晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣技術

前言

目前，世界能源和化學工業(yè)85％以上是建立在石油、煤炭和天然氣這三種可燃性礦物資源基礎之上的。然而在這三大支柱性能源中，石油資源日益枯竭，煤炭資源盡管儲量豐富，但使用時污染嚴重，對環(huán)境保護帶來嚴重的挑戰(zhàn)，因此，作為優(yōu)質(zhì)清潔能源和化工原料的天然氣被期望在現(xiàn)代經(jīng)濟中扮演更加重要的角色。面對天然氣的諸多優(yōu)勢，甚至有專家稱：“21世紀將是天然氣的世紀”。對天然氣的開發(fā)利用目前主要集中在對甲烷轉(zhuǎn)化技術的研究，甲烷分子中C-H鍵能高達435kJ／mol，直接轉(zhuǎn)化為高附加值化學品離工業(yè)化目標尚遠，經(jīng)“合成氣”制備重要化學品和液體燃料的間接轉(zhuǎn)化法成為當今國際上熱門的研究課題之一。因此，進行合成氣制備新技術的探索具有重要意義。本書緊緊圍繞合成氣的制備過程，對目前國際上處于研究熱點的“晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣”這種新方法開展了比較系統(tǒng)的研究。內(nèi)容主要涉及氧載體與甲烷反應的熱力學理論分析和平衡組分模擬、鈰基氧載體的實驗篩選及其優(yōu)化，晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣反應機理的研究和熔融鹽反應新體系的探索等關鍵基礎問題。

內(nèi)容概要

本書圍繞合成氣的制備過程，對晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣技術進行了比較系統(tǒng)的研究。全書共分8章，內(nèi)容主要涉及氧載體與甲烷反應的熱力學理論分析和平衡組分模擬、氧載體的實驗篩選及性能優(yōu)化、反應機理研究和有熔融鹽介質(zhì)參與的反應新體系的探索等重要基礎問題。    本書適合從事能源、冶金、材料、化工等相關領域科技人員及高等院校相關專業(yè)師生閱讀參考。

作者簡介

王華，1965年生。工學博士，教授，博士生導師。1996年獲昆明理工大學有色冶金專業(yè)博士學位，1998年至2000午在日本京都大學能源學院做博士后研究，現(xiàn)任昆明理工大學副校長，兼任中國有色金屬學會理事、中國能源與熱工學會理事、中國能源學會理事、云南省自動化學會理事長、云南省金屬學會理事、云南省熱工熱能學術委員會主任委員等，是云南省有突出貢獻的中青年專家、云南省技術與學術帶頭人并入選國家新世紀百千萬人才工程。
　　先后獲省部級科技獎勵10項，獲國家專利授權19項，發(fā)表論文200余篇，出版專著13部。

書籍目錄

1　緒論　1.1　引言　1.2　世界與中國天然氣資源及消費狀況　　1.2.1　世界天然氣資源及消費　　1.2.2　中國天然氣資源及消費　1.3　天然氣轉(zhuǎn)化和利用方式　1.4　合成氣的制備技術現(xiàn)狀　　1.4.1　甲烷-蒸汽重整制取合成氣　　1.4.2　甲烷-二氧化碳重整制取合成氣　　1.4.3　甲烷部分氧化制取合成氣　　1.4.4　甲烷三重整制取合成氣　1.5　晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣的研究及其意義　　1.5.1　研究的意義　　1.5.2　技術特點　　1.5.3　工藝研究進展　　1.5.4　催化劑研究進展　　1.5.5　研究的內(nèi)容2　實驗綜述　2.1　實驗試劑與設備　　2.1.1　實驗試劑　　2.1.2　實驗設備　2.2　各組分氣體相對校正因子的測定方法　2.3　氧載體的制備　　2.3.1　純CeO2氧載體的制備　　2.3.2　Ce-M-O（M=Fe，Mn，Cu）氧載體的制備　2.4　氧載體的表征　　2.4.1　物相組成分析（XRD）　　2.4.2　微觀形貌和元素分析（SEM和EDS）　　2.4.3　程序升溫氫還原實驗（H2-TPR）　　2.4.4　比表面積測定（BET）　　2.4.5　X射線光電子能譜分析（XPS）　　2.4.6　喇曼測試（Raman）　　2.4.7　熱重分析（DTA／TG）　2.5　氧載體的TG及Redox循環(huán)實驗　2.6　固定床中氧載體的活性評價　2.7　數(shù)據(jù)處理方法　2.8　氧載體活性評價指標3　晶格氧部分氧化甲烷反應的熱力學分析　3.1　氧載體的選擇　3.2　氧載體與甲烷反應的熱力學分析　　3.2.1　CeO2與甲烷反應的熱力學分析　　3.2.2　Fe2O3與甲烷反應的熱力學分析　　3.2.3　CuO與甲烷反應的熱力學分析　　3.2.4　Mn2O3與甲烷反應的熱力學分析4　氧載體的實驗篩選　4.1　各組分氣體校正因子的測定　4.2　CH4與純CeO2氧載體的反應性能評價　　4.2.1　純CeO2氧載體在CH4氣氛下的熱重實驗　　4.2.2　純CeO2氧載體的熱重循環(huán)實驗　　4.2.3　固定床中氧載體的部分氧化性能評價　……5　氧載體的性能評價和優(yōu)化6　晶格氧部分氧化甲烷反應機理探討7　在熔融鹽新反應體系中的試驗8　總結與展望參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：1緒論1.1 引言能源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎，也是當今國際政治、經(jīng)濟、軍事、外交關注的焦點，它是人類社會經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志。目前世界能源和化學工業(yè)有85％以上是建立在石油、煤炭和天然氣這三種可燃性礦物資源的基礎上的。已經(jīng)探明的可獲得的化石燃料包括約1萬億t煤、1.2 萬億桶石油和170萬億m3的天然氣。在這三大支柱性能源中，石油資源日益枯竭，煤炭資源盡管儲量豐富，但使用時污染嚴重，對環(huán)境保護帶來嚴重的挑戰(zhàn)。因此，人們理所當然關注有著豐富來源的、能作為優(yōu)質(zhì)清潔能源和化工原料的天然氣，期望其在現(xiàn)代經(jīng)濟中扮演更加重要的角色。人類已進人21世紀，其經(jīng)濟特征正向節(jié)能經(jīng)濟、環(huán)保經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟和知識經(jīng)濟轉(zhuǎn)變。因此，面對天然氣的諸多優(yōu)勢，有專家稱：“21世紀將是天然氣的世紀”。天然氣是一種生態(tài)型能源，具有清潔、高熱值、低成本、符合環(huán)境保護等時代要求的優(yōu)點，因而被稱為最理想的城市能源。若將煤的廢氣排放水平定位100，那么天然氣的CO2、NOx和SOx的排放水平分別為57、20-37和0，也就是說單位能量中天然氣所產(chǎn)生的CO2至少比煤少40％-50％?？梢姡褂锰烊粴饽苊黠@減輕全球和區(qū)域環(huán)境的負擔，這在人們生活質(zhì)量日益提高的過程中，與改善生存環(huán)境的要求相適應。與此同時，日益活躍的經(jīng)濟和社會活動大大加劇了對電力的需求，電力部門在選擇燃料時越來越青睞天然氣。天然氣以管網(wǎng)形式輸送給用戶后，使用的方便性和安全性在實踐中早已得到了人們的認同，其價格在與其他能源價格的競爭中也突顯優(yōu)勢，所有這些都促使了天然氣在工業(yè)和民用燃料方面得到了廣泛應用。

編輯推薦

《晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣技術》由冶金工業(yè)出版社出版。

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