晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣技術(shù)

前言

目前，世界能源和化學(xué)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(chǔ)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(chǔ)量豐富，但使用時(shí)污染嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來(lái)嚴(yán)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(jì)中扮演更加重要的角色。面對(duì)天然氣的諸多優(yōu)勢(shì)，甚至有專(zhuān)家稱(chēng)：“21世紀(jì)將是天然氣的世紀(jì)”。對(duì)天然氣的開(kāi)發(fā)利用目前主要集中在對(duì)甲烷轉(zhuǎn)化技術(shù)的研究，甲烷分子中C-H鍵能高達(dá)435kJ／mol，直接轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品離工業(yè)化目標(biāo)尚遠(yuǎn)，經(jīng)“合成氣”制備重要化學(xué)品和液體燃料的間接轉(zhuǎn)化法成為當(dāng)今國(guó)際上熱門(mén)的研究課題之一。因此，進(jìn)行合成氣制備新技術(shù)的探索具有重要意義。本書(shū)緊緊圍繞合成氣的制備過(guò)程，對(duì)目前國(guó)際上處于研究熱點(diǎn)的“晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣”這種新方法開(kāi)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(yīng)的熱力學(xué)理論分析和平衡組分模擬、鈰基氧載體的實(shí)驗(yàn)篩選及其優(yōu)化，晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣反應(yīng)機(jī)理的研究和熔融鹽反應(yīng)新體系的探索等關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題。

內(nèi)容概要

本書(shū)圍繞合成氣的制備過(guò)程，對(duì)晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣技術(shù)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究。全書(shū)共分8章，內(nèi)容主要涉及氧載體與甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)理論分析和平衡組分模擬、氧載體的實(shí)驗(yàn)篩選及性能優(yōu)化、反應(yīng)機(jī)理研究和有熔融鹽介質(zhì)參與的反應(yīng)新體系的探索等重要基礎(chǔ)問(wèn)題。    本書(shū)適合從事能源、冶金、材料、化工等相關(guān)領(lǐng)域科技人員及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生閱讀參考。

作者簡(jiǎn)介

王華，1965年生。工學(xué)博士，教授，博士生導(dǎo)師。1996年獲昆明理工大學(xué)有色冶金專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位，1998年至2000午在日本京都大學(xué)能源學(xué)院做博士后研究，現(xiàn)任昆明理工大學(xué)副校長(zhǎng)，兼任中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)理事、中國(guó)能源與熱工學(xué)會(huì)理事、中國(guó)能源學(xué)會(huì)理事、云南省自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、云南省金屬學(xué)會(huì)理事、云南省熱工熱能學(xué)術(shù)委員會(huì)主任委員等，是云南省有突出貢獻(xiàn)的中青年專(zhuān)家、云南省技術(shù)與學(xué)術(shù)帶頭人并入選國(guó)家新世紀(jì)百千萬(wàn)人才工程。
　　先后獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)10項(xiàng)，獲國(guó)家專(zhuān)利授權(quán)19項(xiàng)，發(fā)表論文200余篇，出版專(zhuān)著13部。

書(shū)籍目錄

1　緒論　1.1　引言　1.2　世界與中國(guó)天然氣資源及消費(fèi)狀況　　1.2.1　世界天然氣資源及消費(fèi)　　1.2.2　中國(guó)天然氣資源及消費(fèi)　1.3　天然氣轉(zhuǎn)化和利用方式　1.4　合成氣的制備技術(shù)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(shù)特點(diǎn)　　1.5.3　工藝研究進(jìn)展　　1.5.4　催化劑研究進(jìn)展　　1.5.5　研究的內(nèi)容2　實(shí)驗(yàn)綜述　2.1　實(shí)驗(yàn)試劑與設(shè)備　　2.1.1　實(shí)驗(yàn)試劑　　2.1.2　實(shí)驗(yàn)設(shè)備　2.2　各組分氣體相對(duì)校正因子的測(cè)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(shí)驗(yàn)（H2-TPR）　　2.4.4　比表面積測(cè)定（BET）　　2.4.5　X射線光電子能譜分析（XPS）　　2.4.6　喇曼測(cè)試（Raman）　　2.4.7　熱重分析（DTA／TG）　2.5　氧載體的TG及Redox循環(huán)實(shí)驗(yàn)　2.6　固定床中氧載體的活性評(píng)價(jià)　2.7　數(shù)據(jù)處理方法　2.8　氧載體活性評(píng)價(jià)指標(biāo)3　晶格氧部分氧化甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)分析　3.1　氧載體的選擇　3.2　氧載體與甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)分析　　3.2.1　CeO2與甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)分析　　3.2.2　Fe2O3與甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)分析　　3.2.3　CuO與甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)分析　　3.2.4　Mn2O3與甲烷反應(yīng)的熱力學(xué)分析4　氧載體的實(shí)驗(yàn)篩選　4.1　各組分氣體校正因子的測(cè)定　4.2　CH4與純CeO2氧載體的反應(yīng)性能評(píng)價(jià)　　4.2.1　純CeO2氧載體在CH4氣氛下的熱重實(shí)驗(yàn)　　4.2.2　純CeO2氧載體的熱重循環(huán)實(shí)驗(yàn)　　4.2.3　固定床中氧載體的部分氧化性能評(píng)價(jià)　……5　氧載體的性能評(píng)價(jià)和優(yōu)化6　晶格氧部分氧化甲烷反應(yīng)機(jī)理探討7　在熔融鹽新反應(yīng)體系中的試驗(yàn)8　總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：1緒論1.1 引言能源是人類(lèi)生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)今國(guó)際政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、外交關(guān)注的焦點(diǎn)，它是人類(lèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。目前世界能源和化學(xué)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(chǔ)上的。已經(jīng)探明的可獲得的化石燃料包括約1萬(wàn)億t煤、1.2 萬(wàn)億桶石油和170萬(wàn)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(chǔ)量豐富，但使用時(shí)污染嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境保護(hù)帶來(lái)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。因此，人們理所當(dāng)然關(guān)注有著豐富來(lái)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(jì)中扮演更加重要的角色。人類(lèi)已進(jìn)人21世紀(jì)，其經(jīng)濟(jì)特征正向節(jié)能經(jīng)濟(jì)、環(huán)保經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變。因此，面對(duì)天然氣的諸多優(yōu)勢(shì)，有專(zhuān)家稱(chēng)：“21世紀(jì)將是天然氣的世紀(jì)”。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(hù)等時(shí)代要求的優(yōu)點(diǎn)，因而被稱(chēng)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(shuō)單位能量中天然氣所產(chǎn)生的CO2至少比煤少40％-50％。可見(jiàn)，使用天然氣能明顯減輕全球和區(qū)域環(huán)境的負(fù)擔(dān)，這在人們生活質(zhì)量日益提高的過(guò)程中，與改善生存環(huán)境的要求相適應(yīng)。與此同時(shí)，日益活躍的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)活動(dòng)大大加劇了對(duì)電力的需求，電力部門(mén)在選擇燃料時(shí)越來(lái)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(shí)踐中早已得到了人們的認(rèn)同，其價(jià)格在與其他能源價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)中也突顯優(yōu)勢(shì)，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(yīng)用。

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《晶格氧部分氧化甲烷制取合成氣技術(shù)》由冶金工業(yè)出版社出版。

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