炭材料催化富甲烷氣二氧化碳重整制合成氣

《炭材料催化富甲烷氣二氧化碳重整制合成氣》是2016年8月化學工業出版社出版的圖書，作者是張國傑、張永發。

基本介紹

• 中文名：炭材料催化富甲烷氣二氧化碳重整制合成氣
• 作者：張國傑、張永發
• 出版時間：2016年8月
• 出版社：化學工業出版社
• 頁數：208 頁
• ISBN：9787122279910
• 定價：49 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝

內容簡介

《炭材料催化富甲烷氣二氧化碳重整制合成氣》在總結甲烷二氧化碳重整技術、催化劑、反應機理以及動力學基礎上，重點介紹了炭催化甲烷裂解及富甲烷氣二氧化碳重整轉化制合成氣的研究進展。闡述了炭材料催化劑組成、比表面積、孔結構、微觀結構和所含礦物質等對重整催化性能的影響，以及炭材料對甲烷二氧化碳重整催化作用實質。在此基礎上，介紹了炭材料改性和金屬複合方法，闡述了改性和複合金屬後炭基催化活性的核心要素。並進一步介紹了熱重、氣相色譜法、X射線粉末衍射儀、紅外光譜和X射線光電子能譜等現代分析測試手段在炭材料催化劑上的套用。另外，對高溫高壓重整反應器開發也進行了簡要介紹。

本書可供在化工、化學、催化、資源、能源、環境、材料等學科領域從事基礎研究和工業套用的研究人員、工程技術人員和管理人員參考，也可作為高等院校催化專業師生的參考書。

圖書目錄

第1章 緒論

1.1引言1

1.1.1背景1

1.1.2富含甲烷的資源4

1.2工業上甲烷轉化利用的幾種主要技術6

1.2.1直接轉化法6

1.2.2間接轉化法6

1.3甲烷催化制合成氣的主要途徑7

1.3.1甲烷水蒸氣重整制合成氣7

1.3.2甲烷部分氧化制合成氣8

1.3.3甲烷自熱重整9

1.3.4二氧化碳重整甲烷制合成氣9

1.4二氧化碳重整甲烷制合成氣反應研究現狀9

1.4.1二氧化碳重整甲烷制合成氣反應的熱力學研究9

1.4.2甲烷的活化和二氧化碳的活化13

1.4.3二氧化碳重整甲烷反應中的表面積炭和消炭研究14

1.5二氧化碳重整甲烷反應催化劑的研究15

1.5.1重整催化劑的發展15

1.5.2製備方法對催化性能的影響18

1.5.3載體對催化性能的影響19

1.5.4活性組分對催化性能的影響20

1.5.5助劑對催化性能的影響21

1.6二氧化碳重整甲烷催化反應機理和動力學模型研究21

1.6.1二氧化碳重整甲烷催化反應機理21

1.6.2二氧化碳重整甲烷催化反應動力學模型研究23

1.7實驗室用高溫高壓反應器25

1.8炭材料催化劑在甲烷裂解及CH4-CO2重整反應中的套用25

1.8.1炭材料催化甲烷裂解研究現狀25

1.8.2炭材料催化CH4-CO2重整研究現狀27

參考文獻29

第2章 炭材料催化甲烷分解及CH4-CO2重整反應熱力學分析

2.1引言40

2.2化學親和勢40

2.2.1不同炭材料對活性的影響40

2.2.2CH4熱分解化學親和勢分析41

2.3炭材料催化甲烷二氧化碳重整制合成氣實驗平衡常數的計算42

2.4實驗平衡常數與理論平衡常數的比較45

參考文獻46

第3章 炭材料催化CH4-CO2重整研究

3.1引言47

3.2炭材料催化CH4-CO2重整47

3.2.1炭材料對CH4和CO2轉化率的影響48

3.2.2不同炭材料對活性的影響49

3.2.3CH4/CO2不同配比的影響50

3.2.4空速的影響50

3.2.5反應溫度的影響51

3.2.6炭材料催化CH4-CO2重整產品氣的組成53

3.3炭催化焦爐煤氣（CH4）-CO2重整制合成氣的研究53

3.3.1炭材料對焦爐氣中甲烷熱解和焦爐煤氣-CO2重整的影響54

3.3.2反應溫度對產品氣的影響55

3.3.3不同炭材料對焦爐煤氣（CH4）-CO2重整的影響56

3.3.4不同CO2/CH4比對合成氣CO/H2的影響57

3.3.5水蒸氣量對焦爐煤氣中甲烷轉化率的影響58

3.3.6停留時間對煤氣中甲烷的影響59

3.3.7炭材料催化劑的穩定性59

3.4炭催化劑分析、表征及催化本質研究61

3.4.1炭催化劑SEM分析61

3.4.2比表面和孔結構的變化63

3.4.3炭催化劑中灰分的影響64

3.4.4含氧官能團分析65

3.4.5炭材料XRD分析67

3.5本章小結68

參考文獻70

第4章 過程積炭對二氧化碳重整甲烷的影響

4.1引言74

4.2積炭的研究方法74

4.2.1熱分析技術（TG-DTA）74

4.2.2色譜技術75

4.2.3掃描電鏡（SEM）75

4.2.4透射電鏡（TEM）76

4.2.5光電子能譜（XPS）77

4.2.6X射線衍射（XRD）分析77

4.2.7拉曼光譜（RS）78

4.3炭材料催化劑的熱分析80

4.3.1CO2氣氛下炭材料催化劑的熱分析80

4.3.2O2氣氛下炭材料催化劑的熱分析81

4.4炭材料催化CH4-CO2重整反應過程中產生積炭的研究82

4.4.1有無積炭時炭材料催化劑對CH4-CO2重整反應的影響82

4.4.2不同溫度產生的積炭對CH4-CO2重整反應的影響83

4.5表征分析86

4.5.1掃描電鏡（SEM）分析86

4.5.2X射線衍射（XRD）分析92

4.5.3光電子能譜（XPS）分析93

4.6本章小結98

參考文獻99

第5章 小型高溫高壓反應器的開發及壓力對炭催化重整的影響

5.1引言103

5.2壓力對甲烷二氧化碳重整研究進展103

5.3小型高溫高壓反應器的開發106

5.3.1小型高溫高壓反應器及基本原理106

5.3.2反應器傳熱研究107

5.3.3反應器主要部件設計108

5.4反應器支架設計115

5.5反應器耐壓和溫度分布特性研究116

5.5.1反應器徑向溫度分布116

5.5.2反應器軸向溫度分布116

5.5.3壓力對反應器外表面溫度的影響117

5.6壓力對炭材料催化重整轉化的影響118

5.6.1壓力的影響118

5.6.2溫度的影響119

5.6.3原料氣配比的影響120

5.6.4停留時間的影響121

5.7炭催化劑反應前後表面性質的變化122

5.7.1BET分析122

5.7.2反應前後炭材料催化劑紅外光譜分析123

5.8本章小結124

參考文獻125

第6章 重整過程中炭催化劑中硫的遷移和轉化

6.1引言127

6.2實驗過程127

6.3炭材料催化劑中硫元素的變化128

6.3.1還原性氣氛對炭材料中硫的作用129

6.3.2半焦中硫與還原性氣體的反應130

6.4半焦中硫對CH4轉化製備所得合成氣中硫含量的影響132

6.5還原性氣氛下半焦中硫的脫除驗證132

6.5.1熱分析實驗132

6.5.2CO與HNO3處理後的半焦的作用133

6.5.3還原性氣氛下鹼半焦中硫的脫除133

6.6本章小結135

參考文獻135

第7章 金屬/炭材料催化二氧化碳重整甲烷研究

7.1引言137

7.2浸漬方法對催化劑活性的影響137

7.3超音波浸漬對鈷/炭材料催化劑活性的影響138

7.3.1超音波的影響138

7.3.2超音波振動時間和頻率的確定140

7.4負載量對鈷/炭材料催化劑活性的影響141

7.5焙燒溫度對鈷催化劑活性的影響142

7.5.1熱重分析142

7.5.2焙燒溫度對鈷/炭材料活性的影響143

7.6工藝條件對鈷/炭材料催化劑活性的研究145

7.6.1反應溫度的影響145

7.6.2CH4/CO2比值的影響145

7.6.3空速（GHSV）的影響146

7.7雙金屬（Co-Cu）/炭材料催化劑的初步探討147

7.7.1浸漬順序對Co-Cu/炭材料催化劑活性的影響148

7.7.2熱重分析148

7.7.3焙燒溫度的影響149

7.7.4浸漬量對Co-Cu/炭材料催化劑活性的影響151

7.7.5壽命的考察152

7.8本章小結153

參考文獻153

第8章 Co-Zr/活性炭催化CH4-CO2重整反應性能

8.1引言155

8.2助劑金屬的選取155

8.3製備條件對催化活性的影響157

8.3.1浸漬順序對催化活性的影響157

8.3.2浸漬量對催化活性的影響159

8.3.3焙燒溫度對催化活性的影響160

8.3.4焙燒時間對催化活性的影響162

8.3.5反應時間對催化活性的影響163

8.4催化劑的表征163

8.4.1TG-DSC分析163

8.4.2XRD分析164

8.4.3BET分析165

8.4.4H2-TPR分析167

8.4.5XPS分析169

8.4.6SEM-EDX分析170

8.5Co-Zr/AC催化劑反應工藝條件的影響171

8.5.1反應溫度對催化活性的影響171

8.5.2進氣比對催化活性的影響172

8.5.3空速對催化活性的影響173

8.5.4加壓恆溫浸漬方法對催化活性的影響174

8.6本章小結176

參考文獻177

第9章 動力學研究及重整反應機理討論

9.1引言178

9.2炭材料催化甲烷裂解及動力學179

9.2.1炭材料催化劑對甲烷裂解的影響179

9.2.2甲烷裂解動力學181

9.3炭材料催化CH4-CO2重整及炭消耗動力學183

9.3.1炭材料催化CH4-CO2重整反應過程中炭材料失重特性183

9.3.2炭消耗動力學188

9.4二氧化碳重整甲烷機理討論及動力學189

9.4.1重整反應機理討論189

9.4.2Eley-Rideal機理及分析191

9.4.3Langmuir-Hinshelwood機理及分析191

9.4.4炭材料催化二氧化碳重整甲烷反應機理初探194

9.4.5二氧化碳重整甲烷反應動力學196

9.5本章小結204

參考文獻205