碳酸盐炼制共热耦合甲烷干重整制高附加值化学品发展展望

尹倩 宋慧婷 徐明 鄢红 赵宇飞 段雪

引用本文: 尹倩, 宋慧婷, 徐明, 鄢红, 赵宇飞, 段雪. 碳酸盐炼制共热耦合甲烷干重整制高附加值化学品发展展望[J]. 物理化学学报, 2023, 39(3): 221002. doi: 10.3866/PKU.WHXB202210026 shu
Citation:  Qian Yin, Huiting Song, Ming Xu, Hong Yan, Yufei Zhao, Xue Duan. Thermal Decomposition of Carbonates Coupled with Dry Reforming of Methane to Synthesize High-Value Products: A Perspective[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2023, 39(3): 221002. doi: 10.3866/PKU.WHXB202210026 shu

碳酸盐炼制共热耦合甲烷干重整制高附加值化学品发展展望

    通讯作者: 鄢红, zhaoyufei@mail.buct.edu.cn; 赵宇飞, yanhong@buct.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 22288102

    国家自然科学基金 21922801

    北京自然科学基金 2202036

摘要: 传统过程工业,诸如我国水泥、钢铁、耐材和电石等行业,都涉及碳酸盐高温热分解过程,其导致的CO2排放量超过了全国工业碳排放总量的50%,大量CO2排放对全球气候产生了不可逆转的影响。因此,如何减少过程工业排放的CO2并且充分利用碳酸盐热分解的余热面临着巨大挑战。为进一步降低该类过程工业的CO2排放量同时降低其热分解的能耗,通过利用地球上储量丰富的温室气体CH4,对碳酸盐进行共热耦合重整制备合成气等高附加值产品,有望成为一种环保经济的技术路线。本文总结了(光/热)碳酸盐炼制耦合甲烷干重整反应、醇类重整反应以及CO2捕获反应的最新进展,并且对碳酸盐炼制耦合甲烷干重整反应在理论计算方面的研究进展进行了介绍,进一步结合本课题组近期关于碳酸盐共热耦合甲烷重整的最新结果,我们提出了该类耦合反应的发展展望,为实现CO2的高效转化和减排增效提供了思路。

English

    1. [1]

      Wu, S. Q.; Wang, J. B.; Li, Q. C.; Huang, Z. A.; Rao, Z. Q.; Zhou, Y. Trans. Tianjin Univ. 2021, 27, 155. doi: 10.1007/s12209-020-00280-6

    2. [2]

      Ning, C. J.; Wang, Z. L.; Bai, S.; Tan, L.; Dong, H. L.; Xu, Y. Q.; Hao, X. J.; Shen, T. Y.; Zhao, J. W.; Zhao, P.; et al. Chem. Eng. J. 2021, 412, 128362. doi: 10.1016/j.cej.2020.128362

    3. [3]

      Tan, L.; Xu, S. -M.; Wang, Z.; Xu, Y.; Wang, X.; Hao, X.; Bai, S.; Ning, C.; Wang, Y.; Zhang, W.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 11860. doi: 10.1002/anie.201904246

    4. [4]

      Bai, S.; Li, T.; Wang, H. J.; Tan, L.; Zhao, Y.; Song, Y. -F. Chem. Eng. J. 2021, 419, 129390. doi: 10.1016/j.cej.2021.129390

    5. [5]

      李瀚, 李芳, 余家国, 曹少文. 物理化学学报, 2021, 37, 2010073. doi: 10.3866/PKU.WHXB202010073Li, H.; Li, F.; Yu, J. G.; Wu, S. W. Acta Phys. -Chim. Sin. 2021, 37, 2010073. doi: 10.3866/PKU.WHXB202010073

    6. [6]

      Cai, X.; Sui, X.; Xu, J. Y.; Tang, A. C.; Liu, X.; Chen, M. Y.; Zhu, Y. CCS Chem. 2021, 3, 408. doi: 10.31635/ccschem.021.202000730

    7. [7]

      Yang, Z. Z.; He, L. N.; Zhao, Y. N.; Li, B.; Yu, B. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3971. doi: 10.1039/c1ee02156g

    8. [8]

      Zhang, L. Y.; Sun, N. N.; Wang, M. Q.; Wu, T.; Wei, W.; Pang, C. H. Int. J. Energy Res. 2021, 45, 19789. doi: 10.1002/er.7076

    9. [9]

      Jiang, J. T.; Liu, Z. Y.; Liu, Q. Y. Energy Fuels 2016, 31, 198. doi: 10.1021/acs.energyfuels.6b02026

    10. [10]

      Halmann, M.; Steinfeld, A. Energy 2006, 31, 1533. doi: 10.1016/j.energy.2005.05.012

    11. [11]

      Reller, A.; Padeste, C.; Hug, P. Nature 1987, 329, 527. doi: 10.1038/329527a0

    12. [12]

      Baldauf-Sommerbauer, G.; Lux, S.; Siebenhofer, M. Green Chem. 2016, 18, 6255. doi: 10.1039/c6gc02160c

    13. [13]

      徐明, 邵明飞, 刘清雅, 段雪. 化工进展, 2022, 41, 1211. doi: 10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2345Xu, M.; Shao, M. F.; Liu, Q. Y.; Duan, X. Chem. Ind. Eng. Prog. 2022, 41, 1211. doi: 10.16085/j.issn.1000-6613.2021-2345

    14. [14]

      Zhao, J.; Guo, X.; Shi, R.; Waterhouse, G. I. N.; Zhang, X.; Dai, Q.; Zhang, T. Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2204056. doi: 10.1002/adfm.202204056

    15. [15]

      Li, T.; Tan, L.; Zhao, Y.; Song, Y. -F. Chem. Eng. Sci. 2021, 245, 116839. doi: 10.1016/j.ces.2021.116839

    16. [16]

      Dang, C. X.; Luo, J. L.; Yang, W. W.; Li, H. K.; Cai, W. Q. Ind. Eng. Chem. Res. 2021, 60, 18361. doi: 10.1021/acs.iecr.1c04010

    17. [17]

      Steinfeld, A.; Thomson, G. Energy 1994, 19, 1077. doi: 10.1016/0360-5442(94)90096-5

    18. [18]

      Halmann, M.; Steinfeld, A. Energy Fuels 2003, 17, 774. doi: 10.1021/ef020219u

    19. [19]

      Nikulshina, V.; Halmann, M.; Steinfeld, A. Energy Fuels 2009, 23, 6207. doi: 10.1021/ef9007246

    20. [20]

      萧蕙. 甲烷干重整耦合反应强化碳酸钙分解研究[硕士学位论文]. 浙江: 浙江大学, 2020.Xiao, H. Study on the Reaction Enhancement of the Decomposition of Calcium Carbonate Coupled with Methane Dry Reforming. M. S. Dissertation, Zhejiang University, Zhejiang, 2020.

    21. [21]

      Zhang, M.; Li, J.; Zhao, J.; Cui, Y.; Luo, X. ACS Omega 2020, 5, 11369. doi: 10.1021/acsomega.0c00345

    22. [22]

      Onawole, A. T.; Hussein, I. A.; Carchini, G.; Sakhaee-Pour, A.; Berdiyorov, G. R. RSC Adv. 2020, 10, 16669. doi: 10.1039/d0ra02471f

    23. [23]

      López Ortiz, A.; Pallares Sámano, R. B.; Meléndez Zaragoza, M. J.; Collins-Martínez, V. Int. J. Hydrog. Energy 2015, 40, 17172. doi: 10.1016/j.ijhydene.2015.07.115

    24. [24]

      Kar, S.; Goeppert, A.; Prakash, G. K. S. Acc. Chem. Res. 2019, 52, 2892. doi: 10.1021/acs.accounts.9b00324

    25. [25]

      Kim, S. M.; Abdala, P. M.; Broda, M.; Hosseini, D.; Copéret, C.; Müller, C. ACS Catal. 2018, 8, 2815. doi: 10.1021/acscatal.7b03063

    26. [26]

      Dang, C. X.; Wu, S. J.; Cao, Y. H.; Wang, H. J.; Peng, F.; Yu, H. Chem. Eng. J. 2019, 360, 47. doi: 10.1016/j.cej.2018.11.203

    27. [27]

      Xiao, H.; Wu, S. F. Chem. React. Eng. Technol. 2021, 37, 89. doi: 10.11730/j.issn.1001-7631.2021.01.0089.08

    28. [28]

      赵宇飞, 尹倩, 沈天阳, 李佳欣, 孔祥贵, 宋宇飞, 段雪. 一种光驱动的碳酸盐炼制共热耦合烃类重整制高附加值产品的方法: 中国, CN202210684268.6[P]. 2022-06-17Zhao, Y. F.; Yin, Q.; Shen, T. Y.; Li, J. X.; Kong, X. G.; Song, Y. -F.; Duan, X. A Light-Driven Method for Thermal Decomposition of Carbonates Coupling with Hydrocarbon Reforming to Synthesize High Added-value Products. CN patent 202210684268.6, 2022-06-17.

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  • 发布日期:  2023-03-15
  • 收稿日期:  2022-10-20
  • 接受日期:  2022-11-29
  • 修回日期:  2022-11-28
  • 网络出版日期:  2022-12-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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