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二氧化碳催化加氢合成燃料的微通道反应器研究进展

创作时间:
作者:
@小白创作中心

二氧化碳催化加氢合成燃料的微通道反应器研究进展

引用
1
来源
1.
https://www.energychina.press/article/doi/10.16516/j.ceec.2024.4.02

二氧化碳催化加氢合成燃料是一种经济可行、可大规模实施的CO2利用技术,能够解决环境和资源短缺的问题,近年来获得了国内外广泛的关注。本文将介绍一种新型的微通道反应器,该反应器通过优化设计和催化剂开发,实现了高效的CO2催化加氢合成碳氢燃料。

研究背景与目的

CO2催化加氢合成燃料是一种经济可行、可大规模实施的CO2利用技术,能够解决环境和资源短缺的问题,近年来获得了国内外广泛的关注。文章旨在研究开发一种CO2催化加氢合成碳氢燃料的微通道反应器。

研究方法

研究团队采用热力学计算-催化剂制备-反应器设计-结构优化-性能测试的设计思路进行分析。具体步骤包括:

  1. 热力学计算:通过热力学计算分析CO2催化加氢反应的可行性。
  2. 催化剂制备:开发了6种铁基催化剂,以提高碳氢燃料合成的反应速率。
  3. 反应器设计:基于流体数值模拟,设计并优化了微通道反应器的结构。
  4. 性能测试:对反应器的性能进行了实验测试。

研究结果

  1. 热力学分析:热力学理论分析表明,CO2催化加氢可以形成碳氢燃料。
  2. 催化剂性能:开发的6种铁基催化剂中,Zn-Fe催化剂表现出最好的CO2催化加氢合成低碳烯烃性能,CO2转化率和低碳烯烃选择性分别为32%和44%。
  3. 反应器性能:设计的微通道反应器具有结构简单紧凑、传热传质能力强等优点。

结论

设计的微通道反应器具备CO2资源化利用合成碳氢燃料的功能,对我国应对气候变化、双碳目标实现以及碳氢燃料产业发展具有重要的意义。

图表说明

  1. 图 1 热力学计算结果
  2. 图 2 反应器内质量流量分布云图
  3. 图 3 反应器内温度分布云图
  4. 图 4 反应单元设计
  5. 图 5 反应器设计
  6. 图 6 反应器设计
  7. 图 7 微通道反应器内流速和压力分布云图
  8. 图 8 不同Fe基催化剂的CO2催化加氢反应性能

图 8 不同Fe基催化剂的CO2催化加氢反应性能

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