，尤其是与非传统的微小型反应器匹配的催化剂材料、反应器结构设计、结构与材料一体化的研究都有待深入。
甲烷干重整制合成气研究进展
甲烷干重整制合成气研究进展摘要：甲烷干重整(DRM)制合成气是一项可同时将CH4和CO2转化为低H2/CO 摩尔比合成气的极具应用前景技术，不仅能有效缓解全球变暖压力，且产品合成气可用作化石能源可持续能源替代品，有助于减少对化石能源的过度依赖。
本文主要介绍了甲烷重整转化制合成气途径，以及不同转化途径的优势和缺陷。
关键字：甲烷干重整；合成气；转化途径1CH4转化途径近年来，考虑到全球变暖等环境问题加剧，人们对温室气体CH4的有效减少以及合理利用越来越关注。
同时，CH4作为最简单的烷烃，还是天然气/页岩气的主要成分，随着天然气/页岩气储层相继开发以来，由于技术、成本限制以及储层地理位置偏僻或搁浅等原因导致大量天然气/页岩气被燃烧，这不仅造成了资源的浪费，还向大气释放了大量温室气体。
为了应对全球气候变化和最大限度地提高有效资源的利用率，CH4的转化利用已成为研究的热点。
其中通过CH4的直接氧化转化可以生产甲醇、甲醛、丙醇、苯和其他芳烃，但所有上述方法的产率都很低，或者在工业规模上不可行[1]。
而CH4重整转化除了合理利用了丰富的CH4资源，其产生的合成气还是化工业中一些能源化学品生产的重要中间体，使通过重整方式进行CH4的灵活利用受到了广泛关注。
目前，CH4重整转化产生合成气的途径主要有以下几种：甲烷蒸汽重整(SRM:)、甲烷部分氧化(POM:)、甲烷干重整(DRM:)和耦合重整。
1.1甲烷蒸汽重整通常情况下，SRM产生的合成气摩尔比理论值为3.0，而费托合成以及甲醇合成所需的合成气摩尔比理论值为2.0，即SRM产生的合成气不适合直接用于费托合成或甲醇合成[2]。
但相对而言，SRM制氢是有较大优势的，并为氨和甲醇合成以及许多炼油厂工业反应提供主要氢源。
同时，由于SRM反应的吸热性质，其过程属于能量密集型，需要投入大量资本。
这导致为了获得更高的氢气产率则需要更高的H2O/CH4比率，使得SRM在能量方面非常不利，并可能导致催化剂失活。
甲烷水蒸气低温重整.
Ni/TiO2催化甲烷水蒸气低温重整摘要负载镍的二氧化钛（Ni/TiO2）被用于甲烷水蒸气低温重整反应的研究。
然而研究经常被报道，在传统高温条件下进行甲烷重整反应，二氧化钛负载金属的催化剂会失活，如此所示，它应该在一个温和的温度（400℃）下激活使用。
Ni/TiO2在500℃，甚至在较低的甲烷和水蒸气输入比（1:1）条件下，能够保持稳定和高效的氢气产量。
程序升温的研究表明，镍的存在和更有力的支撑交互作用是低温活化甲烷的关键，同时在水汽转换反应中，镍元素之间更弱的相互作用，使得其对氢气生成的生成做出贡献。
这个检测报告进一步证实，当相同的反应进行时，镍负载在惰性氧化物（二氧化硅）表面时，即镍元素间的主要的金属负载影响会较弱。
在500℃以及水和甲烷进料比为3:1的条件下，当输入SMR系统的蒸汽数量增加时，在Ni/TiO2催化剂作用下甲烷转化率增强，可以观察出甲烷转化率达到45%。
根据水和甲烷进料的比例，在96小时内，负载镍的二氧化钛催化剂展现出稳定的转化率和产品的选择性。
1.简介氢气是许多工业过程的关键原料同时高效的制氢技术在工业上具有重要作用。
应该进一步加强水分解制氢体系的研究，它在技术方面仍然不太成熟，大大的阻碍了实现更大规模的发展。
水碳重整，即通过水蒸气或者干气重是目前最有利的氢气生产途径。
干气重整具有吸收二氧化碳的优点，但是易于引起碳污染，，除非能找到合适的催化剂。
因此，传统的烃类蒸汽转化以甲烷蒸汽重整为主，在短期内，甲烷蒸汽转化仍然是最可行的工业制氢过程。
因为甲烷蒸汽重整反应是吸热反应，为了得到有效的转化率，甲烷蒸汽转化应该在800℃甚至更高温度下进行。
为了增加氢气产量，这就经常伴随着下游的水汽转换过程。
甲烷水蒸气重整反应需要的高温条件的能源消耗通常是通过焚烧天然气或者炼油厂的废料提供。
为了获得可持续的制氢方式，利用可再生的太阳能作为加热源是最理想的。
利用太阳能制氢的概念在1982年提出，随后对这个有希望的系统的详细研究推动了重整反应的进程。
甲烷重整制氢气的研究分析
甲烷重整制氢气的研究分析摘要：甲烷是一种有机化合物，同时在甲烷内部的成分中所含有很多的氢物质，常见的甲烷就存在人们生活中使用到的天然气、沼气中，也可以称甲烷为瓦斯。
因为在甲烷中含有的碳物质极少，有着非常多的氢物质，因此甲烷也常常被用作制氢的原料；本文就从甲烷重整制氢气进行研究分析，对传统的重整制氢气与后期的等离子体重整制氢气技术进行阐述，希望借此能够对甲烷重整制氢气的相关理论知识。
关键词：甲烷重整制氢气研究分析前言：随着我国社会的发展与经济的进步，生态环境保护也逐渐纳入了我国的发展战略中。
氢气作为一种清洁能源，在燃烧过程中不会对生态环境造成影响，因此我国也投入了大量的时间与资金研究甲烷重整制氢气的研究。
现阶段，我国在甲烷重整制氢气中主要采用三种方式进行，即矿物燃料制备、电解水制备、生物质气化；在这三种制氢气的方法中，电解质水与生物质气化所需要的成本较高，所以很多时候都在采用矿物材料制备，也就是甲烷重整制氢气。
1.传统甲烷重整制氢气在传统的甲烷重整制氢气中，一般采用四种方式进行制氢气，并且随着传统甲烷重整制氢气的研究深入，采用这些方法制造出来的氢气也能够满足社会对于氢气的需求，而具体的传统制氢气方式就可以分为几种：1.1蒸汽甲烷重整制氢气采用蒸汽的方式制造氢气，是传统方式中常见的一种方法，发展到现在已经有90多年的历史，此技术先对较成熟，同时在人们采用这种方法制造氢气时，也在不断地完善着其中具体的操作方法，使得蒸汽甲烷重整制氢气技术得到更好的发展。
而此项技术的化学反应公式如下所示：CH4+H2O→CO+3H2(△H0=+206KJ/mol)CO+H2O→CO2+H2(△H0=-41KJ/mol)从上面的反应公式中就可以看出，在使用蒸汽对甲烷进行重整制氢气时，蒸汽的温度必须保持在750~920摄氏度，同时高压维持在2~3MPa中，然后使用相应的催化剂进行制氢气。
而在催化剂的选择上，一般在工业的制氢气中，通常都会选用经济价值较高的Ni/Al2O3进行，在保持蒸汽温度的条件下，制氢气的效果可以达到95%左右；而随着对催化剂的研究，在2015年李吉冈等人开发了能够在低温环境下的甲烷水蒸气重整制氢气催化剂——NiO/CeO2，在使用此种催化剂时，能够将氢气的转化率提高到160%左右[1]。
天然气制氢的原理及其主要化学反应
天然气制氢主要采用如下3种不同的化学处理过程。
(1)甲烷水蒸气重整（Steam Methance reforming,SMR）
水蒸气重整是甲烷和水蒸气吸热转化为H2和CO。
化学反应过程为：CH4+H2O+热→CO+3H2
反应所需热量由甲烷燃烧产生的热量来供应。
发生这个过程所需温度为700~850℃，反应产物为CO和H2气体，其中CO气体占总产物的12％左右；CO再通过水气转移反应进一步转化为CO2和H2，如化学反应过程。
（2）部分氧气（POX）
天然气部分氧化剂制氢过程就是通过甲烷与氧气的部分燃烧释放出CO和H2.化学反应过程为：CH4+1/2O2→CO+2H2+热
这个过程为放热反应，需要进过严密的设计，反应器不需要额外的供热源，反应器出口温度可以达到950~1100℃。
反应产生的CO再通过水气转移反应转化为H2。
自热重整过程产生的氢气需要经过净化处理，这大大增加了制氢的成本。
甲烷水蒸气重整反应的本征动力学实验研究
广泛使用的炷类蒸汽转化催化剂为研究对象进行 实验，实物如图1所示。
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图1催化剂实物
Fig. 1 Physical drawing
1.1催化剂分析 表1为催化剂EDS （能谱仪）分析结果，图2
为催化剂表面的EDS能谱图。
表1催化剂EDS分析结果
该催化剂为镰基催化剂，活性组分为Ni,载 体为a-Al2O3o由表1和图2可以看出，催化剂主 要成分为O,A1和Ni,这3种成分的质量百分比 占总量的90%以上，而少量的C,Fe和Si作为稀 有成分，主要用来改善催化剂性能。 1.2催化剂的处理及装填
实验所选用的催化剂为商用大颗粒催化剂， 原粒度的催化剂经机械粉碎机粉碎筛分后，取粒 度大小为80 ~ 100目的催化剂颗粒进行实验。催 化剂采用石英砂稀释，在反应器恒温区装填经过 处理后的催化剂，并在催化剂上下两边依次用同 等粒度的石英砂和大粒径的石英砂填充。为了避 免催化剂被吹走或操作条件波动，床层两端用石英 棉填充。反应器内催化剂装填方式如图3所示。
在实际工业反应器设计和优化中，往往是根 据产物分布的范围来确定产物组成与工艺条件的 关系。因此,从产物出发的第二类动力学方程被 更多学者采纳。
在工业反应器设计及模拟优化过程中，需要 收集有关重整反应的本征动力学方程信息 。然而 本征动力学方程与实验所选的催化剂有很大关 联。搭建一套实验装置系统，并在Ni/Al2O3催化 剂上进行甲烷、水蒸气重整反应的本征动力学实 验研究,采用最小二乘法对实验数据进行分析处 理，得到适用于Ni/Al2O3催化剂的本征动力学 方程。
Table 1 EDS analysis of catalyst
w,%
C
甲烷 水蒸气重整反应器
甲烷水蒸气重整反应器甲烷水蒸气重整反应器甲烷水蒸气重整反应器是一种用于合成氢气的设备，通过甲烷与水蒸气的反应，产生氢气和一氧化碳。
这种反应器在化工行业中起着非常重要的作用，被广泛应用于氢能源领域。
甲烷水蒸气重整反应器的工作原理十分简单明了。
它通过将甲烷与水蒸气进行催化反应，使其发生重整反应，产生氢气和一氧化碳。
该反应一般在高温高压的条件下进行，需要合适的催化剂来加速反应速度。
一般常用的催化剂有镍、钯、铑等。
在甲烷水蒸气重整反应器中，甲烷与水蒸气首先进入反应器，经过加热后进入反应区域。
在反应区域内，催化剂的存在加速了甲烷与水蒸气的反应速度，使其发生重整反应。
重整反应的产物主要包括氢气和一氧化碳，这些产物可以被进一步利用用于氢能源领域。
甲烷水蒸气重整反应器的优点之一是可以高效地产生氢气。
氢气是一种清洁能源，被广泛应用于燃料电池、化工生产等领域。
通过甲烷水蒸气重整反应器产生的氢气可以用于驱动燃料电池发电，或者作为化工生产中的原料。
甲烷水蒸气重整反应器还具有能源转化效率高的特点。
由于甲烷本身具有较高的能量密度，且水蒸气重整反应的产物主要是氢气，因此反应器的能源转化效率较高。
这使得甲烷水蒸气重整反应器成为一种十分理想的氢气生产设备。
然而，甲烷水蒸气重整反应器也存在一些问题。
首先，反应过程中会产生一氧化碳，这是一种有毒气体，对环境和人体健康有害。
因此，在使用甲烷水蒸气重整反应器时，需要采取措施来减少一氧化碳的排放。
其次，催化剂的选择和使用对反应器的性能有很大影响，需要进行合理的催化剂设计和优化。
在未来，随着氢能源的发展和应用，甲烷水蒸气重整反应器将会得到更广泛的应用。
同时，我们也需要不断改进和优化甲烷水蒸气重整反应器的性能，提高能源转化效率，减少对环境的影响。
甲烷水蒸气重整反应器是一种重要的氢气生产设备，通过甲烷与水蒸气的反应，产生氢气和一氧化碳。
它具有高效能源转化和广泛应用的优点，但也需要解决一氧化碳排放和催化剂选择等问题。
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Ni/TiO2催化甲烷水蒸气低温重整摘要负载镍的二氧化钛（Ni/TiO2）被用于甲烷水蒸气低温重整反应的研究。
然而研究经常被报道，在传统高温条件下进行甲烷重整反应，二氧化钛负载金属的催化剂会失活，如此所示，它应该在一个温和的温度（400℃）下激活使用。
Ni/TiO2在500℃，甚至在较低的甲烷和水蒸气输入比（1:1）条件下，能够保持稳定和高效的氢气产量。
程序升温的研究表明，镍的存在和更有力的支撑交互作用是低温活化甲烷的关键，同时在水汽转换反应中，镍元素之间更弱的相互作用，使得其对氢气生成的生成做出贡献。
这个检测报告进一步证实，当相同的反应进行时，镍负载在惰性氧化物（二氧化硅）表面时，即镍元素间的主要的金属负载影响会较弱。
在500℃以及水和甲烷进料比为3:1的条件下，当输入SMR系统的蒸汽数量增加时，在Ni/TiO2催化剂作用下甲烷转化率增强，可以观察出甲烷转化率达到45%。
根据水和甲烷进料的比例，在96小时内，负载镍的二氧化钛催化剂展现出稳定的转化率和产品的选择性。
1.简介氢气是许多工业过程的关键原料同时高效的制氢技术在工业上具有重要作用。
应该进一步加强水分解制氢体系的研究，它在技术方面仍然不太成熟，大大的阻碍了实现更大规模的发展。
水碳重整，即通过水蒸气或者干气重是目前最有利的氢气生产途径。
干气重整具有吸收二氧化碳的优点，但是易于引起碳污染，，除非能找到合适的催化剂。
因此，传统的烃类蒸汽转化以甲烷蒸汽重整为主，在短期内，甲烷蒸汽转化仍然是最可行的工业制氢过程。
因为甲烷蒸汽重整反应是吸热反应，为了得到有效的转化率，甲烷蒸汽转化应该在800℃甚至更高温度下进行。
为了增加氢气产量，这就经常伴随着下游的水汽转换过程。
甲烷水蒸气重整反应需要的高温条件的能源消耗通常是通过焚烧天然气或者炼油厂的废料提供。
为了获得可持续的制氢方式，利用可再生的太阳能作为加热源是最理想的。
利用太阳能制氢的概念在1982年提出，随后对这个有希望的系统的详细研究推动了重整反应的进程。
例如，Wörner和Tam me和Muir等证明了太阳能可以推动甲烷重整反应进行，并且在氧化铝表面负载稀有金属的催化剂作用下（钌、铑、钯）进行了测试。
该体系显示在700℃下，甲烷的有效转化率大于40%甚至80%。
然而，由于泡沫催化剂长期暴露在有太阳能集热器形成的极端温度下，这两项研究都显示反应后催化剂开裂或者降解。
大多数太阳能重整体系研究都集中在温度方面，尤其是在传统体系中的应用，因为高温的存在而忽略了这种方法的诸多优点。
为了收集达到这种温度条件所必须的太阳能，需要承担昂贵的减少和维护费用，并且还要占用大量空间。
另一种选择是利用简单的，不同于太阳能重整的方式，可以在较低温度下进行反应。
除了运行成本低之外，低温系统排除了由昂贵合金制成的高温催化剂的使用。
此外，由于WGS反应是放热反应，低温条件有利于WGS反应的进行。
如果WGS的程度在SRM催化剂的存在下可以被提高，就可能减少甚至消除下游WGS反应过程，从而达到最大的氢气产量。
从催化剂的角度来看，较低温度条件也可以延长催化剂寿命，高温会引起金属催化剂在负载面上结块或者造成负载面损失，从而导致催化剂烧结和失活。
研究正致力于用细小的金属分散物来生产催化剂，从而克服烧结，这些方法通常依靠减少钙钛矿基底的高温处理以获得细的有活性的金属分散相。
然而，尽管这些方法可以成功的得到活性催化剂，但最明显的缺点就是依赖高的热量输入来达到激活的目的，所以这些催化剂需在高温下使用。
然而在较低的反应温度下，更大的支撑是必要的但是热稳定性不是必要的。
一般对SMR来讲，氧化铝基底是最受欢迎的，因为在高温下其具有良好的机械稳定性。
作为一种替代品，研究二氧化钛作为催化剂载体是因为其有潜在的优点。
二氧化钛作为催化剂载体具有可还原氧化物的优点，从而在温和的反应温度条件下，在金属和负载物间提供独特的电子相互作用。
Osaki等研究了镍负载在不同氧化物表面时，中间产物CH x的氢原子数量，CH x的含氢量越高会减少碳的沉积。
催化剂,是Ni/Al2O3时CH x的x值为2.4；是Ni/TiO2时x为1.9；是Ni/SiO2时值最低为1.0。
Pan和Tao利用x射线能谱研究证明，镍在二氧化钛表面堆积减少，抑制了电子扩散到二氧化钛基底中，这样有利于不同吸附分子间的电子转移。
对甲烷反应来讲这是一个有用的特点，当电子富集在表面，可以稳定的使CH x脱离，从而减少这些甲烷中间产物的能量水平。
Kao等也观察到了从二氧化钛与Ti3+的结合点和低氧化态到镍金属的电子转移，导致沉积物带负电荷。
然而，通过在SRM反应中的催化剂测试，Ni/TiO2经常失活或者没有活性。
据报道失活来自于长时间的高温预处理，因为高温反应促进了催化剂的相变。
Ye等对Ni/TiO2催化产氢反应的程序升温还原的研究表明，高温促进镍物质和二氧化钛之间的强相互作用。
从Takanabe等对负载镍的二氧化钛催化剂的程序升温氧化研究发现在氧化环境和高温下有一个钛酸盐阶段。
Swaan 等研究报道，在750℃下，由于缺少有效的甲烷转化率，金属负载物镍和二氧化钛的强相互作用不利于SRM反应的进行。
通过焙烧和减少在750℃条件下对N i/TiO2 8~10小时的处理。
在较低温度下，不利的现象会逐渐减少，二氧化钛可能会是一种合适的重整反应催化剂的负载基底。
因此这里提出的工作是研究二氧化钛作为低温SMR反应催化剂负载基的可能性。
研究所用的金属催化剂是镍，因为镍应用在商业化的SRM进程中并且在成本和性能两方面表现都很好。
二氧化钛在低温SRM中的适用性是通过与500℃下热稳定的二氧化硅和三氧化二铝相比较。
二氧化硅负载镍的催化剂也进行长期稳定性测试。
低温下操作Ni /TiO2催化剂的潜在好处是促进WGS反应进行，催化剂烧结、氧化、积碳以及催化剂的稳定性会随后考虑。
2.实验2.1催化剂制备镍催化剂用P25型二氧化钛最为支撑金属，通过浸渍法制备。
二氧化钛浸渍之前要在500℃下焙烧，然后再空气中放置一小时移除表面杂质。
焙烧过的二氧化钛粉末放在5毫升的超纯水中，其中包含大量的硝酸镍溶液。
静置后放在可以加热的磁力搅拌器上蒸发多余的水分，然后在110℃下干燥一夜。
据报道，350℃可以完全分解硝酸镍，进行反应测试前，在400℃，50ml/min气流条件下焙烧，焙烧温度也选择最小相变温度。
镍负载量为5wt%、10wt%、20wt%的催10Ni/TiO2、20Ni/TiO2。
用如上所述的方法将10wt%化剂分别被记为5Ni/TiO2、的镍同时被负载在二氧化硅以及三氧化二铝表面。
2.2催化剂活性评估在测试过程中，0.1g的催化剂被装在一个U型的不锈钢的固定床反应器中。
催化剂在体积分数10%的50ml/min的氢气和空气流中被激活，同时加热到40 0℃，升温速率为5℃/min，然后恒温1小时。
甲烷气体以6000 ml g-1h-1的空速进入催化剂床层。
水通过Isco 260D型高压注射泵进入气流。
水碳比是变化的，总的气流保持在50ml/min，在反应器内，氩气作为惰性稀释气体。
混合物在进入催化剂床层之前通过200℃的预热器。
反应产物的中水汽在进入两个气相色谱前通过冷凝器被移除。
GC1配备了一个13x分子筛柱用于氢气检测，GC2配备了P7检测柱用于CO、CO2、CH4的检测。
甲烷转化率和产品选择性用以下方程式计算。
（方程式略）2.3催化剂特征使用电感耦合等离子体光谱仪来测量实际减少的镍催化剂。
首先用王水将镍从二氧化钛表面移除。
在-196℃下通过氮气吸附量来测量BET面积。
在分析之前，减少的催化剂在150℃下真空脱气3小时。
在加速电压220kv下操作G2 20型透射电子显微镜对减少的催化剂样品进行成像。
用飞利浦衍射系统对其进行X光测量。
衍射仪在45kv以及40mA条件下操作。
扫描速率为0.01°每分钟，步长为0.026°。
废催化剂样品的含碳量用TAQ500测量。
样品在25ml/min的空气流和15ml/min的氮气流下，以20℃每分钟的速率加热到900℃，重量损失在高于100℃条件下决定。
催化剂的还原能力（焙烧后，反应前）通过H2-TPR 进行检查。
程序升温还原反应前，催化剂在150℃，20ml/min的氩气流下预处理30分钟。
在通入20ml/min的氢气和氩气前，催化剂被冷却到50℃，随后以每分钟5℃的速率升温到700℃。
Micromeritics Autochem 2910被用于检测金属镍的化学吸收作用。
焙烧后的催化剂首先在模拟的活性检测实验中减少，然后冷却到室温，在注射5微升体积分数1.03%的一氧化碳和氦气混合气进行重复脉冲前用氦气洗涤一小时。
3.结果讨论3.1催化剂特征实际的镍浸渍二氧化钛催化剂的内容如表1所示。
结果证实负载确切地反应了它们质量负载的不同。
表1也表明，与单纯的二氧化钛的比表面积相比（4 1m2g-1），镍的浸渍和焙烧影响二氧化钛的比表面积。
镍在二氧化钛表面的分散随着镍负载量的增加而减少，分散量从5.2%到0.6%，同时负载量是从5wt%到20wt%。
XRD图1证实了金属镍晶体存在于所有的浸渍催化剂中，在进行过焙烧和还原处理以后。
对所有的Ni/TiO2和Ni/SiO2催化剂，在体积分数10%的氢气和氩气流中，400℃条件下，还原反应一小时后，氧化镍的峰值减小。
由于氧化镍和γ-Al2O3的峰值重叠，因此不能证明Ni/Al2O3催化剂有相同表现。
镍晶体的平均大小的计算基于Ni（111）峰值，在表1中被列出。
对5Ni/TiO2而言，峰值的大小阻碍了晶体大小测定的准确性。
小的峰表明镍沉积的很好，与前面提到的高色散值相符合。
在相同的镍负载（10wt%）下，10Ni/TiO2和10Ni/Al2O3展现出可与平均晶体尺寸相比的尺寸（6~7nm）。
10Ni/SiO2获得的镍晶体的平均大小是这个值的两倍。
当Ni/TiO2负载的镍达到20wt%时，获得的晶体值才与1 0Ni/SiO2相似。
上述结果也与还原后的催化剂的TEM图对比如图2。
在所有的Ni/TiO2负载中，镍粒子在二氧化钛表面的负载有明显不同，如图2中红色箭头所示。
10 Ni/Al2O3观察到相似的结果如图2。
跨越多个催化剂显微图示的镍粒子的测量结果与之前XRD结果的平均镍晶体的大小相类似。
Ni/TiO2和Ni/Al2O3表面沉积的镍低于20nm。
和二氧化硅类似的惰性支撑物，镍粒子出现更大的集群。
集群最大为200nm，大部分在20~30nm之间。
结果表明，在二氧化硅支撑物表面，镍粒子更倾向于集群。
这可能是由于缺少金属负载物间的相互作用，通过二氧化硅负载镍和二氧化钛负载镍相比较。
较强的金属支撑相互作用的存在，使得镍的流动被限制，导致镍不能组成更大团聚体。