硫碘循环制氢系统电解电渗析模块的模拟设计及关键参数对系统的影响

硫碘循环制氢是一种以二氧化硫和碘为中间介质使得水分解的制氢方法，由本生(Bunsen)反应、H₂SO₄相和HI_x相3个工段组成。HI_x相工段需使用电解电渗析法(Electro-electrodialysis, EED)提纯HI溶液。基于Aspen Plus建立了硫碘循环制氢模拟模型，并将其与基于MATLAB的EED数学模型耦合运行，分析EED阴阳极入口不同的物流配比时EED的参数设置、氢气和循环物料摩尔流率的变化规律；确定了反应工段(BUN工段)产物和HI精馏塔塔底物流流入EED阴极的最佳比例范围分别为0.6～0.7和0.5～0.7。研究结果可指导硫碘循环制氢系统的设计和优化。     

太阳能转化为氢能之探讨

介绍了新能源、太阳能、氢能,以及太阳能光热利用的低温、中温、高温利用.简述了几种常用的太阳能制氢工艺技术.详细阐述了Zn/ZnO氧化还原反应的太阳能光热化学循环制氢原理和两步法循环制氢的工艺流程.该技术为低成本高效率利用太阳能制氢的新途径,可供业内参考.     

核能制氢的效率分析

氢气的高效、清洁、大规模制备方法是发展氢能经济的基础,现有制氢技术难以满足这些需要。核能制氢作为一种有前景的大规模制氢方法,受到广泛研究。利用核能作为一次能源,对利用高温电解和碘硫循环两种工艺进行大规模制氢的热氢转换效率进行了估算及总结,并与目前工业应用的甲烷重整制氢与水电解制氢方法的效率进行了比较。研究结果表明,碘硫循环和高温电解的预期效率均可达到50%以上,显著高于从热到电再到氢的转换效率。     

基于高温气冷堆的制氢耦合炼钢系统初步设计和能量分析

高温气冷堆(high temperature gas-cooled reactor, HTGR)因其具有固有安全性和反应堆出口温度高的特点，在环境和能源领域拥有广阔的应用前景。HTGR不仅可以用于发电，还可以实现大规模制氢，而氢气可作为钢铁冶炼过程中的直接还原剂，有助于钢铁工业减少碳排放。该文提出了基于HTGR制氢的炼钢系统方案，包括反应堆、反应堆中间回路、制氢、发电和炼钢共5个子模块，并开展了多联产能源系统研究。其中，HTGR为制氢模块和发电模块提供热量，制氢模块产生的氢气作为还原剂和燃料进入竖炉(shaft furnace, SF)直接还原炼铁，制氢模块产生的氧气和发电模块产生的电供给电弧炉(electric arc furnace, EAF)炼钢。该文分析了碘硫循环效率、发电模块和制氢模块的功率比、直接还原铁(direct reduced iron, DRI)比例对系统产能的影响，以及系统的碳排放情况。结果表明：在发电模块与制氢模块功率比为1∶1, EAF直接还原铁占比为90%,碘硫循环制氢效率为37.8%的情况下，系统产钢率为45.6 t/h,每t钢可向电网输出1 381.5 ...     

HZSM-5型(HIDG-01)分子筛催化剂甲苯岐化催化性能的考察

本课题是在装填50克原颗粒催化剂的小型加压临氢固定床反应装置上,对HIDG-01 (属于ZSM-5型)沸石分子筛催化剂的甲苯岐化反应性能及其最佳工艺条件进行全面考察。 试验结果指出,反应温度对HIDG催化性能有着重要影响,甲苯转化率随温度升高几乎成直线增加,歧化率则成直线迅递下降;反应空速对催化剂催化性能也有明显影响,甲苯转化率随空速增加逐渐降低,歧化率和对二甲苯选择性则有提高;反应压力和氢、烃分子比变化对催化性能影响是不显著的,加压和临氢可以保护催化剂抑制积炭,延长催化剂使用周期。 该催化剂用于甲苯歧化反应比较适宜工艺条…     

CO2加氢合成二甲醚的适宜工艺条件

采用甲醇合成催化剂C207和分子筛HZSM-5混合制得CO2加氢合成二甲醚双功能催化剂，并在微型固定床反应装置上进行了活性评价。考察了反应温度、压力、氢碳摩尔比、空速等工艺条件对催化反应的影响。结果表明，温度对催化剂活性影响显著，适当提高温度有利于提高反应速率，适宜的温度操作范围260～270℃，增加压力，提高氢碳摩尔比有利于提高CO2转化率、二甲醚收率；适宜的空速范围1500～3000h^-1。     

负电晕等离子体及其与Fe基催化剂协同催化氨分解制氢

分别采用负电晕等离子体以及等离子体结合Fe基催化剂两种方法用于氨分解制氢。单独使用等离子体分解氨气时,氨气转化率和氢气收率随输入功率增加而增加,随气速增加而降低,随温度增加而提高。相比于单独等离子体方法,在等离子体与Fe基催化剂相结合时氨气转化率提高,二者产生了协同效应,氨气转化率随温度提高而增加,随放电功率提高而增加。催化剂表征表明,负电晕放电反应能够抑制氮化铁的形成,从而提高催化剂活性,产生协同效应,因此等离子体协同催化剂是催化氨分解制氢的有效手段。     

供氢剂与分散型催化剂在不同减压渣油转化中的协同作用

以环烷基辽河减压渣油、中间基玉门减压渣油、克拉玛依减压渣油为进料，四氢萘为供氢剂，二烷基二硫代氨基甲酸钼为油溶性分散型催化剂，在高压釜中进行了裂化反应，比较不同基属减压渣油的加氢裂化行为。结果表明，在分散型催化剂作用下，不同基属减压渣油的加氢裂化具有不同的适应性。在生焦量相同的情况下，克拉玛依减压渣油的转化率高于玉门、辽河减压渣油的转化率。同时，供氢剂与分散型催化剂在3种渣油的加氢裂化过程中都具有协同作用。与单独使用分散型催化剂的改质反应相比，供氢剂与催化剂的协同作用不但可以在低转化率下延迟生焦起初点、提高渣油生焦前的最大转化率，而且在高转化率下对渣油的缩合反应有更大程度的抑制作用。其中，供氢剂与催化剂的协同作用对环烷基辽河减压渣油的转化效果明显好于另外两种减压渣油。     

改性骨架镍催化剂上丁炔二醇加氢反应的研究

研究了Raney镍铝合金中添加少量Ti，Cu等第三组分助剂对骨架镍催化剂上丁炔二醇加氢反应活性的影响。并通过正交设计实验确立了Ti为第三组分助剂，催化反应体系适宜的工艺条件为反应温度90℃～110℃，氢压2．0MPa～3．0MPa。了快二醇转化率100％，丁二醇选择性达98．7％。     

纳米镍催化剂对胜利超稠油水热裂解降黏的影响

利用微乳液法合成纳米镍催化剂,采用透射电镜对其进行表征,在200℃时对超稠油进行水热裂解催化反应,通过气相色谱仪、元素分析仪、相对分子质量测定仪、红外光谱仪对反应前后稠油的物化性质进行分析。结果表明:水热裂解催化反应后,超稠油降黏率达90.36%,稠油胶质与沥青质含量减少,稠油相对分子质量下降,沥青质相对分子质量降低幅度最大;反应后稠油及其重质组分的氢碳原子数比增加,硫与氮含量减少,氧含量增加;稠油发生水热裂解反应的同时,存在沥青质的聚合反应,沥青质的裂解在降黏反应中起到了关键的作用;纳米镍催化剂促进了水热裂解反应,同时抑制了聚合反应;纳米镍催化剂协同作用使高温水与稠油发生反应,产生具有表面活性的醇类、酚类、羧酸类等物质,导致反应后稠油含氧量增加,黏度降低。     

二甲醚部分氧化重整反应制氢的研究

DME作为"氢载体"可储存与输运氢,但如何由DME转化制氢则少有研究。研究了高温条件下DME部分氧化重整制氢的可能性,发现以Pt/Al2O3和Ni-MgO作为双床层催化剂,在700℃可以有效地由DME生产H2,H2收率可达90%以上。对催化剂作用方式的考察发现,Pt/Al2O3能够催化DME部分氧化,并且可以抑制DME的热分解,而Ni-MgO能够催化DME与CH4的重整反应,从而进一步提高H2的收率。由于DME部分氧化重整反应的主要产物是H2和CO,此产物更适合高温燃料电池如SOFC的应用。SOFC能效高,环境友好,无腐蚀,维护简单,可以满足分散式区域供电的需求,具有广阔的应用前景。     

超(近)临界条件下醋酸甲酯的水解工艺

近临界水与有机物的优异互溶和对有机反应的酸碱催化能力，为绿色化学合成工艺的开发提供了良好的契机。本文以醋酸甲酯水解为研究对象，在管式及釜式反应器中，采用工业装置的进料水酯比，研究了在超(近)临界条件(523—673K，23—32 MPa)下的反应行为，同时利用反应区域相分离技术改善了反应后期的转化率。实验结果表明，醋酸甲酯水解能够在150-200s停留时间范围内接近反应平衡转化率(水酯摩尔比2：1时转化率达到41％)，无需外加酸性催化剂，通过加入相分离介质苯，在短停留时间内转化率能提高3％。与现有水解工艺比较表明，超临界水解工艺在技术上有较高竞争力。     

高温气冷堆耦合高温电解规模化制氢系统仿真

随着能源体系变革，氢能在能源系统中发挥着越来越重要的作用，绿色化、低碳化制氢技术日益受到关注。高温气冷堆耦合高温电解制氢技术是一种具有潜力的零碳排大规模绿氢制备技术。该文提出了热功率为250MW,氦气出口温度分别为750和950℃的高温气冷堆与高温电解制氢系统的耦合策略，建立了全流程ASPEN仿真模型，并分析了系统热电比对制氢产能和能耗的影响规律，据此评估并探讨了制氢成本及成本降低策略。结果表明：750和950℃制氢系统的最大氢产能分别为28108和35160m³/h。在最大氢产能下，750℃制氢系统的耗电量和耗热量分别为3.73和0.49kW·h/m³,总能量转化效率为40.1%;950℃制氢系统的耗电量和耗热量分别为3.11和0.56kW·h/m³,总能量转化效率为50.2%。提升电解制氢模块的电流密度可显著降低制氢成本，电解模块阳极耦合制备油品等高附加值化工品一方面可以分摊制氢成本，另一方面可以拓展核能高温电解应用场景。     

高温熔融盐壳管式相变换热器的传热特性

建立了高温熔融盐壳管式相变换热器的同心套管模型.采用Fluent软件,分析了在考虑相变区域自然对流条件下,熔融盐流体与相变材料的物性参数、内管进口温度与进口流向等因素对液相率与熔化时间的影响,并在熔融盐传热-蓄热实验平台上进行了试验研究.发现:考虑相变区域自然对流时,总的熔化时间减少16.2%;模拟得到的壳侧相变材料温...     

硫酸分解氯化钾制取硫酸氢钾工艺及动力学研究

本文针对硫酸分解氯化钾制取硫酸氯钾的反应过程，考察了原料硫酸和氯化钾摩尔配比、硫酸初始浓度、反应温度和反应时间等因素对氯化钾转化率的影响，提出了优化的工艺操作条件。在此基础上，进一步研究了反应的表观活化能和反应级数，推导了反应的动力学方程式。     

硫酸铵循环法制硫磷铵复合肥料的研究 Ⅴ、硫酸富集物制磷酸及磷酸二氢铵

本文介绍了用硫酸富集物(其中硫酸/硫铵分子比在8.3以上)制磷酸及磷酸二氢铵的工艺条件及结果.试验证明,在萃取率、产物中五氧化二磷及三氧化硫浓度方面接近于硫酸法,基本解决了硫酸氢铵法所存在的问题。与其它硫酸氢铵分解磷矿的方法比较,本法有周期短、设备简单、磷石膏易于分离并可循环使用等优点。     

电镀法制备Ru/Ni-foam催化剂及其催化硼氢化钠水解产氢性能研究

氢能作为一种高效、环保的可再生能源，具有广阔的应用前景，通过催化剂使硼氢化钠（NaBH₄）水解产氢是一种安全、高效和实用性强的化学产氢技术。以电化学沉积方法制备的Ru/Ni-foam（Ru/NF）作为硼氢化钠水解制氢的催化剂，研究了不同的反应温度、不同的硼氢化钠浓度、不同的反应pH以及催化剂稳定性4种因素对该催化反应的影响规律。结果表明：用电镀方法得到的Ru/NF催化剂在10%（质量分数）NaOH、15% NaBH₄、室温条件下，可以达到1894 mL/（min·g）的产氢速率，具有很好的实际应用前景。     

催化剂和供氢剂及其前身物对二苯甲烷裂化反应的影响

在无搅拌的高压静态反应器及440℃条件下对二苯甲烷作为渣油的模型化合物分别进行二苯甲烷的临氮、临氢反应和临氢催化反应，考察了在供氢剂及其供氢剂前身物或溶剂3类添加物存在下二苯甲烷的临氮、临氢和临氢催化反应。分析了临氮热反应、临氢热反应和临氢催化反应中催化剂和供氢剂及其前身物对二苯甲烷裂化反应的影响程度。结果表明，气相氢能加速二苯甲烷的裂化反应，而供氢剂抑制其裂化。不同的供氢剂对二苯甲烷裂化有不同程度的抑制能力，供氢剂的供氢性能越强，抑制效应越强。在催化加氢体系中加入油溶性催化剂二烷基二硫代氨基甲酸钼和环烷酸铁，对促进二苯甲烷裂化非常有效，且前者的裂化活性远高于后者。供氢剂前身物在催化加氢体系中可以转化为供氢剂，从而起到抑制二苯甲烷裂化的作用。     

供氢剂与分散型催化剂在不同减压渣油转化中的协同作用

以环烷基辽河减压渣油、中间基玉门减压渣油、克拉玛依减压渣油为进料 ,四氢萘为供氢剂 ,二烷基二硫代氨基甲酸钼为油溶性分散型催化剂 ,在高压釜中进行了裂化反应 ,比较不同基属减压渣油的加氢裂化行为。结果表明 ,在分散型催化剂作用下 ,不同基属减压渣油的加氢裂化具有不同的适应性。在生焦量相同的情况下 ,克拉玛依减压渣油的转化率高于玉门、辽河减压渣油的转化率。同时 ,供氢剂与分散型催化剂在 3种渣油的加氢裂化过程中都具有协同作用。与单独使用分散型催化剂的改质反应相比 ,供氢剂与催化剂的协同作用不但可以在低转化率下延迟生焦起初点、提高渣油生焦前的最大转化率 ,而且在高转化率下对渣油的缩合反应有更大程度的抑制作用。其中 ,供氢剂与催化剂的协同作用对环烷基辽河减压渣油的转化效果明显好于另外两种减压渣油。     

对甲氧基苯乙烯合成的新工艺

以对甲氧基苯乙酮为原料,经硼氢化钾还原,硫酸氢钾酯化,在管式反应器中脱水生成对甲氧基苯乙烯.通过实验得出较优工艺条件:酯化反应时硫酸氢钾只需为对甲氧基-α-甲基苯甲醇质量的4%~5%;脱水反应时,管式反应器温度为180℃.目标产物用磁共振波谱(1H NMR)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)进行表征.整个路线原料易得,条件温和,适合以后进一步工业化研究.