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无机陶瓷膜的制备及应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-11 0:16:51 * 浏览: 40
在当今社会,石油资源越来越紧张。天然气,天然气和其他富含甲烷的资源的更有效利用引起了各国研究人员的广泛关注。甲烷可直接用作燃料,化学原料和高效,高质量的清洁能源。中国的天然气,煤层气和其他丰富的储量主要由甲烷组成。然而,由于甲烷的深加工困难和其相对稳定的性质,如何以低成本和高效率地转化甲烷已受到各种研究者的密切关注。因此,研究和开发有效利用甲烷的新技术和新工艺对提高西部地区的天然气利用效率,改善中国的能源结构,促进西部地区的经济发展具有重要意义。目前,甲烷化学利用的主要途径是间接转化工艺路线,即首先转化为合成气(主要成分为H2和CO),然后合成所需的产物。甲烷合成为合成气的常规方法包括水蒸气转化和甲烷催化部分氧化(POM)。与水蒸气转化相比,甲烷催化部分氧化(POM)法生产的合成气具有以下优点:(I)生成的合成气V(H2)/ V(CO)〜2是理想的费-托法合成系统甲醇的原料比,(2)反应速率比重整反应快1-2个数量级,(3)甲烷催化的部分氧化(POM)是温和的放热反应。近年来,已经提出使用混合导体透氧膜材料作为POM的反应器。混合导体透氧膜是具有氧离子和电子传导性的陶瓷膜的一种。用作POM反应器时,甲烷部分氧化反应的过程可描述为:(1)在高氧气分压侧,氧气吸附在膜表面,然后被吸附的氧气转化为氧气离子和电子空穴,(2)氧离子和电子空穴在氧分压梯度的作用下,通过本体扩散过程被传输到另一个透氧膜。侧面,(3)氧离子和电子空穴通过(I)的逆过程重组为氧原子,(4)分子氧扩散到催化剂表面,(5)分子氧在表面裂解为氧离子催化剂或其他氧气种类,然后与甲烷反应生成合成气或CO2。混合离子电子导体致密陶瓷膜是一种兼具电子和氧离子传导性的新型陶瓷膜材料。当该膜反应器用于甲烷部分氧化为合成气时,可以同时完成制氧过程和甲烷重整过程,从而简化了操作过程,降低了生产成本,解决了传统固定装置中存在的一些技术问题。床反应器。安全的问题。日本帝国石油公司原田等人首先开发并研究了BaCoci7Fetl2NbaA(BCFNO)在POM反应中的稳定性。结果表明,在300h的条件下,以贵金属Ru为催化剂的BCFNO混合导体透氧膜反应器在900°C下运行300h时,性能持续下降,甲烷转化率从80%下降。到75%,氧气的传输速率从25mlcm_2.mirT1降低到上海大学杨志斌等的ZOmlcnr2Iii。进气口下POM反应的稳定性能,结果表明,以NiO / MgO固溶体为催化剂的BCFNO混合导体透氧膜反应器在875°C的性能也表现出连续降解100小时。 (3)发明概述:提供了一种制备和应用一体化的三层结构无机透氧膜反应器的方法。所提供的集成三层结构无机透氧膜反应器中使用的催化剂是过渡金属或贵金属中的一种或多种。一种制备一体化三层结构材料的方法提供了一种有机透氧膜反应器。通过浸渍法将饱和的硝酸镍溶液均匀地滴在三层结构透氧膜的一侧,并在78℃的烘箱中干燥。重复该步骤。直到饱和的硝酸镍溶液不再渗透三层结构透氧膜,然后在800℃下煅烧6小时,制得一体的三层结构无机透氧膜反应器。在制备一体的三层结构无机透氧膜反应器的方法中,在烘箱中的干燥温度(步骤2)为60-100℃。在制备一体的三层结构无机透氧膜反应器的方法中。 ,步骤(2)的煅烧温度为700-900℃。在一体化三层结构无机透氧膜反应器的制备方法中,步骤(2)的煅烧时间为4-8h。提供的一体式三层结构无机透氧膜反应器用于甲烷催化部分氧化重整反应。 (四)附图说明图1甲烷入口流速对集成三层Baa9Coa7Fea2NbaiO3(BCFN)混合导体膜反应器性能的影响。将三层BCFN混合导体透氧膜反应器用于甲烷催化部分氧化实验的100小时稳定性测试:(a)透氧性和甲烷转化率,(b)一氧化碳选择性。三层BCFN混合导体膜在反应100小时之前和之后的SEM形态:(a)反应之前的表面,(b)100小时反应前后的表面结合三层BCFN混合导体膜:(a)前段反应,(b),(C)反应后的部分。陶瓷过滤器,陶瓷膜,陶瓷膜过滤器