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电化甲烷重整器产生的二氧化碳少得多

作者:澳门葡亰娱乐场手机版    发布时间:2020-04-11 20:51     浏览次数 :153

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8月14日,记者从中科院上海高等研究院获悉,由该院低碳转化科学与工程团队研制成功的具有完全自主知识产权的“甲烷二氧化碳自热重整制合成气装置”已在山西潞安集团煤制油基地稳定运行超过1000小时,日转化利用二氧化碳高达60吨,成功实现工业示范。

天然气在美国能源消耗当中所占比例超过28%。天然气主要成分是甲烷,是一种广泛使用的化石燃料,而且是全球二氧化碳水平上升及由产生气候变化的主要罪魁祸首。为了解决这个问题,高级可持续发展研究所和卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员已经开发出一种方法提取甲烷的能量部分,即氢气,不会产生二氧化碳。这一过程称为甲烷裂解,甲烷分子在温度超过750℃的情况下,裂解成为氢和碳,无有害排放物。甲烷裂解的概念已经存在了几十年,但转化率低,且对设备会造成碳堵塞。

来自若干机构在丹麦,从Sintex公司和托普索同事相处的一个研究小组,开发了电气化甲烷重整产生远低于CO 2比常规蒸汽甲烷重整。在他们发表在 科学 杂志上的论文中,该小组描述了他们的新技术及其运作情况。Kevin Van Geem,Vladimir Galvita和Guy Marin在根特的化学技术实验室和可持续化学中心发表了一篇关于该团队在同一期杂志上所做工作的透视文章。

二氧化碳与甲烷不仅是典型的温室气体,更是重要的含碳资源,可以在一定条件下转化为合成气,即甲烷二氧化碳重整或者干重整。相比较传统的甲烷蒸汽重整,甲烷二氧化碳重整可在降低能耗的同时缓解温室气体减排压力,因此备受关注。然而,该反应过程容易积碳,造成催化剂失去活性以及阻塞管道等棘手问题。

研究人员在裂解过程中使用基于液态金属技术的新型1.2米高反应器设计,由石英和不锈钢制成。细甲烷气泡被注入到熔融锡列当中。因为它们上升到表面,碳被分离出来,并沉积为粉末在反应器的顶端,避免形成微粒状碳粉末堵塞设备,同时将反应器的设计得更加抗腐蚀。

生产氢气是一件大事。每年大约生产6000万吨。它主要用于制造肥料的甲醇和氨。有些研究人员估计,集体,蒸汽甲烷重整占所有全球二氧化碳的约3%,2排放量。

课题组成员张军博士告诉《中国科学报》记者,抗积碳催化剂和专用反应器被公认为“甲烷二氧化碳重整制合成气”技术实现工业化的核心难题。国内外相关研发尚未达到工业侧线或示范的规模多是受困于此。

测试显示,在在1200℃,反应器产生的氢转化率在78%,而且连续操作,持续两周,因此最终反应器有希望达到工业规模,这将通过所产生的氢气来供电。研究表明,甲烷裂化相当于水的电解,每单位氢气的二氧化碳排放量,且比蒸汽甲烷重整技术降低50%以上。初步计算表明,该技术每千克氢气的成本是2-3.5美元。这项研究的下一阶段将集中于优化反应器设计,并逐步扩展到增加氢气流量方面。

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