一种常温常压下进行制造技术

本发明专利技术公开一种常温常压下进行

【技术实现步骤摘要】
一种常温常压下进行CO2和VOCs协同资源化处理的方法


[0001]本申请涉及
CO2资源化
，尤其涉及一种可在常温常压下实现
CO2和
VOCs
协同资源化的高效技术体系
。

技术介绍

[0002]经济飞速发展，对能源的消耗量迅速增长，这导致了大气中温室气体排放量的不断增加，温室效应日趋严重
。
据统计，
CO2是引起温室效应的主要气体
。
从排放源来看，
CO2的排放主要有两大来源，即能源消耗和工业生产排放，前者的
CO2排放量占总量的
80
％以上，远远高于后者，说明碳排放主要来自高耗能行业，总体呈现排放量大
、
碳源集中两大特征
。
[0003]CO2的催化重整是
CO2资源化技术中一种很有前景的方法，它既转化
CO2，又可间接利用来源于
VOCs(
烷烃
、
烯烃
、
醇类
、
苯系物等
)
中
C
‑
H
键断裂后产生的氢物种，与
CO2进行催化重整反应，制备具有高经济效益的合成气
(CO+H2)
产品
。
[0004]由于
CO2具有较高的稳定性，传统
CO2催化重整反应需要在高温高压的环境中才能进行，这种苛刻的反应条件对催化剂的热稳定性提出了极高的要求，并且反应伴随着较高的能耗，在很大程度上限制了该技术在工业生产上的广泛应用
。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种常温常压下进行
CO2和
VOCs
协同资源化处理的方法，通过将
DBD
等离子体反应器与
Ni
基催化剂相结合，利用等离子体与催化剂之间的协同作用提高对二氧化碳催化重整的不同产物的选择性及能量利用效率
。
[0006]一种常温常压下实现
CO2和
VOCs
协同资源化的方法，其特征在于，包括：
[0007]以
CO2和
VOCs
为反应气体，在装载
Ni
基催化剂的
DBD
等离子体反应器中进行反应，制备合成气；
[0008]所述
VOCs
为苯
、
甲苯或二甲苯；
[0009]所述
Ni
基催化剂为
Ni/BaTiO3、Ni/CeO2、Ni/ZrO2和
Ni/MnO2中的至少一种
。
[0010]近几年来，等离子体技术已经被越来越多的应用于气体转化领域
。
介质阻挡放电
(Dielectric Barrier Discharge
，简称
DBD)
是产生等离子体的一种方式，具有反应启动容易
、
操作灵活简便
、
反应系统成本低
、
易规模化等主要优点，但是单独使用等离子体依然存在两大主要缺点，分别是产物选择性差和能量利用效率低
。
[0011]DBD
等离子体协同催化技术可产生高能电子和离子等物质，能够以气相激发的方式实现
CO2及
VOCs
分子的解离活化，将等离子体与催化剂耦合，可在常温常压下利用两者之间的协同效应进一步提高产物的选择性和能量利用效率，实现
CO2和
VOCs
的高效资源化利用
。
[0012]可选的，所述
DBD
等离子体反应器通过介质阻挡放电，包括高压电极
、
接地电极和石英管，所述接地电极通过电容器覆盖在石英管外表面，高压电极置于石英管的内部，与等离子体电源连接，石英管的两端有进气口和出气口，石英管的间隙部分全部或部分填入上
述
Ni/BaTiO3、Ni/CeO2、Ni/ZrO2以及
Ni/MnO2催化剂，所述进气口用于通入反应气甲苯蒸汽和
CO2的混合气体，出气口与原位质谱仪连接，用于检测反应后气体的组成
。
[0013]可选的，反应体系的搭建包括：
[0014]1)
搭建
DBD
反应器，将如上所述的
Ni/BaTiO3、Ni/CeO2、Ni/ZrO2以及
Ni/MnO2催化剂分别填充在
DBD
反应器中；
[0015]2)
在
DBD
反应器中通入氩气作为载气，并通过一个质量流量控制器来固定气体流速，使氩气流经装有液态甲苯的冰浴鼓泡器来引入甲苯蒸汽
。
在一个气体混合器中，将甲苯蒸汽与
CO2混合，待气路稳定后开启等离子体电源，进行二氧化碳催化重整反应
。
[0016]可选的，所述反应气体中
VOCs
蒸汽浓度为
400
～
600ppmv
，
CO2气体浓度为3～6％
。
[0017]优先地，所述反应气体中苯
、
甲苯或二甲苯蒸汽浓度为
500ppmv
，
CO2气体浓度为5％
。
[0018]可选的，所述反应气体的流速为
150
‑
250mL/min。
[0019]可选的，所述等离子体反应器中电源的放电电压为
7.5
‑
9.5kV
，放电频率为
22.5kHz。
[0020]可选的，所述
Ni
基催化剂中活性组分
Ni
的含量为8～
12wt.
％
。
[0021]优选地，所述
Ni
基催化剂中活性组分
Ni
的含量为
10wt.
％
。
[0022]可选的，所述
Ni
基催化剂在等离子体反应器中的填充量为
2.5mg/mL
～
5.0mg/mL。
[0023]可选的，所述
Ni
基催化剂的粒径为
40
‑
60
目
。
[0024]对于反应气体，最优选的，所述反应气体为
CO2和甲苯的混合气体；所述混合气体中甲苯蒸汽浓度为
500ppmv
，
CO2气体浓度为5％
。
与之相适应，催化剂最优选的，所述
Ni
基催化剂为
Ni/MnO2；所述
Ni/MnO2中
Ni
为活性组分
、MnO2为载体，所述
Ni/MnO2中活性组分的含量为
10wt.
％；反应条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种常温常压下进行
CO2和
VOCs
协同资源化处理的方法，其特征在于，包括：以
CO2和
VOCs
为反应气体，在装载
Ni
基催化剂的
DBD
等离子体反应器中进行反应，制备合成气；所述
VOCs
为苯
、
甲苯或二甲苯；所述
Ni
基催化剂为
Ni/BaTiO3、Ni/CeO2、Ni/ZrO2和
Ni/MnO2中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应气体中
VOCs
的蒸汽浓度为
400
～
600ppmv
，
CO2气体体积百分浓度为3～6％
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应气体为
CO2和甲苯的混合气体；所述混合气体中甲苯蒸汽浓度为
500ppmv
，
CO2气体体积百分浓度为5％
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙玉海，江博琼，黄立翰，韩竞一，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：