能源化學(xué)－天然氣能源化學(xué)-文庫吧資料
2024-10-13 16:01本頁面
【正文】 Stationary Power: Onsite power: Peak Shaving: Transportation Stationary Power: Combined Heat and Power (CHP) Residential Use, SOFC工作原理 固體氧化物 燃料 空氣 陰極 電解質(zhì) 陽極 高溫操作（ 500oC） H CO、 nature gas、 methanol Ethanol、 DME、 hydrocarbon with out reformer。 可以提高產(chǎn)率 , 因?yàn)闅錃獠粩啾粷B透出去 , 化學(xué)平衡不斷向右進(jìn)行 , 可以最大限度地完成反應(yīng)。 目前自熱轉(zhuǎn)化工藝尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化 ,但有良好的發(fā)展前景。 采用固定床反應(yīng)器 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,設(shè)備費(fèi)用低。 存在積炭問題 甲烷部分氧化制合成氣 CH4 + 1/2O2 = CO + 2H2 ,Δ H298K = 36 kJ / mol 4. 甲烷的自熱轉(zhuǎn)化 在一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，將部分氧化和蒸汽重整技術(shù)相結(jié)合，反應(yīng)溫度一般在850～ 1050℃ 。 甲烷部分氧化制合成氣催化劑 催化劑的失活特性 ?燒結(jié)失活 ?燒結(jié)使載體材料的表面積大大減少 , 也會使金屬微晶在載體金屬催化劑上的分散度降低 , 從而造成催化劑的活性下降。 金屬催化劑表面上的相對積炭速度大小順序 : Ni Pd 、Rh 、 Ru、 Pt 、 Ir 。而 非貴金屬催化劑中， Ni 基催化劑活性最好，接近于 Ru,且價(jià)格低廉。 第 Ⅷ 族的金屬元素： Fe 、 Co 、 Ni 等。CHX]ads + [O]ads [H]ads + [ 3. 甲烷部分氧化制合成氣 甲烷部分氧化制合成氣是一個(gè)溫和的放熱反應(yīng) ,在 750～ 800 ℃ 下 ,平衡轉(zhuǎn)化率可達(dá) 90%以上 , CO 和 H2的選擇性高達(dá) 95% , 生成的合成氣 H2/CO≈ 2 ,可直接用于甲醇及費(fèi)托合成等重要工業(yè)過程 。 缺點(diǎn)： 易形成積碳使催化劑失活 。 ? 其逆反應(yīng)可以放出巨大能量，可應(yīng)用于能量存儲和傳輸系統(tǒng)中。mol1) ? CO + H2 = H2O + C (?Ho = 175 kJmol1) ? CH4 = C + H2 (?Ho = 75 kJ 天然氣能源化學(xué) 甲烷水蒸汽重整轉(zhuǎn)化工藝 2. 甲烷 CO2重整制合成氣 ? CH4 + CO2 = 2CO + 2H2 (?Ho = 247 kJ近年來一般使 用強(qiáng)度和耐壓性好的 α Al2O3 作為載體； ? 只含活性組分 Ni和載體的催化劑往往活性易衰退 ,抗結(jié)炭性能也有待提高。 CH4 + H2O CO+ 3H2 ΔH298K = kJ/mol 天然氣能源化學(xué) 甲烷水蒸汽重整轉(zhuǎn)化催化劑 ? 工業(yè)裝置使用的催化劑均以 Ni為活性組分。mol1) ? 2CO = CO2 + C (?Ho = kJmol1) ? CO + H2O = CO2 + H2 (?Ho = 41 kJ 天然氣能源化學(xué) 天然氣合成液體燃料 1. 直接選擇性氧化制備液體燃料 。 缺點(diǎn)是天然氣是氣態(tài)燃料 ， 不容易儲存和攜帶 。 天然氣發(fā)電實(shí)現(xiàn)熱電冷聯(lián)供 熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)中的主要設(shè)備有發(fā)電機(jī)組 、鍋爐 、 溴化鋰吸收式冷 （ 熱 ） 水機(jī)組和換熱器 。 運(yùn)營費(fèi)用高； ? 利用氣體水合物運(yùn)輸 : ? 氣體水合物中天然氣儲量高 ， 運(yùn)輸成本低； ? 天然氣水合物 （ NGH） 的儲存較壓縮天然氣 、 液化天然氣壓力低 ， 增加了系統(tǒng)的安全性和可靠性； ? 適合于零散小型氣田氣的運(yùn)輸和儲存 。 天然氣能源化學(xué) 天然氣水合物 1m3可燃冰中約含 164m3甲烷氣體 最新統(tǒng)計(jì)表明， NGH中的甲烷約為世界已探明天然氣剩余儲量的140倍，是世界常規(guī)天然氣最終可采儲量（約 328x1012m3）的 64倍 地球上最大的未被開發(fā)利用的能源： ? 能量密度高 ? 潔凈 ? 分布廣泛 ? 資源量巨大 ? 埋藏淺 天然氣能源化學(xué) 天然氣水合物 —— 理想的天然氣運(yùn)輸途徑 ? 目前實(shí)際應(yīng)用的天然氣儲運(yùn)方式有 : ? 通過管道采用高壓方法運(yùn)輸采用管道輸送 （ 約占天然氣總量的75％ ） 。 ? 1979年， DSDP第 66和 67航次在墨西哥灣實(shí)施深海鉆探，從海底獲得，首次驗(yàn)證了海底天然氣水合物礦藏的存在。 1970年，前蘇聯(lián)開始對該天然氣水合物礦床進(jìn)行商業(yè)開采。 ? 天然氣水合物的生成需具備如下條件： （ 1） 原始物質(zhì) ——?dú)夂退淖銐蚋患? （ 2） 足夠低的溫度； （ 3） 較高的壓力 。 I型結(jié)構(gòu)由天然氣小分子 （ 如 CH C2H6） 與水形成 ， II型結(jié)構(gòu)由分子大于乙烷小于戊烷的較大分子形成 ， H型水合物是在大分子 （ 分子直徑 － )的幫助下由小分子與水作用形成的水合物 。 ? 水合物的結(jié)構(gòu)類型主要取決于氣體分子填充晶穴的大小。 天然氣能源化學(xué) 天然氣水合物的結(jié)構(gòu) ? 從化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，天然氣水合物是由水分子（主體）通過氫鍵作用形成一種象籠子一樣的多面體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，以甲烷為主的氣體分子（客體）則填充于點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)間的空
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