[00116625]泡沫碳化硅基结构催化剂技术及中试

1.课题实施选择的技术路线和关键技术的科学性、先进性和创新性评述。 子课题 1、天然气绝热转化制合成气中试技术 本课题提出的结合整体结构催化剂和氧气分布器进料这两项关键技术,研究天然气部分氧化与水蒸汽重整耦合制备廉价合成气的新反应路线。该工艺路线可用下图表示。采用天然气催化部分氧化与水蒸汽重整耦合反应制备合成气,由于在同一反应器内放热的部分氧化反应和吸热的水蒸汽重整反应的自热式进行,能量利用合理,具有明显的节能效应,同时,由于该工艺是内热式反应,可以采用廉价的耐火材料制造反应器,避免水蒸汽重整必须使用昂贵的耐高温不锈钢反应器,使得装置投资大幅度降低。此外,本工艺进一步采用了整体结构催化剂技术强化传热和传质,使得床层的温度分布更趋合理,进一步增强了系统的安全风险。总之,本课题结合了科学的工艺和先进的技术,以实现合成气的廉价生产,具有创新性。 2.课题成果对相关研发工作的开展以及本学科及相关学科发展的作用和影响。 子课题1、天然气绝热转化制合成气中试技术 课题成果对于将天然气绝热转化制备廉价合成气或者氢气的工业化应用具有明显的验证示范作用;同时整体结构催化剂在绝热转化反应中的应用成果,对于整体结构催化剂技术的发展具有领路和促进作用,扩展了催化剂技术研发的新领域和新方向。 3.课题成果目前的应用、转化情况（包括与用户或企业等的合作状况）,拟进一步推动成果转化的措施、方案,及其前景分析。 子课题1、天然气绝热转化制合成气中试技术 课题目前的研究成果已经和大连华海制氢设备公司进行了推向市场的合作,希望借助合作企业的力量,进一步推动成果的转化。拟通过合作企业在钯膜制氢设备的市场扩展和推广中对上游合成气的需求,带动本成果的转化。在50～100方的小规模制氢方面,目前还没有比较经济的生产设备和工艺,经本技术制备廉价合成气,然后在经过钯膜分离制氢,装置投资成本和生产低廉,具有非常好的竞争立,市场前景比较好。 4.课题成果的其他经济、社会效益分析与评述。 子课题1、天然气绝热转化制合成气中试技术 我国2004年的天然气消耗量为415亿立方米,按照国家中长期发展规划的目标,2010年和2020年天然气的消耗量分别达到1120亿立方米和2000亿立方米,届时,天然气转化利用将是重要的出路。本项研究技术将使天然气制合成气的装置投资和生产成本降低20%左右,因此,在众多下游产品合成如甲醇、二甲醚、合成油、低碳烯烃等方面将具有广阔应用前景,并创造明显经济效益。 5.存在的问题及相关建议。 在“天然气绝热转化制合成气中试技术”的中试中,由于工艺设计追求完美,中试中采用了较多的工艺新设备,这些新设备在使用过程中需要更多的时间进行彼此的磨合,从而对中试的顺利进行带来一定的负面影响。需要更多的时间和经费进行新设备的磨合研究工作。 本成果提供一种从天然气制备廉价合成气的技术,包括天然气绝热转化用的整体结构催化剂和相关的反应器技术。本成果将天然气—氧气重整的放热反应和天然气—水蒸汽重整的吸热反应进行耦合,采用了氧分布器技术进行氧气在催化剂床层的合理分布,同时采用了以泡沫碳化硅为载体的整体催化剂技术和相匹配的反应器技术,使得催化剂床层的分度分布更趋合理,大大降低了反应的安全性风险。同时反应为自热反应,不需要采用昂贵的高温合金材料制备反应器外壳,从而使得反应装置的建设成本和生产成本大大降低,实现合成气的廉价生产。 目前,本成果正在结合所办企业进行技术推广,作为高效钯膜氢分离器前段氢源的一个重要配套产品推向市场。该技术比传统的天然气水蒸汽制氢在投资成本和生产成本上具有非常明显的优势,非常适合用于小规模（20～100方/小时）制氢的氢气来源。这种规模的氢源在光伏、MOCVD、电子工业方面具有非常光明的应用前景。