摘要：甲烷联合重整产物合成气的组成受热力学平衡控制,反应中积炭反应也受操作条件的影响,因此,计算反应条件(原料组成、温度、压力)对产物组成和积炭形成的影响,进行定量热力学分析是工艺设计所需要的。本文使用Aspen Plus软件中的RGibbs模块,建立甲烷联合重整热力学反应模型,采用吉布斯自由能最小化法,考虑所有相关反应的进料组成、温度和压力对平衡反应混合物组成和积炭的影响。首先,设定化学计量比CH_(4)∶(CO_(2)+H_(2)O)=1∶1进料,调控CO_(2)、H_(2)O相对进料比例,结果发现:CO_(2)/CH_(4)比增加时,CH_(4)和CO_(2)转化率升高,但积炭量也相应增加,H_(2)/CO比减小;CH_(4)和CO_(2)的平衡转化率随温度升高而升高,且随着温度升高趋于极限,可通过调节温度从而调控H_(2)/CO比达到所需生产要求。然后,研究了压力对反应平衡的影响,结果表明CH_(4)和CO_(2)的热力学平衡转化率随压力升高而降低,积炭量增加。最后,结合进料比、温度和压力的影响,针对合成气制下游化学产品的不同需求以及特定氢碳比精准调控,模拟计算出合适的反应进料比例,为将来实际生产调控提供了理论计算依据。

摘要：针对甲烷干重整反应中催化剂易积炭的问题,通过甲醇溶剂热方法制备了以CoxSnyNi7.5-x-yMg92.5(OH)(OCH3)为单一前驱体的CoxSnyNi7.5-x-yMg92.5O系列催化剂,对其进行了抗积炭性能及反应动力学的研究,探讨了Co-Sn双助剂的作用及其抗积炭性能.在800℃的反应条件下进行了催化性能考评,研究发现,Co0.075SnxNi7.425-xMg92.5O系列催化剂可保持高活性、高稳定性长达100 h.动力学研究表明,以Co0.075SnxNi7.425-xMg92.5O为催化剂,CH4和CO2重整反应是CH4的1级反应,CO2的0级反应,Co能够降低反应活化能,Sn能够提高反应活化能.Sn可降低甲烷裂解速率和积炭生成速率,Co能够提高催化剂表面炭物种的气化速率.Co和Sn双助剂的引入能够同时大幅度降低可气化积炭和顽固性积炭的含量.因此,Co和Sn双助剂催化剂对于CH4-CO2重整反应催化剂的设计和应用具有很大的潜在价值.