熔铁催化剂对费托合成反应的催化特性研究

通过对某工业熔铁催化剂的分析,发现该催化剂的物相主要为Wusite-FeO和C-Carbon。考察了该催化剂在固定床积分反应器中费托合成反应。研究了不同温度,H2/CO进料摩尔比和空间速度下该催化剂的催化特性。发现当压力2．5Mpa,空速1600h^-1,H2／CO进料摩尔比为3／2,温度260～300℃时,随温度的升高,CO、H2的转化率和CH4的选择性增大,而CO2选择性减小;温度290℃,压力2．5Mpa,空速1600h^-1,H2／CO进料摩尔比在0．5～1．5时,随H2／CO进料比增加,CO转化率,H2／CO摩尔利用比和CH4选择性都增加,但H2转化率和CO2选择性减小;空速对该熔铁催化剂的催化特性的影响不显著。     

Fe/活性炭催化剂上合成气合成液体燃料

以活性炭为载体,钾为助剂,浸渍法制备了Fe/活性炭催化剂,在固定床反应器中考察了不同铁含量、助剂、载体的催化剂的催化性能。结果表明Fe/椰壳活性炭具有较高的一氧化碳转化率和C+5烃收率。考察了反应温度、压力、空速等对费-托合成的影响。在Fe/椰壳活性炭催化剂上,适宜的温度(300～350°C),中压(2.5MPa)及较低空速(1000h-1)有利于合成气合成液体燃料。     

管壳型二甲醚合成反应器的二维数学模型

以CO加氢、CO2加氢合成甲醇和甲醇脱水生成二甲醚反应为关键反应,CO、CO2和二甲醚为关键组分,建立了管壳型二甲醚合成反应器的二维数学模型,用二维正交配置法求得催化床内各组分浓度和床层温度随轴向和径向分布,模拟计算了反应器的操作性能。结果表明:操作压力、入塔气量对催化床轴向温度分布有较大影响,反应进口温度对反应影响不大,径向温度差基本在2~4°C,径向浓度差一般不超过0.1%。     

合成气制备工艺和二甲醚合成工艺的集成

在固定床反应器中,用3种典型的天然气造气工艺制备的合成气制备二甲醚,考察了温度、压力、空速等反应条件对催化剂性能的影响．实验结果表明,由于合成气一步法合成二甲醚是一个体积减小的反应,随着压力的增加,CO转化率增加;随着空速的增加,CO转化率降低;随着温度的升高,CO转化率先增加,达到一定值后,逐渐开始下降．分别用丹麦Topscpe甲醇合成催化剂和国产甲醇合成催化剂制备了DME合成催化剂,对其性能进行比较发现,前者具有较好的低温催化性能．用CH4-Air-H2O-CO2转化工艺制备的合成气,即含氮合成气合成二甲醚在适当增加压力的条件下,可取得较高的CO单程转化率和二甲醚回收率,且天然气的消耗量较少．     

管壳型固定床二甲醚合成反应器的数学模拟

对管壳型固定床二甲醚合成反应器进行了数学模拟。选取CO、CO2加氢合成甲醇、甲醇脱水生成二甲醚反应为独立反应,CO、CO2和二甲醚为关键组分,建立了管壳型固定床二甲醚合成反应器的一维拟均相数学模型,得到了管内各组分气体浓度和温度分布;讨论了不同操作条件对二甲醚合成的影响。     

γ-Al2O3催化剂上乙醇脱水制乙烯的实验研究

考察了低浓度乙醇在固定床管式反应器中活性氧化铝上催化脱水生成乙烯的反应行为。研究了反应温度、进料流率、乙醇浓度等因素对反应行为的影响规律。结果表明，在410～440℃范围内催化剂对主反应的选择性随着温度的升高而升高，在达到一定的温度后趋于稳定。乙醇转化率对温度并不敏感，而随空速的增大而降低。催化剂选择性随着进料流率增大而增大，之后稳定在99.5%以上。在进料流率小于1mL/min时乙醇转化率高于85%，乙烯收率均在80%以上。当利用低浓度乙醇作原料时，乙醇转化率随乙醇浓度增大而增大，催化剂选择性维持稳定。最终选定的适宜工艺条件：温度420℃左右，进料流率1.0mL/min左右。     

加压流化床中影响生物质气化气组成因素的研究

以加压流化床为反应器,锯末为原料,通过测定生物质空气气化产物的组成及其随反应条件变化的规律,确定了生物质结构与生物质气化气组成的关系。在700~850℃的温度范围内,以50℃为增量,考察了温度对气化产品气的影响。结果表明:CO是生物质气化的主要产物,在700~850℃的范围内,CO含量迅速升高,同时H2、CH4和烃类气体(包括CH4、C2H4、C2H2、C2H6、C3H6、C3H8)的含量也有升高,CO2的含量先升高后降低。生物质加压空气气化的实验中,压力从0.5 MPa变化到1.7 MPa,随着压力升高,CO2的体积分数上升,而CO和H2的体积分数下降,CH4和烃类气体的体积分数随压力的升高有上升趋势。生物质空气-水蒸气气化的实验中,水蒸气与生物质质量比mS/mB从1.1变化到2.6,随着mS/mB的升高,CO2,H2的体积分数均有所上升。反应结果表明,升高温度有助于生物质转化为气体;而压力越高越有利于CH4等烃类气体的生成,且随着压力的升高,反应器的处理量增大,反应程度加深;水蒸气的加入,减少了空气的消耗量,并生成了更多的H2及碳氢化合物,改善了产品气的质量。     

固定床一步法合成二甲醚的催化剂研究

通过共沉淀浸渍法,制备出合成气一步法制二甲醚的具有甲醇合成功能和甲醇脱水功能的双功能催化剂,加入助剂硼酸对其进行改性,并在固定床连续反应器内进行实验。确定了含硼量对催化剂催化效果的影响,含硼量增大,转化率。选择性呈先增大后减小的趋势,含硼0.5％的催化剂效果最佳。对温度、压力、空速和氢碳摩尔比等反应条件的考察结果显示,当温度280℃、压力4．0MPa,空速1500h^-1、氢碳摩尔比1．5时,催化剂具的活性和洗择性达到最好,CO转化率为66．8％,DME的选择性为50．7％,DME的收率为33．9％。     

车用催化转化器的CO空速特性

根据三元催化转化器的CO空速特性试验，得出了CO空速特性试验曲线，应用流体附面层理论和质量传输的基本原理分析了三元催化转化器蜂窝孔内的CO气体流动和质量传输的过程，解释了三元催化转化器CO空速特性的内在机理，认为随着空速的增加，开始时CO的体积分数附面层厚度直线降低，CO传质系数kf直线上升，加速了CO向催化剂表面的传质速度，有更多的CO被输送到催化剂表面，增加了CO反应物的体积分数，加快了CO的转化率，而与此同时气体流过三元催化转化器所需的时间在直线减小，CO参加化学反应的时间在直线减小，空速对CO传质系数的正面影响和对化学反应时间的负面影响都呈线性变化，二者作用相互抵消，总体表现为CO的转化率没有什么变化，而随空速的进一步增加，CO的体积分数附面层厚度降低变得缓慢，并趋向于稳定，同时CO传质系数kf的上升速度也开始变得缓慢，并趋于稳定，CO的化学反应速度基本维持不变，而与此同时CO参加化学反应的时间还是直线减小，所以CO的催化转化表现为下降趋势。     

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.