天然气自热催化转化合成气技术及进展

天然气自热催化转化合成气技术及进展

一、天然气自热式催化转化制合成气的郊术与进展(论文文献综述)

庄炜杰[1](2021)在《甲烷联合重整实验和模拟研究》文中指出随着我国对能源供给以及低碳环保的日益重视,天然气的高效利用是一个重要的研究方向。甲烷联合重整通过水蒸气二氧化碳多元重整和自供热方法等实现甲烷的高效转化,具有重要的研究价值。本文通过实验研究和模拟计算考察了工艺条件对甲烷水蒸气二氧化碳双重整过程的影响,并建立了甲烷自热转化炉的数值模型,为甲烷联合重整的工业化应用建立基础。甲烷水蒸气二氧化碳双重整实验表明,随着温度的升高,CH4与CO2的转化率均升高,H2/CO降低。高温下甲烷裂解副反应更易发生,导致CO选择性降低。随着H2O/CH4的增大,CH4转化率提高,CO2转化率快速降低,反应产物中的H2/CO也相应提高。建立了甲烷双重整转化炉的动力学模型对甲烷双重整反应过程进行研究。结果表明,CH4、H2O与CO2的转化率都随着温度的升高而增大。与甲烷水蒸气重整反应相比,CH4与CO2进行反应所需温度更高,CO2于650℃开始转化。随着压力的增大,CH4、H2O和CO2的转化率都快速下降。当压力达到3.5MPa时,CH4、H2O和CO2的转化率均小于40%。但压力对H2/CO的影响较小。在P=3.2MPa时,CO2的转化率随着CO2/CH4的增大呈现先快速增大后稳定的趋势。采用数值模拟的方法对甲烷自热转化炉内的反应和流动进行研究。结果表明炉膛内的回流区较小,当气流接触催化剂床层时,气流速度快速下降后趋于稳定。随着炉膛轴向距离的增加,炉内温度呈先增大后减小的趋势,在接近2m处温度达到最大值。反应物的浓度变化在炉膛内以及刚进入催化床层时变化较大,进入催化床层后由于气流在催化床层段的流动速度变小以及反应逐渐接近平衡状态,气体的浓度变化也趋缓。

汤渊[2](2020)在《合成气喷雾激冷对火管式废热锅炉传热过程影响》文中研究说明气态烃非催化部分氧化广泛应用于天然气、焦炉气、荒煤气的清洁高效转化,火管式废热锅炉是气态烃非催化转化过程的核心设备,工程中火管废锅经常出现超温和烧管等问题。为解决这些问题,本文提出了在高温合成气进入废热锅炉前对其进行喷雾冷却的炉前降温方案,并进行了过程分析与模拟研究。主要内容如下:(1)建立了高温气流下液滴蒸发模型,探究了液滴尺寸、液滴温度、液滴速度和环境温度对蒸发时间的影响,确定不同条件下液滴蒸发的时间,保证在有限的空间和时间内液滴能够完全蒸发,为后面管内喷雾冷却方案奠定基础。(2)基于工业装置运行参数,采用计算流体力学方法,对管内高温合成气喷雾激冷过程进行了系统性研究。通过冷态模拟得到管内流场分布,通过热态模拟得到管内温度场分布,对比不同喷嘴参数和冷却水流量下的流场分布和温度场分布,确定了解决问题的最佳方案。(3)建立火管式废热锅炉内管板冷却室流动传热模型,对比喷雾降温前后管板冷却室内管壁温度分布,说明喷雾激冷炉前降温方案具有明显降温效果。采用热应力分析方法,计算火管入口处管壁最大热应力分布,合成气降温后的管壁最大热应力满足校核标准,验证喷雾冷却方案的可行性,从源头上消除高温带来的安全隐患。

余柳丽[3](2020)在《微波催化甲烷高效无氧直接转化制无COx氢气的研究》文中研究指明氢气是一种极具潜力的高能量密度清洁能源,可以改善能源结构,实现能源结构低碳化。但是氢气是一种二次能源,在自然界中没有矿藏氢气,必须从含氢物质中制得。工业上的氢气,大部分都是由甲烷水蒸气重整制得,得到的氢气不纯伴随着大量COx产生,不仅引起温室效应还不能直接用于氢氧燃料电池。甲烷无氧直接转化制氢(MCD)可以得到无COx的氢气,引起了广泛关注,但该方法有耗能高、催化剂易积碳失活等缺点。怎么实现MCD制氢高效、低耗能,成为了一个棘手问题。微波加热因迅速、高效、均匀等特点,被广泛用于多相催化反应中。本论文在研究MCD反应时引入微波场,在微波辐照下,考察了Mo2C/Si C、Me/(Mo2C/Si C)-ZSM-5(Me=Ni,Co,Mg)以及Mo2C/Ti C三类催化剂在不同反应条件下对MCD反应催化性能的影响,这些反应条件包括金属负载量、反应时间、微波输入功率、甲烷的流量、甲烷的浓度和反应床层温度等。并对催化剂进行了XRD、BET、SEM、TEM-EDX、TG和RAMAN等表征分析。同时计算了在微波辐照下甲烷无氧直接转化制氢的动力学参数。通过研究可以得出以下结论:(1)在微波辐照下,Mo2C/Si C催化甲烷裂无氧直接制氢的性能研究。在反应条件为:2 g 45%Mo O3/Si C催化剂(反应前进行原位碳化),纯甲烷为原料气,微波的输入功率为800 W,气体的流量为50 m L/min,反应温度为650℃,得到了甲烷转化率为40%,45 min后开始失活。表观活化能为73.2 k J/mol。(2)在微波辐照下,Me/(Mo2C/Si C)-ZSM-5(Me=Ni,Co,Mg)催化甲烷裂无氧直接制氢的性能研究。在反应条件为:2g 3wt%Ni Co Mg/(45%Mo O3/Si C)-ZSM-5(3:1)催化剂(反应前进行原位碳化),纯甲烷为原料气,微波的输入功率为800 W,气体的流量为50 m L/min,反应温度为650℃,得到了甲烷转化率为60%左右,960 min下降到60%。表观活化能为45.7 k J/mol。(3)在微波辐照下,Mo2C/Ti C催化甲烷裂无氧直接制氢的性能研究。在反应条件为:2g 50%Mo O3/Ti C催化剂(反应前进行原位碳化),纯甲烷为原料气,微波的输入功率为800 W,气体的流量为50 m L/min,反应温度为650℃,得到了甲烷转化率为67%,490 min下降到40%。表观活化能为50.4 k J/mol。

杨曹立[4](2020)在《天然气非催化部分氧化烧嘴端面传热过程研究》文中认为在天然气非催化部分氧化过程中,烧嘴是关键的核心部件之一,烧嘴使用寿命是影响天然气非催化部分氧化生产效率和经济利益的重要影响因素之一。本文通过热模实验和数值模拟研究了天然气非催化部分氧化烧嘴端面传热过程,为高负荷比天然气转化烧嘴的设计和应用提供了理论基础。热模实验表明在敞开空间中当氧/天然气比例一定时气流速度的增加将使得火焰辐射传热量减小,此时烧嘴端面传热量下降;而在封闭炉膛空间中,氧/天然气比一定时气流速度的增加将使得气体回流速度提升,对流传热量增加,其占总传热量的比例也逐渐提升,因而烧嘴端面传热量逐渐上升。氧/天然气比的提升使得燃烧温度升高,但在敞开空间中提升氧/天然气比的同时增加了氧气速度,使得烧嘴端面呈现先增大后减小的趋势;在封闭炉膛空间中氧/天然气比的增加将使得烧嘴端面传热量持续增加,但该变化幅度将随着氧/天然气比的增大而逐渐减小。CO2的通入氧气通道时将影响反应路径和传热过程,由O2+H为主的反应转化为CO2+H为主的反应,同时提升了对火焰辐射有阻碍作用的多原子气体的含量,因此在随着氧气中CO2含量的增加,烧嘴端面传热量将产生突变式的下降。通过建立天然气非催化部分氧化传热模型比较了预热温度和负荷变化的对炉内烧嘴端面传热的影响,结果表明天然气预热温度提升,使得燃烧过程向上游移动,提升了端面附近燃烧温度同时使得烧嘴端面受到的传热量增加。在气流负荷降低,采用预热气体的方式维持烧嘴通道内的气流速度过程中,两种气体均预热时,气体流速变化较小,回流速度略微降低,端面附近温度略微增加,此时烧嘴端面传热量逐渐升高,但其幅度在10%以内;而仅O2预热时,回流速度减小,端面附近温度基本不变,此时烧嘴端面传热量逐渐降低,其幅度也在10%以内。使用对天然气和/或氧气进行预热的方式可以较好地实现天然气转化炉高负荷比调节的手段。考察了烧嘴流道组织对于烧嘴端面传热量、温度和热应力的影响。研究表明,双通道烧嘴中CO2加入氧气通道的双通道烧嘴,相较于CO2位于氧气和天然气之间和之外的两种三通道烧嘴相比,其燃烧区域被拉长,烧嘴端面附近的温度较低,一定程度上减少了烧嘴端面受到的辐射传热量,在温度和热应力方面也具有一定的优势。

衡丽君[5](2019)在《生物质定向热解制多元醇燃料过程模拟及全生命周期碳足迹研究》文中指出生物质是有机碳的唯一来源,它是唯一可以转化为燃料、化学品和功能材料,实现化石资源替代的多功能型可再生资源。生物质快速热解技术被视为最具开发潜力生产液体燃料技术之一,但生物油较差的理化性质严重阻碍了生物油的应用。目前多数研究集中在生物质热解反应机理、生物油提质反应催化剂设计、催化反应机理、催化剂失活以及改性等微观方面,对于生物质快速热解-生物油提质改性整体工艺系统设计、系统综合性能以及产品环境效益等宏观方面缺乏全面系统的研究。在课题组生物质热化学转化制含氧液体燃料技术框架下,发展了生物质热化学转化制多元醇和氢气为目标产品的多联产工艺系统,该工艺系统耦合了生物质快速热解制生物油、油相生物油(Non-aqueous Phase Bio-oil:NAPB)铁基载氧体化学链制氢(Chemical-looping Hydrogen Production:CLHP)以及水相生物油(Aqueous Phase Bio-oil:APB)超临界甲醇酯化-两级低中温催化加氢制多元醇液体燃料的技术优势。以该工艺系统为对象,论文从化工过程系统集成优化、系统功能实现与环境评价等方面开展研究,旨在科学评判该生物质热化学转化工艺系统综合性能,为后续工艺关键技术的优化设计和工程示范提供必要的依据和信息。基于系统能量梯级利用理论,优化设计了整个工艺系统流程布置和工艺参数配置。基于对工艺关键反应过程特性认识及其过程模型的确定,利用Aspen Plus软件对其实施全流程模拟与工艺参数优化配置,借助载热体循环实现了快速热解反应器和CLHP燃料反应器热负荷的自平衡,优化整个系统余热梯级利用实现了工艺的自供热和部分电力替代。在该工艺保守设置条件下获得一套详细的物流、能流以及热力工况参数。工艺系统以产品流为主线的碳元素代谢分析表明APB到多元醇的转化率是影响整个工艺系统效能的关键性因素。根据所构建的系统评价指标计算模型获得该工艺重要的性能指标:基于玉米秸秆干燥基计算的无水生物油产率为55.8 wt%、多元醇产率为16.4 wt%、酯类副产物产率为11.5 wt%;CLHP子系统氢气热效率为56.8%、总热效率为58.1%以及CO2捕集效率为99.9%;整体系统能源利用总效率为35.5%。在多元醇保守产率(16.4 wt%)工况下,该工艺相对已经工业化的生物质直燃发电技术仍具有明显的竞争优势。除氢气和多元醇燃料产品外,生物质基酯类化学品可以替代石油基酯类化学品以减少化石原料的消耗,CLHP子系统高效的CO2捕集带来显着的温室气体(Greenhouse Gas:GHG)减排。基于生命周期评价(Life Cycle Assessment:LCA)方法和中国本地化基础数据,依次建立了产品系统生产资料、能源和目标产品的LCA指标计算模型,编制了目标产品较完整的生命周期数据清单;针对生物质热化学转化系统多产品共生的复杂性,引入混合分配方法,实现了目标产品的生命周期化石能耗强度(Fossil Energy Input Intensity:FEI)和碳足迹量化研究。氢气生命周期FEI和净碳足迹分别为0.575 MJ/MJ H2和-97.5 gCO2,eq/MJ H2,多元醇全生命周期FEI和净碳足迹分别为0.626 MJ/MJ能量和26.3 gCO2,eq/MJ能量。对于氢气,NAPB生产和秸秆预处理的电力消耗以及秸秆生产的氮肥消耗是引起GHG排放的主要因素,而CLHP阶段CO2捕集是决定氢气碳足迹大小的关键因素。对于多元醇,来自秸秆预处理和APB生产的电耗与多元醇生产的甲醇消耗、催化剂损耗以及有机废水处理能耗是引起GHG排放的主要因素,来自化学链工艺氢气消费产生的碳信用是降低其碳足迹的主要因素。在参数变动±25%范围内,目标产品碳足迹数据敏感性分析显示:NAPB生产电力消耗量变化对氢气碳足迹影响较大,而多元醇产率和APB生产电力消耗量变化对多元醇碳足迹影响较大,尤其多元醇产率的影响最为显着。这说明生物油生产电耗和多元醇产率数据不确定性会显着影响多元醇LCA结论,同时也说明降低生物油生产电耗和提高多元醇产率将会显着减少多元醇生命周期碳足迹。相对传统的天然气水蒸汽重整(Steam Methane Reforming:SMR)制氢和煤气化(Coal Gasification:CG)制氢,来自NAPB铁基载氧体CLHP工艺的氢气使多元醇净碳足迹分别降低70.5%和77.5%,这主要归功于CLHP子系统采用生物质基燃料和实施了CO2高效捕集。从多元醇燃料角度出发,系统剩余氢气替代SMR工艺氢气产生的能量信用和碳信用使多元醇生命周期FEI和碳足迹分别下降了66.3%和325.9%,多元醇两个生命周期指标分别为0.211 MJ/MJ能量输出和-59.4 g CO2,eq/MJ能量输出。基于1MJ能量替代,多元醇替代石油基汽油和石油基柴油分别使生命周期化石能耗降低82.0%和83.8%,使生命周期GHG排放分别降低163.9%和155.8%。不同生产技术路线的生物质基液体燃料LCA研究案例表明本论文设计的生物质热化学转化多联产工艺在生物质碳元素多元利用、目标产品产率以及环境GHG减排方面具有综合的竞争优势。综上所述,生物质定向热解制多元醇液体燃料工艺具有反应条件温和、加氢深度可控、氢源自给的特点,实现了生物质到多元醇燃料、氢气以及酯类化学品的多元转化。从产品全生命周期角度看,该工艺系统具有较低的化石能耗强度和显着的GHG减排环境效应,符合生物质能源转化利用可持续、低碳发展的要求。

刘洪臣[6](2018)在《KRES装置运行过程安全分析与应对措施研究》文中指出在以天然气为原料生产化工产品的工业过程中,制取合成气是天然气间接转化成产品的必要途径,天然气转化制取合成气工艺技术的先进性和可靠性对企业的经济效益及安全生产至关重要。在天然气转化过程中,因操作人员失误、生产条件突然变化以及设计问题,容易导致火灾、爆炸等设备损坏和人员伤亡事故,造成较大的社会影响。因此,对天然气转化工艺的安全问题进行分析研究,掌握化工过程可能存在的危险以及由危险产生的后果影响,并提出有效的应对措施,对提升企业本质安全与风险控制具有极其重要的意义。本文分析总结了国内外天然气转化制取合成气工艺技术的研究应用情况,换热式转化工艺技术相比传统工艺具有优越性。以世界首套大型化KRES工艺装置为具体研究对象,采用HAZOP分析方法,对引导词与工艺控制参数组合有意义的偏差进行分析,研究了KRES工艺偏差可能引起的事故后果,并提出防止人员误操作、完善紧急停车操作以及升级设备材质的改进措施,为企业减小或消除系统运行过程的危险,强化保障水平。应用LOPA分析方法,对KRES工艺装置现有的保护层措施是否足够进行了分析,得出现有保护措施能满足企业的风险控制要求。利用PHAST软件对发生天然气泄漏的事故后果进行模拟,分析事故后果可能造成的影响,并根据结果对企业的应急救援措施进行了完善,为企业日后改造项目的布局及完善安全管理具有一定的指导意义。

李冰阳[7](2018)在《天然气间接转化的技术经济分析》文中研究表明2005-2016年我国天然气消费保持高速增长,天然气主要用作工业燃料、城市燃气、发电和化工。我国天然气化工发展晚于国外,主要靠引进技术,目前天然气能够生产合成氨、甲醇、液体燃料等多种产品。间接转化是天然气化工的主要途径,间接转化是天然气先转化为合成气,合成气再转化为其他化工产品的过程。间接转化的主要产品可以分为三类:氢气及合成氨、甲醇及其衍生物、费托合成产品。本文选取制氢气、烯烃(天然气经甲醇制烯烃)、合成油三种产品的过程进行技术经济分析。技术经济分析明确了各技术的工艺特点,选取了最佳工艺路线;成本分析表明,天然气间接转化生产氢气、烯烃、合成油过程,天然气费用占成本的主要部分,气价每升高0.1元/m3,单位成本分别增加439元/t、248.2元/t、224元/t,制氢和烯烃项目获得至少10%的投资回报所能承受的最高气价分别是1.66元/m3、1.87元/m3;敏感性分析表明,天然气价格和产品价格是影响项目经济效益的重要因素,对于制氢项目和烯烃项目,产品价格对项目经济效益的影响大于天然气价格的影响;盈亏平衡分析表明,相同天然气价下,天然气制氢项目对开工率的要求高于烯烃项目。天然气与替代原料竞争力对比结果显示,天然气转化合成气、制氢、制烯烃、制合成油技术在多个方面优于以煤为原料的过程;天然气价格为1.34元/m3,原煤205元/t时,天然气制合成气,天然气制烯烃,天然气制合成油成本竞争力低于以煤为原料的过程,天然气制氢成本竞争力强于煤制氢;原油价格在51美元/桶时,天然气制合成油项目成本竞争力远低于传统炼油项目。

葛庆杰[8](2016)在《第六章 合成气化学》文中研究指明6.1前言随着社会技术的进步和经济的发展,能源与环境已成为关乎人类社会能否可持续发展的两大课题。目前世界能源消费结构仍以化石能源为主,社会发展和环境安全之间的矛盾和冲突愈演愈烈,因此,化石能源特别是煤的清洁利用和可再生清洁能

代正华,胡敏,徐月亭,王辅臣[9](2012)在《气态烃转化制合成气技术分析》文中研究说明甲烷在我国能源消费结构中所占的比例越来越大,是重要的基础能源和化工原料。目前,甲烷的转化利用可以分为间接转化和直接转化两种。甲烷分子中具有很高的化学稳定性,这为甲烷的直接转化利用带来了很大的困难和挑战。利用气态烃生产合成气(CO+H2)是甲烷间接转化普遍采用的方法,

代正华,胡敏,徐月亭,王辅臣[10](2012)在《气态烃转化制合成气技术分析》文中进行了进一步梳理甲烷在我国能源消费结构中所占的比例越来越大,是重要的基础能源和化工原料。目前,甲烷的转化利用可以分为间接转化和直接转化两种。甲烷分子中具有很高的化学稳定性,这为甲烷的直接转化利用带来了很大的困难和挑战。利用气态烃生产合成气(CO+H2)是甲烷间接转化普遍采用的方法,

二、天然气自热式催化转化制合成气的郊术与进展(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、天然气自热式催化转化制合成气的郊术与进展(论文提纲范文)

(1)甲烷联合重整实验和模拟研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 研究内容
第2章 文献综述
    2.1 天然气制备合成气途径
        2.1.1 甲烷水蒸气重整
        2.1.2 甲烷二氧化碳重整
        2.1.3 甲烷部分氧化
        2.1.4 甲烷水蒸气二氧化碳双重整
        2.1.5 甲烷自热转化
        2.1.6 甲烷三重整
        2.1.7 不同天然气制合成气工艺技术的比较
    2.2 甲烷重整催化剂
        2.2.1 活性组分
        2.2.2 载体
        2.2.3 助剂
    2.3 甲烷重整反应积碳研究
    2.4 甲烷重整反应机理研究进展
    2.5 甲烷重整反应热力学研究
    2.6 湍流流动模拟方法
        2.6.1 直接数值模拟
        2.6.2 大涡模拟
        2.6.3 雷诺时均模拟
    2.7 湍流化学反应耦合模型
        2.7.1 输运PDF模型
        2.7.2 平衡假设模型
        2.7.3 火焰面模型
        2.7.4 涡耗散概念模型
    2.8 本章小结
第3章 甲烷水蒸气二氧化碳双重整实验研究
    3.1 实验装置及操作条件
        3.1.1 实验流程
        3.1.2 催化剂装填方式
        3.1.3 管式反应炉恒温区的测定
        3.1.4 转化率、选择性的计算
    3.2 催化剂的表征
        3.2.1 X射线衍射(XRD)
        3.2.2 X射线荧光光谱分析(XRF)
        3.2.3 H_2程序升温还原(H_2-TPR)
        3.2.4 N_2吸附-脱附分析(BET)
    3.3 甲烷水蒸气二氧化碳双重整工艺条件的研究
        3.3.1 反应温度的影响
        3.3.2 空速的影响
        3.3.3 进料组成的影响
    3.4 本章小结
第4章 甲烷水蒸气二氧化碳双重整过程模拟
    4.1 结构描述
    4.2 数学模型
        4.2.1 反应动力学方程
        4.2.2 压降微分方程
        4.2.3 传热模型
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 模型验证
        4.3.2 反应温度的影响
        4.3.3 压力的影响
        4.3.4 进料组成的影响
    4.4 本章小结
第5章 甲烷自热转化炉数值模拟
    5.1 数学模型
        5.1.1 气相控制方程
        5.1.2 多孔介质模型
        5.1.3 反应动力学模型
        5.1.4 辐射模型
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 计算工况与网格
        5.2.2 模型验证
        5.2.3 转化炉内速度分布
        5.2.4 转化炉内温度分布
        5.2.5 转化炉内压力分布
        5.2.6 转化炉内浓度分布
        5.2.7 操作压力对速度的影响
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
硕士期间工作成果

(2)合成气喷雾激冷对火管式废热锅炉传热过程影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究内容
    1.3 论文的创新点
第2章 文献综述
    2.1 天然气转化技术概述
        2.1.1 直接转化法
        2.1.2 间接转化法
    2.2 废热锅炉技术及发展
        2.2.1 废热锅炉分类
        2.2.2 火管式废热锅炉
    2.3 喷雾技术研究及应用进展
        2.3.1 喷雾特性
        2.3.2 喷雾技术应用
        2.3.3 喷雾冷却影响因素
        2.3.4 数值模拟
    2.4 液滴蒸发过程研究进展
        2.4.1 液滴蒸发过程研究进展
        2.4.2 液滴蒸发模型
    2.5 本章小结
第3章 单个液滴在高温气流中蒸发过程研究
    3.1 液滴蒸发环境参数
    3.2 液滴蒸发过程的影响因素
        3.2.1 液滴运动
        3.2.2 液滴加热
        3.2.3 液滴蒸发
    3.3 数学模型于计算方法
        3.3.1 液滴运动模型
        3.3.2 液滴蒸发模型
        3.3.3 液滴传热
        3.3.4 物性估算
        3.3.5 单个液滴蒸发计算算法程序
    3.4 结果分析
        3.4.1 液滴蒸发模型验证
        3.4.2 蒸发时间的影响因素
    3.5 本章小结
第4章 高温合成气管内喷雾激冷过程数值模拟
    4.1 喷嘴计算模型
        4.1.1 模型介绍及操作参数
        4.1.2 模型建立及验证
        4.1.3 数学模型和边界条件
    4.2 模型验证
    4.3 结果分析与讨论
        4.3.1 管内流动过程冷态模拟
        4.3.2 管内喷雾激冷过程热态模拟
    4.4 本章小结
第5章 火管入口处传热特性及热应力研究
    5.1 热应力计算
    5.2 工程问题
    5.3 模型介绍及操作参数
        5.3.1 操作参数
        5.3.2 流体力学计算模型
        5.3.3 热应力计算
        5.3.4 网格划分及无关性验证
    5.4 结果分析与讨论
        5.4.1 合成气降温对火管温度的影响
        5.4.2 热应力变化
        5.4.3 不同降温方式效果对比
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
硕士在读期间发表学术论文

(3)微波催化甲烷高效无氧直接转化制无COx氢气的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 甲烷制氢的主要方法及其研究进展
        1.2.1 甲烷水蒸汽重整制氢及研究进展
        1.2.2 甲烷二氧化碳重整制氢及研究进展
        1.2.3 甲烷部分氧化制氢及研究进展
        1.2.4 甲烷自热重整制氢及研究进展
        1.2.5 甲烷无氧直接转化制氢及研究进展
    1.3 甲烷无氧转化制氢的催化剂
        1.3.1 催化剂的活性组分
        1.3.2 催化剂的载体
        1.3.3 催化剂的助剂
        1.3.4 催化剂的失活
    1.4 微波化学简介
        1.4.1 微波应用在甲烷转化反应中的研究进展
        1.4.2 微波应用在甲烷无氧直接制氢中的研究进展
        1.4.3 微波催化效应的研究进展
    1.5 本研究的目的、意义、思路和内容
        1.5.1 本研究的目的和意义
        1.5.2 本研究的思路和内容
第2章 实验部分
    2.1 实验药品与仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 Mo_2C/SiC催化剂的制备
        2.2.2 Me-Mo_2C/SiC(Me=Ni,Co,Mg)催化剂的制备
        2.2.3 Ni Co Mg/(Mo_2C/SiC)-ZSM-5 催化剂的制备
        2.2.4 Mo_2C/TiC催化剂的制备
    2.3 催化剂的表征
        2.3.1 N2物理吸附-脱附分析
        2.3.2 X-射线衍射(XRD)分析
        2.3.3 扫描式电子显微镜(SEM)分析
        2.3.4 透射式电子显微镜(TEM)分析
        2.3.5 能量色散X射线光谱(EDX)分析
        2.3.6 热重(TG)分析
        2.3.7 拉曼光谱(Raman)分析
    2.4 催化剂的活性评价
        2.4.1 微波催化甲烷无氧直接转化制无COx氢气的反应装置
        2.4.2 催化剂的活性评价
第3章 Mo_2C/SiC催化剂微波催化甲烷无氧直接转化制无CO_x氢气的性能研究
    3.1 前言
    3.2 催化剂的表征结果分析
        3.2.1 X射线衍射分析(XRD)结果分析
        3.2.2 扫描式电子显微镜(SEM)结果分析
        3.2.3 透射电镜(TEM)结果分析
        3.2.4 拉曼光谱(Raman)结果分析
        3.2.5 热重(TG)结果分析
    3.3 催化剂对甲烷无氧直接转化制无COx氢气的性能影响
        3.3.1 催化剂在微波辐照下的升温性能研究
        3.3.2 Mo负载量对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        3.3.3 反应时间对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        3.3.4 微波输入功率对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        3.3.5 甲烷流量对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        3.3.6 甲烷浓度对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
    3.4 本章小结
第4章 Me/(Mo_2C/SiC)-ZSM-5(Me=Ni,Co,Mg)催化剂微波催化甲烷无氧直接制氢的性能研究
    4.1 前言
    4.2 催化剂的表征结果分析
        4.2.1 XRD表征结果分析
        4.2.2 SEM表征结果分析
        4.2.3 TEM和 EDX表征结果分析
        4.2.4 N2物理吸附-脱附结果分析
        4.2.5 拉曼光谱(Raman)结果分析
    4.3 催化剂对甲烷无氧直接转化制无COx氢气的性能影响
        4.3.1 催化剂在微波辐照下的升温性能研究
        4.3.2 掺杂不同元素对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        4.3.3 反应时间对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        4.3.4 微波输入功率对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
        4.3.5 甲烷流量对甲烷无氧直接转化制氢反应的影响
    4.4 本章小结
第5章 Mo_2C/Ti C催化剂微波催化甲烷无氧直接转化实验的研究
    5.1 引言
    5.2 催化剂的分析表征
        5.2.1 XRD表征分析
        5.2.2 SEM表征分析
        5.2.3 Raman表征分析
    5.3 Mo/Ti C催化剂对甲烷无氧直接转化制无CO_x氢气的性能影响.
        5.3.1 催化剂在微波场中的升温性能研究
        5.3.2 催化剂组成对反应的影响
        5.3.3 不同反应时间对反应的影响
        5.3.4 甲烷流量对反应的影响
    5.4 本章小结
第6章 微波催化效应及反应动力学的分析研究
    6.1 引言
    6.2 微波的催化效应
    6.3 反应动力学的研究
        6.3.1 Mo_2C/SiC微波催化甲烷无氧直接转化制无CO_x氢气反应的动力学参数
        6.3.2 Ni Co Mg/(Mo_2C/SiC)-ZSM-5 微波催化甲烷无氧直接转化制无CO_x氢气反应的动力学参数
        6.3.3 Mo_2C/Ti C微波催化甲烷无氧直接转化制无CO_x氢气反应的动力学参数
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
    7.3 创新点
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表文章及专利情况

(4)天然气非催化部分氧化烧嘴端面传热过程研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究内容
第二章 文献综述
    2.1 天然气制备合成气的工艺综述
        2.1.1 蒸汽转化技术
        2.1.2 非催化部分氧化技术
        2.1.3 自热转化技术
        2.1.4 二氧化碳转化技术
        2.1.5 催化部分氧化技术
        2.1.6 天然气制备合成气工艺技术比较
    2.2 冷却方式
        2.2.1 再生冷却
        2.2.2 膜冷却
        2.2.3 辐射冷却
        2.2.4 烧蚀冷却
        2.2.5 发汗冷却
    2.3 扩散火焰
        2.3.1 常规扩散火焰
        2.3.2 反扩散火焰
        2.3.3 影响因素
    2.4 火焰传热过程
        2.4.1 火焰辐射
        2.4.2 壁面辐射
        2.4.3 对流传热
    2.5 数值模拟模型
        2.5.1 输运PDF模型
        2.5.2 简化PDF模型
        2.5.3 火焰面模型
        2.5.4 涡耗散模型
        2.5.5 辐射传热模型
    2.6 本章小结
第三章 烧嘴端面传热过程的实验研究
    3.1 实验装置及操作条件
        3.1.1 敞开空间实验装置
        3.1.2 炉膛空间实验装置
    3.2 气体速度变化对烧嘴端面传热的影响
        3.2.1 实验工况
        3.2.2 敞开空间火焰形态的变化情况
        3.2.3 烧嘴端面温度的变化情况
        3.2.4 封闭炉膛环境下烧嘴端面传热过程
        3.2.5 天然气速度和氧气速度变化的影响程度比较
    3.3 氧/天然气比对烧嘴端面传热过程的实验工况
        3.3.1 实验工况
        3.3.2 敞开空间氧/天然气比对火焰形态的变化
        3.3.3 氧/天然气比对烧嘴端面传热过程的影响
    3.4 氧气中CO_2含量对烧嘴端面传热量的影响
        3.4.1 实验工况
        3.4.2 敞开空间中CO_2含量变化对火焰形态的影响
        3.4.3 CO_2含量对烧嘴端面传热量的影响
    3.5 本章小结
第四章 工艺参数变化对烧嘴端面传热量的影响
    4.1 模型选择及模拟条件
        4.1.1 数学模型的建立
        4.1.2 实验工况选择
        4.1.3 模型验证
    4.2 预热温度变化对烧嘴端面传热量的影响
        4.2.1 烧嘴端面附近燃烧温度的变化情况
        4.2.2 烧嘴端面传热量的变化情况
    4.3 炉膛负荷变化对烧嘴端面传热量的影响
        4.3.1 烧嘴端面附近温度的变化情况
        4.3.2 烧嘴端面传热过程的变化情况
    4.4 本章小结
第五章 烧嘴流道组织对烧嘴端面传热的影响
    5.1 烧嘴结构对烧嘴端面传热量的模拟方法
        5.1.1 整体建模思路
        5.1.2 热应力的计算
        5.1.3 模型验证过程
    5.2 烧嘴流道组织方式的模拟结果讨论
        5.2.1 建模对象
        5.2.2 炉膛内火焰温度场的影响情况
        5.2.3 烧嘴端面传热量的影响情况
        5.2.4 烧嘴端面温度的影响情况
        5.2.5 烧嘴端面热应力的影响情况
    5.3 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
硕士期间发表的论文情况

(5)生物质定向热解制多元醇燃料过程模拟及全生命周期碳足迹研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
主要符号表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 生物质及生物质能
    1.3 生物质制液体燃料转化技术发展现状
        1.3.1 生物质制液体燃料技术概述
        1.3.2 生物质生物发酵法制醇类燃料技术
        1.3.3 生物质气化合成液体燃料技术
        1.3.4 生物质快速热解提质制液体燃料技术
        1.3.5 生物质制备液体燃料三种技术路线对比
    1.4 产品碳足迹及其评价方法
        1.4.1 温室气体及其全球变暖潜值当量因子
        1.4.2 碳足迹概念演变
        1.4.3 产品碳足迹核算方法
    1.5 生命周期评价方法
        1.5.1 生命周期评价方法介绍
        1.5.2 生命周期评价在生物质能转化领域应用
    1.6 课题的研究背景、目的、思路及内容
        1.6.1 课题的研究背景与目的
        1.6.2 课题的研究思路与内容
    1.7 本章小结
第二章 生物质定向热解制多元醇系统设计和评价指标构建
    2.1 引言
    2.2 化工系统分析与集成基础理论
    2.3 生物质定向热解制多元醇燃料工艺原理
    2.4 生物质定向热解制多元醇燃料工艺系统设计
        2.4.1 生物质快速热解制生物油子系统
        2.4.2 油相生物油化学链制氢子系统
        2.4.3 水相生物油超临界甲醇酯化-两级低中温催化加氢子系统
    2.5 生物质定向热解制多元醇燃料系统主要过程单元及其模拟模型
        2.5.1 生物质干燥过程单元及其模拟模型
        2.5.2 生物质快速热解过程及其模拟模型
        2.5.3 燃料燃烧过程及其模拟模型
        2.5.4 铁基载氧体化学链制氢主要反应过程及其模拟模型
        2.5.5 水相生物油提质过程模拟模块确定
        2.5.6 CO_2、H_2与水蒸汽分离与压缩单元
        2.5.7 流体压缩和蒸汽透平做功过程
        2.5.8 产物分离提纯过程单元
    2.6 生物质定向热解制多元醇工艺系统评价指标构建
        2.6.1 产物产率指标
        2.6.2 化学链制氢子系统性能指标
        2.6.3 产品工艺系统能源利用指标
    2.7 本章小结
第三章 生物质定向热解制多元醇燃料过程模拟研究
    3.1 引言
    3.2 惰性载热体自热式生物质快速热解制生物油子系统流程模拟
        3.2.1 生物质原料与生物油组分数据信息
        3.2.2 生物质快速热解制备生物油子系统过程模拟
    3.3 油相生物油铁基载氧体化学链制氢子系统工艺流程模拟
        3.3.1 化学链制氢反应过程影响因素分析
        3.3.2 化学链制氢子系统运行方案确定
        3.3.3 油相生物油铁基载氧体化学链制氢子系统流程模拟
    3.4 水相生物油超临界甲醇酯化-两级催化加氢制多元醇子系统流程模拟
        3.4.1 水相生物油超临界甲醇酯化-两级催化加氢制多元醇子系统模拟流程
        3.4.2 水相生物油超临界甲醇酯化-两级低中温催化加氢制多元醇子系统模拟结果
    3.5 生物质定向热解制多元醇工艺系统性能评价
        3.5.1 生物质定向热解制多元醇工艺系统碳元素代谢分析
        3.5.2 生物质定向热解制多元醇工艺系统性能指标计算
    3.6 本章小结
第四章 生物质基多元醇燃料全生命周期碳足迹评价模型
    4.1 引言
    4.2 产品LCA模型建立涉及的概念与规则说明
        4.2.1 产品LCA模型建立涉及的概念界定
        4.2.2 产品LCA模型建立涉及的计算规则说明
    4.3 产品LCA模型组成与建立
        4.3.1 产品LCA模型组成
        4.3.2 LCA基础计算模型建立
        4.3.3 多元醇和氢气产品LCA计算模型建立
    4.4 本章小结
第五章 生物质基多元醇燃料全生命周期碳足迹研究
    5.1 引言
    5.2 LCA目的与范围确定
    5.3 产品生命周期数据清单
        5.3.1 共生产品负荷分配方法
        5.3.2 产品生命周期数据清单分析
    5.4 产品生命周期碳足迹研究
        5.4.1 氢气产品生命周期碳足迹分析
        5.4.2 多元醇产品全生命周期碳足迹分析
        5.4.3 氢气和多元醇产品生命周期数据敏感性分析
        5.4.4 不同氢气生产工艺供氢对多元醇生命周期化石能耗与碳足迹影响
        5.4.5 剩余氢气产品替代对多元醇生命周期化石能耗与碳足迹影响
    5.5 不同工艺路线生物质基液体燃料生命周期碳足迹分析
        5.5.1 典型生物质基液体燃料生产技术路线
        5.5.2 几种典型生物质基液体燃料生命周期碳足迹分析
    5.6 本章小结
第六章 全文总结及展望
    6.1 全文总结
    6.2 论文创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
附录
作者简历
攻读博士学位期间学术成果

(6)KRES装置运行过程安全分析与应对措施研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 天然气转化制取合成气技术
        1.2.2 工艺过程安全危险辨识技术
    1.3 存在的问题
    1.4 研究内容
第二章 KRES工艺危险有害因素分析
    2.1 KRES工艺流程介绍
        2.1.1 原料天然气的脱硫流程
        2.1.2 自热式转化流程
        2.1.3 富氧空气流程
        2.1.4 换热式转化流程
        2.1.5 转化水夹套系统
        2.1.6 蒸汽汽包1101-MF系统
    2.2 主要危险物质及其特性
        2.2.1 天然气转化过程涉及的化学品危险类别
        2.2.2 出现火灾、爆炸、中毒事故的危险有害因素
    2.3 KRES工艺过程HAZOP分析
        2.3.1 HAZOP分析节点划分
        2.3.2 HAZOP分析过程记录
    2.4 KRES工艺安全建议措施
    2.5 本章小结
第三章 KRES装置LOPA分析研究
    3.1 LOPA分析简介
        3.1.1 保护层分析
        3.1.2 独立保护层
        3.1.3 LOPA分析场景频率计算
        3.1.4 LOPA分析程序
    3.2 KRES装置LOPA分析
        3.2.1 风险矩阵介绍
        3.2.2 IE频率值与PFD的确定
        3.2.3 KRES装置LOPA分析
    3.3 本章小结
第四章 KRES工艺装置事故后果影响分析
    4.1 PHAST软件介绍
    4.2 KRES工艺装置事故后果模拟
        4.2.1 KRES装置地理位置概况
        4.2.2 主要危险源泄漏危害分析
    4.3 本章小结
第五章 安全控制措施
    5.1 防止设备超温损坏的控制措施
    5.2 防止人员误操作的措施
        5.2.1 装置的本质安全改善措施
        5.2.2 创新开展技能培训的措施
        5.2.3 加强工艺管理,严格执行操作规程
    5.3 应急处置方案的完善措施
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

(7)天然气间接转化的技术经济分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
引言
第1章 绪论
    1.1 天然气市场
        1.1.1 世界天然气市场
        1.1.2 中国天然气市场
    1.2 天然气化工技术现状
        1.2.1 概述
        1.2.2 天然气制合成气
        1.2.3 天然气制氢
        1.2.4 天然气制甲醇
        1.2.5 天然气制低碳烯烃
        1.2.6 天然气制合成油
        1.2.7 天然气制乙二醇
    1.3 天然气化工(间接转化)的技术经济分析
        1.3.1 天然气制氢的技术经济分析
        1.3.2 天然气经甲醇制烯烃技术经济分析
        1.3.3 天然气制合成油的技术经济分析
    1.4 技术经济分析方法
        1.4.1 典型技术指标
        1.4.2 建设投资估算
        1.4.3 成本费用估算
        1.4.4 盈利能力分析
        1.4.5 不确定性分析
第2章 天然气转化制合成气的技术经济研究
    2.1 不同天然气制合成气工艺对比
        2.1.1 天然气制合成气技术对比
        2.1.2 天然气制合成气的经济对比
    2.2 天然气制合成气的成本分析
    2.3 天然气制合成气工艺竞争力分析
        2.3.1 天然气制合成气和煤制合成气的技术对比
        2.3.2 天然气制合成气的成本竞争力
    2.4 天然气制合成气技术进展
    2.5 小结
第3章 天然气制氢技术经济分析
    3.1 制氢产业现状
    3.2 天然气制氢工艺及成本分析
    3.3 不确定性分析
        3.3.1 敏感性分析
        3.3.2 盈亏平衡分析
    3.4 天然气制氢竞争力分析
    3.5 小结
第4章 天然气经甲醇制烯烃技术经济分析
    4.1 天然气经甲醇制烯烃产业现状
    4.2 天然气经甲醇制烯烃工艺及成本分析
    4.3 不确定性分析
        4.3.1 敏感性分析
        4.3.2 盈亏平衡分析
    4.4 天然气经甲醇制烯烃竞争力分析
    4.5 小结
第5章 天然气制合成油技术经济分析
    5.1 天然气制合成油产业现状
    5.2 天然气制合成油工艺及成本分析
    5.3 天然气制合成油竞争力分析
    5.4 小结
第6章 结论与建议
参考文献
致谢

(8)第六章 合成气化学(论文提纲范文)

6. 1 前言
6. 2 合成气中枢[3]
    6. 2. 1 合成气中枢的概念
    6. 2. 2 合成气中枢的催化技术
6. 3 合成气制造
    6. 3. 1 煤气化制合成气
    6. 3. 2 天然气( 含煤层气、页岩气等) 制合成气
        6. 3. 2. 1 甲烷水蒸汽重整制合成气
        6. 3. 2. 2 甲烷- CO2重整制合成气
        6. 3. 2. 3 甲烷部分氧化制合成气
    6. 3. 3 生物质气化制合成气
        6.3.3.1生物质气化基本原理和气化过程
        6. 3. 3. 2 生物质气化过程研究现状
        6. 3. 3. 3 未来生物质气化技术的研究方向
6. 4 合成气转化利用
    6. 4. 1 合成气转化利用概述
    6. 4. 2 合成气转化制含氧化合物
        6. 4. 2. 1 甲醇
        6. 4. 2. 2 二甲醚
        6. 4. 2. 3 乙醇
        6. 4. 2. 4 低碳醇
        6. 4. 2. 5 乙二醇
    6. 4. 3 合成气转化制烃燃料
        6. 4. 3. 1 合成气直接转化制烃燃料
        6.4.3.2合成气间接转化制烃燃料
    6. 4. 4 合成气转化制低碳烯烃
        6. 4. 4. 1 合成气直接转化制低碳烯烃
        6. 4. 4. 2 合成气间接转化制低碳烯烃
6. 5 结论和展望

(9)气态烃转化制合成气技术分析(论文提纲范文)

1 利用气态烃转化制合成气的必要性
2 气态烃转化制合成气技术介绍
    2.1 蒸汽转化
    2.2 非催化部分氧化
    2.3 自热转化工艺
    2.4 催化部分氧化
    2.5 二氧化碳重整
3 工艺反应器分类
4 气态烃转化制合成气技术比较
5 结论

四、天然气自热式催化转化制合成气的郊术与进展(论文参考文献)

  • [1]甲烷联合重整实验和模拟研究[D]. 庄炜杰. 华东理工大学, 2021(08)
  • [2]合成气喷雾激冷对火管式废热锅炉传热过程影响[D]. 汤渊. 华东理工大学, 2020(01)
  • [3]微波催化甲烷高效无氧直接转化制无COx氢气的研究[D]. 余柳丽. 湘潭大学, 2020(02)
  • [4]天然气非催化部分氧化烧嘴端面传热过程研究[D]. 杨曹立. 华东理工大学, 2020(01)
  • [5]生物质定向热解制多元醇燃料过程模拟及全生命周期碳足迹研究[D]. 衡丽君. 东南大学, 2019
  • [6]KRES装置运行过程安全分析与应对措施研究[D]. 刘洪臣. 中国石油大学(华东), 2018(09)
  • [7]天然气间接转化的技术经济分析[D]. 李冰阳. 中国石油大学(北京), 2018(01)
  • [8]第六章 合成气化学[J]. 葛庆杰. 工业催化, 2016(03)
  • [9]气态烃转化制合成气技术分析[J]. 代正华,胡敏,徐月亭,王辅臣. 化学世界, 2012(S1)
  • [10]气态烃转化制合成气技术分析[A]. 代正华,胡敏,徐月亭,王辅臣. 上海市化学化工学会2012年度学术年会论文摘要集, 2012

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天然气自热催化转化合成气技术及进展
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