稠油热裂解改质行为

为探讨稠油火烧驱油降黏机制,对乐安油田草南稠油在火驱过程中的热裂解改质行为进行试验研究.在380 ℃条件下,分析稠油在水蒸气、CO2和N2介质中高温热裂解产物及其组成,讨论不同体系的高温反应机制.试验结果表明:高温下稠油中的胶质、沥青质发生热裂解反应,分子链断裂后生成饱和烃和芳烃,产生气相、油相和焦沥青;CO2、水蒸气和N2中稠油热裂解气相产物和焦沥青产量明显降低,油相产物增加;水蒸气介质中,稠油热裂解主要是水热裂解反应,在CO2和N2环境下高温裂解为催化热裂解.     

橄榄石对甲苯重整活性及积碳速率的影响

为掌握橄榄石在焦油转化过程中的作用规律,采用实验的方法研究橄榄石及其主要化学组成催化重整煤焦油的模型物甲苯.实验结果表明:橄榄石能大大促进甲苯生成气体产物.主要化学组成中MgO促进甲苯转化为气体产物的能力最强,Fe_2O_3次之,CaO不能促进气体产物的生成.甲苯在石英砂上反应生成的气体不饱和烃可能是通过甲苯侧链甲基的脱氢、聚合产生,由苯开环裂解产生的可能性小.煅烧后的橄榄石中除Fe_2O_3外,其他微量化学组成Al_2O_3、NiO可能起了较大的催化作用.氧化钙、氧化铁、氧化镁等化学组成都能降低甲苯水蒸气重整过程中的积碳速率.积碳速率由大到小的顺序是橄榄石石英砂氧化铁氧化钙氧化镁.     

碱金属对生物质化学链气化过程的影响

在固定床上研究了碱金属对稻杆水蒸气气化和化学链气化过程的双重影响规律.实验发现:700℃下碱金属盐浸渍处理后生物质水蒸气气化产气率显著提高,H_2体积分数提高到56%~57%,而CO降低到13%左右,表明碱金属极大促进了焦的重整反应和水煤气反应,且原料中固有有机钾元素作用大于添加的无机钾;提高气化温度到900℃后,碱金属催化含氧官能团的二次裂解提高了CO产率,但催化水煤气反应同时消耗CO,两者相互竞争造成CO的产气呈现非线性特性.在5%碳酸钾浸渍浓度附近获得最高的CO、H_2综合含量和最高气化效率;相比于传统生物质水蒸气气化,添加载氧体后H_2产率得到了提升,钾修饰后的载氧体可明显提高H_2含量和产气率,750℃时H_2产气率都达到最大值0.82 m~3/kg,且气化效率达到75%;提高温度虽然增加了CO产率但H_2产率反而下降,分析认为钾修饰后的载氧体在高温下易于形成熔融硅酸钾盐,在阻塞载氧体表面的同时抑制焦和水蒸气反应.     

Hβ沸石上甲苯歧化和C_9芳烃烷基转移反应

:研究了不同表面酸度的 Hβ沸石上甲苯歧化和 C9芳烃烷基转移反应。结果表明 :随 Hβ沸石表面酸度增加 ,甲苯转化率逐渐增大 ,C9芳烃转化率先增大后逐渐下降 ,芳烃总转化率先增大后趋于稳定 ;苯和二甲苯选择性随表面酸度增加而逐渐下降 ,产物中的 C 1 0 芳烃量逐渐增多 ,反应产物中甲乙苯、三甲苯异构体比例偏离热力学平衡值 ,二甲苯异构体比例与热力学平衡值一致。反应产物中二甲苯与苯间的摩尔比均大于 4 ,Hβ沸石具有优异的甲苯或苯与 C9芳烃烷基转移性能。     

气体组分对绝热甲烷化反应影响模拟计算

采用Aspen Plus模拟软件,通过理论假设和模型简化,选取典型甲烷化反应原料气体,进行气体组分对绝热甲烷化反应影响的模拟研究,研究结果表明:绝热甲烷化反应器出口温度随H_2、CO浓度增加而增加,随CH_4、CO_2、N_2和H_2O浓度增加而降低,其中CH_4和H_2O的变化影响较为显著。∑CO+CO_2的总碳转化率随CO、CO2浓度的增加而降低,随H_2浓度增加而快速增加。     

Hβ沸石上甲苯和C_9芳烃歧化与烷基转移反应

研究了不同表面酸度的 Hβ沸石上甲苯和 C9芳烃歧化与烷基转移反应。结果表明 :随 Hβ沸石表面酸度增加 ,甲苯转化率逐渐增大 ,C9芳烃转化率先增大后逐渐下降 ,芳烃总转化率先增大后趋于稳定 ;苯和二甲苯选择性随表面酸度增加而逐渐下降 ,产物中的 C 10 芳烃量逐渐增多 ,反应产物中甲乙苯、三甲苯异构体比例偏离热力学平衡值 ,二甲苯异构体比例与热力学平衡值一致。反应产物中二甲苯与苯之摩尔比均大于 4,Hβ沸石具有优异的甲苯或苯与 C9芳烃烷基转移性能。     

固定床加压热天平系统及煤焦加压气化动力学研究——Ⅰ固定床加压热天平系统 Ⅱ煤焦加压气化动力学研究

阐述了固定床加压热天平(PBBR)系统的工作原理和指标,讨论了影响天平稳定的因素,并就该系统的可靠性进行了验证和分析,说明了该系统优于吊蓝式加压热天平系统。在PBBR系统上,测定了沈北褐煤在1173.15K时制成的煤焦在101.3～3039kPa和1073.15～1273.15K下与H_2,CO_2反应的动力学。结果表明:CO_2和H_2与煤焦的反应都是一级的;CO_2与煤焦的反应活性大于H_2与煤焦的反应活性;研究了温度,压力对CO_2、H_2与煤焦气化反应的碳转化率的影响,计算了CO_2和H_2气化反应的表观活化能和反应活化能,并对CO_2和H_2气化反应机理模型进行探讨。     

生物质能源开发——Ⅲ.甘蔗渣的湿式裂解气化

对文题内容研究表明,Na_2CO_3对生物质的湿式裂解是良好的催化剂。Ni-Mo催化剂有利于甲烷生成,Ni-Mo和Na_2CO_3混合催化剂效果最好。可使气体转化率达55%以上。生物质的湿式裂解气化可得气体、液体和焦三种产品。其中气体产品主要含CO_2、CO、H_2、CH_4和少量的C_mH_n。脱(?)CO_2后可得热值为12500～16700kJ/m~3左右的中热值煤气。对液体产品的组分用荧光光谱法进行了分析,发现有菲、(?)醌等几十种物质。湿式裂解气化的最佳反应时间为150min、反应温度380℃以上。若以液体产品为主,则反应时间为80min较佳,反应温度相对降低。讨论了不同催化剂及Na_2CO_3用量对甘蔗渣湿式裂解气化的影响。     

生物质焦油模化物蒸汽重整实验研究

生物质焦油是生物质热解和气化过程中不可避免的副产物,并且在生物质应用过程中存在有害的影响,因此对于生物质焦油转化的研究受到广泛的关注。本文在试制开发低流阻高强度的蒸汽重整整体式催化剂的基础上,以苯和甲苯作为焦油的模型化合物,在管式反应器上研究了该催化剂作用下,温度、蒸汽量对焦油催化转化以及裂解气体成分的影响;并实验研究了催化剂作用下温度和水碳摩尔比S／C对甲烷转化率的影响。实验发现,苯和甲苯的转化率都随温度的提高而升高。甲苯和苯在裂化温度900℃,S／C=2时整体式催化剂催化作用下转化率分别达到94．1％和77．1％;在600℃时实现了甲烷气体的高效转化;蒸汽量的增加有助于裂解气体成分的调整,同时也促进了消碳反应的进行。     

Hβ沸石上甲苯歧化和C9芳烃烷基转移反应

研究了不同表面酸度的Ｈβ沸石上甲苯歧化和Ｃ９芳烃烷基转移反应。结果表明：随Ｈβ沸石表面酸度增加,甲苯转化率逐渐增大,Ｃ９芳轻转化率先增大后逐渐下降,芳烃总转化率先增大后趋于稳定;苯和二甲苯选择性随表面酸度增另而逐渐下降,产物中的Ｃ１０芳烃量逐渐增多,反应产物中甲乙苯,三甲苯异构体比例偏离热力学平衡值,二甲苯异构体比例与热力学平衡值一致。反应产物中二甲苯与苯间的摩尔比均大于４,Ｈβ沸石具有优异的甲苯     

稠油在不同气氛下高温分解产物研究

为了研究稠油在不同气氛下的高温反应产物,研究了草桥稠油与水蒸气、二氧化碳、氮气在380℃条件下的产气量、产油量和焦沥青产量,分析了气相产物和油相产物的组成,研究了不同体系的高温反应机理。实验结果表明:外在气体可明显减少气相产物和焦沥青的产量,而使油相产物增加。水蒸气可与稠油发生水热裂解反应,产气量、焦沥青产量和气相中的H2S产量低于稠油-二氧化碳体系和稠油-氮气体系;二氧化碳可以抽提稠油中的轻质组分,焦沥青产量低于稠油-氮气体系。这说明稠油在不同气氛下的高温裂解产物具有较大的差别。     

生物质热解过程中焦油形成机理的研究

以组成生物质的纤维素和木质素为研究对象,考查了焦油的成分随温度的变化关系,并对焦油的形成机理进行探讨.实验结果发现:纤维素在热解过程中收集到的焦油组成主要以酸、醛、酮、酚为主,且随温度的增加,焦油组成中的酸、醛、酮、酚组份发生二次热裂解向苯、萘等芳香化程度增加的过程转化,而木质素在热解过程中收集到的焦油组成主要以苯、甲苯以及多环芳烃为主,且随温度增加,甲苯进一步向苯及多环芳烃进行转化.     

一种烷基转移反应体系的反应条件和热力学分析

对甲苯歧化与三甲苯烷基转移反应体系中不同温度和进料条件下的平衡组成，平衡转化率，平均选择论进行了详细计算，结果表明：（1）随温度的升高，甲苯与三甲苯的芳烃平衡转化率降低，二甲苯的平衡选择率亦降低；（2）降低进料中的甲苯与三甲苯摩尔比（Tol:TMB从9降到1），甲苯和三甲苯的芳烃平衡转化率降低，而二甲苯的平衡选择率明显上升，然后，在改性的β沸石催化剂上进行了不同工艺条件下的反应，通过对实验数据与平衡数据的比较和分析表明，反应温度升高，芳烃转化率上升且越来越接近平衡转化率，而二甲苯的选择率迅速下降；进料 中Tol:TMB存在一个最佳点，即60:40(m：m），此时芳烃转化率最高，二甲苯的选择率亦最高。     

催化重柴油加氢后的催化裂解性能

催化重柴油芳烃含量高,加氢后仍难以作为车用柴油调和组分。对密度为934.0 kg/m3、芳烃质量分数为72.06%(其中双环芳烃质量分数为35.86%)的催化重柴油加氢前后的催化裂解性能进行研究。催化重柴油芳烃中以双环芳烃为主,通过加氢将其部分饱和得到环烷芳香烃,然后进行催化裂解,转化成汽油馏分芳烃和以烯烃为主的液化气。结果表明:加氢处理后的催化重柴油具有较好的裂解性能,柴油中的多环芳烃经加氢成为更易裂解的环烷芳香烃,有效减少了多环芳烃的含量,其裂解能力得到明显改善,转化率较催化重柴油直接裂解提高了19.09个百分点;产物中汽油收率增加16.60个百分点,且汽油中芳烃含量高(47.29%)、烯烃含量低(12.50%),是较好的高辛烷值汽油调和组分;液化气收率达到16.58%,其中丙烯、异丁烯在液化气中含量分别达到了42.70%和10.80%。     

甲烷还原氧化球团过程中的渗碳行为

通过固定床热重反应器,利用X线衍射(XRD)、热重(TG)以及扫描电镜-能谱(SEM-EDS)等分析方法,研究纯CH_4气体还原球团过程中的渗碳行为。研究结果表明:甲烷还原铁氧化物依靠其裂化产生的H_2与吸附碳;CH_4还原5 min时,金属铁相产生,但由于吸附碳参与还原反应,故基本不存在积碳,由于金属铁层在球团颗粒表面逐渐增厚以及铁碳固溶体颗粒中碳质量分数逐渐增加,阻碍吸附碳的还原并抑制碳向固溶体颗粒内的进一步扩散,故积碳在还原5 min后出现,20 min后浮士体相消失且吸附碳质量分数逐渐增加;反应初期吸附碳对还原速率有一定促进作用,但当吸附碳大量沉积时,则阻碍还原气H_2与还原产物H_2O与CO的扩散,降低CH_4还原速率。     

渣油热接触改质反应机理——Ⅲ.反应组分色谱指纹特征变化

以胜利减压二线油为基础油,并分别混入胜利减渣的饱和烃和芳烃组分,采用长岭炼油厂提供的工业2~#热载体,在固定流化床反应装置上进行渣油热接触改质反应试验。反应的原料和液体产物的色谱指纹特征分析结果表明,基础油反应主要是汽化,大分子烃反应以热裂化反应机理为特征,C_(25)以下饱和烃及3环以下芳烃热反应的转化率很低,面C_(25)以上饱和烃及3环以上芳烃则发生较明显的热裂化反应。     

木质素热解的热重红外分析仪实验研究

利用热重红外分析仪(TG-FTIR)对木质素进行热重分析及主要气相产物分析;并探讨了升温速率和碱金属盐对木质素热解过程的影响规律。结果表明:随着升温速率的增加,挥发分析出阶段DTG曲线的峰型变宽,热解起始温度、最大失重峰温均向高温侧移动;且较高的升温速率不利于气相产物的析出。添加碳酸钠、碳酸钙和碳酸钾对木质素热解主反应区反应速率的影响较小,相比碱金属盐的加入量而言,最终热解固体产物略有增加;同时碱金属盐的添加对气相产物的析出有明显抑制作用。与其他两种碱金属盐相比,碳酸钙的加入对600~700℃温度区间内木质素热解产生的CO和CO_2产量有一定的促进作用。     

四氢噻吩与硫酸镁热化学还原生成H_2S机制

针对注蒸汽开采稠油过程中次生硫化氢生成机制尚不清晰,生成路径复杂等问题,以稠油含硫模型化合物四氢噻吩+硫酸镁+水反应体系为研究对象,利用热模拟实验探究该热化学还原反应生成H_2S的机制、路径和反应动力学。结果表明:四氢噻吩+硫酸镁+水反应体系发生热化学还原反应的路径为含硫有机物的水解、硫酸根的质子化、硫化氢自催化、硫代硫酸盐向有机硫化物转化以及硫化物的热解和水解等过程;反应生成物包括羰基硫、硫醇、噻吩和硫醚类硫化物、H_2、CO_2、H_2S、MgO及烃类气体,裂解和缩聚反应同时存在,反应体系的反应级数为0.8,表观活化能为28.102 kJ/mol。     

苯酚在CeO_2-ZSM-5固定床反应器上的湿式催化降解

采用浸渍法制备CeO_2-ZSM-5分子筛催化剂,并将其用于固定床反应器来湿式催化氧化苯酚废水.采用X射线衍射、N_2吸附和脱附对分子筛的物相结构、比表面积和孔结构进行表征,然后对比不同温度、床层高度、进料流速对苯酚转化率、H_2O_2转化率、TOC(总有机碳)转化率、活性组分浸出率和CO_2选择性的影响.表征结果表明,CeO_2-ZSM-5分子筛催化剂为微孔材料,负载活性组分前后其晶型没有明显变化,但比表面积减小.活性评价实验结果表明:随着温度的升高和进料流速的减小,H_2O_2转化率、苯酚转化率、TOC转化率和CO_2选择性逐渐增大;随着床层高度的增加,H_2O_2转化率、苯酚转化率、TOC转化率逐渐增大,CO_2选择性则逐渐降低;各条件下,催化剂活性组分浸出率较小,稳定性较好,且降解过程不产生副产物.     

介质阻挡放电-光催化降解甲苯的实验研究

为有效地去除挥发性有机物VOCs,采用低温等离子体-光催化技术进行了处理甲苯气体的研究.实验在不同的能量密度、气体流量、放电时间以及反应器结构(包括内电极直径和电极结构)条件下,考察了介质阻挡放电驱动光催化剂TiO2对甲苯转化率的影响.结果表明: 添加TiO2能极大地提高甲苯转化率,使甲苯降解更为彻底,并提高产物选择性;随着能量密度的增大,甲苯转化率提高,CO2收率增加;而气体流量增大,甲苯转化率降低;放电5min内甲苯转化率迅速提高,15min后基本维持稳定.另外,实验结果还表明对于甲苯的降解反应器内电极直径存在最佳值.