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。     

源头提质的可燃固体废物流化床气化实验

采用流化床对源头提质的可燃固体废物进行气化实验研究,研究反应温度和空气当量比(ER)对燃气组分变化和气化反应特性的影响。研究结果表明:随着气化温度升高,H2和CO体积分数也随之升高,而CO2和CH4体积分数随着气化温度升高而降低;随着空气当量比增大,CO2体积分数也随之增加,而H2和CH4体积分数随着空气当量比增大而减少;气化气可燃成分中的CO体积分数最高,H2和CH4体积分数次之;气化气低位热值随着气化温度升高和空气当量比增大而降低,而气化效率随着气化温度升高和空气当量比增大而降低;气化气产率随着温度升高而增大,随着空气当量比增大而增大。典型组分气化的最优工况如下:空气当量比为0.4,温度为700℃。     

煤加压低温热解制取焦油和煤气特性

为了提高煤在分级转化中的高效洁净利用,建立了煤加压热解实验系统.以陕西黑龙沟煤为对象,研究了不同温度(500~700℃)、压力(0.1~0.5 MPa)、气氛(N2与煤气)、粒径(0~3mm与0~6 mm)对低温热解焦油、煤气产率和品质的影响规律.结果表明,随着温度升高,焦油产率先增加后减小,在温度为600℃时达到最高,煤气产率逐渐增加.随着压力的增加,焦油产率在N2气氛下降低,煤气气氛下升高;而热解煤气产率在N2气氛下升高,煤气气氛下降低;大颗粒煤热解焦油产率高于小颗粒煤的热解产率,但当压力达到0.5 MPa时,热解焦油与煤气产率几乎不受粒径影响.升高压力虽降低了热解煤气中CO与H2的含量,但促进更多轻质碳氢化合物(如CO2,CH4,C2H4,C2H6)的析出,因此提高了热解煤气热值,同时煤焦油品质也因焦油中苯、甲苯、苯酚及萘的实际收率增加而提高.     

氢气对高炉炉料低温还原粉化的影响

为了研究高炉喷吹煤气后煤气成分对高炉低温区炉料粉化性质的影响,对炉料低温还原粉化与煤气成分和还原温度的关系进行了研究。研究结果表明:还原温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重;在500~900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束。相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿较小。     

氢气对高炉炉料低温还原粉化的影响

为了研究高炉喷吹煤气后煤气成分对高炉低温区炉料粉化性质的影响,对炉料低温还原粉化与煤气成分和还原温度的关系进行了研究.研究结果表明:还原温度是影响炉料低温还原粉化的主要因素,在500℃时粉化最为严重;在500～900℃,炉料粉化率随温度升高而降低;在900℃时炉料的低温还原粉化基本结束.相同温度条件下,炉料的低温还原粉化率随煤气中H2含量的增加而增加,随CO2含量的增加而减少;烧结矿的低温还原粉化率较大,球团矿和块矿较小.     

块状长焰煤高温蒸气热解的试验研究

应用太原理工大学高温蒸气热解试验系统,以高温过热水蒸气为热源介质对块状长焰煤进行加热,针对热解的产气规律、产气性质等热解特性做了实验研究.得出了块状长焰煤在受热过程中的产气量具有温度阶段性,450℃到500℃是热解气体产气的最佳温度段;对于产气性质而言,CO2的体积分数相对比较高,且随着温度的升高体积分数变化不大;CH4,CO的体积分数随着温度升高而下降;H2的体积分数随着温度升高持续增加,它对热解气体的热值贡献最大;两个碳原子以上的烃类气体体积分数很少;从4个取样点所取样品计算出的热值看,525℃的气样热值可达到水煤气的热值水平,425℃时气样热值可达到焦炉煤气的热值水平.     

高灰熔点煤气化特性的实验研究

研究高灰熔点煤气化特性,以水煤浆为气化原料,在沉降炉内进行了我国典型高灰熔点煤老矿中煤气化反应的实验研究.考察了气化温度和O/C摩尔比对合成气组分、碳转化率和冷煤气效率的影响.结果表明,在相同O/C摩尔比条件下,有效合成气体积分数、碳转化率及冷煤气效率随气化温度的升高而升高.在气化温度相同的条件下,随着O/C摩尔比的增加,CO2的体积分数和碳转化率随之增大,而冷煤气效率呈现出先增大后减小的趋势.在实验条件下,老矿中煤的最佳O/C摩尔比为0.90~1.05.     

球团矿还原的动力学模型分析

基于还原炉控温还原实验,通过分析CO和H2还原球团矿过程中的反应速率模型,提出两种气体混合后还原球团矿的反应动力学模型,得到还原过程中阻力和反应速率随温度及还原度的变化规律,得出结论:CO还原球团矿时,内扩散阻力所占比例随着温度及还原度增加而变大;H2还原球团矿时,内扩散属于速率控制环节;混合气还原球团矿时,反应速率随温度升高而增大,温度低于500℃时,CO浓度增加,反应速率降低,而温度超过500℃后,反应速率则随着CO浓度的增加而增大;混合气反应速率模型的计算值与实验结果一致。     

铜基和钯基催化剂对甲醇加热裂解规律的影响

采用电加热装置加热甲醇,在 Cu/ZnO/Al2O3（铜基）和纯金属 Pd（钯基）两种催化剂作用下发生裂解反应,通过气相色谱仪对甲醇裂解产物进行分析研究．测量发现,甲醇经过加热催化后其气体的主要成分是 H2、CO、CH4、水蒸气和甲醇蒸汽．对其研究表明：H2体积分数峰值出现在铜基催化剂的高环境温度区域,而钯基催化剂明显有两个温度区域,分别是300,℃和500,℃的温度区域;CO 和 CH4的体积分数在所有的测试点都比较低,均小于3.0%;水蒸气体积分数在铜基催化剂下当环境温度250,℃时最大,最大值接近38%;而钯基催化剂下峰值出现在350,℃,接近17%;甲醇裂解率峰值出现在铜基催化剂的高环境温度区域,在钯基催化剂下则有两个温度区域,分别是300,℃和500,℃;催化前入口温度和催化后出口温度都随甲醇流量的增加而降低．     

温度对天然焦蒸汽气化特性的影响

在小型流化床实验装置(φ50 mm、高1.6 m)上,考察了温度对沛城煤矿天然焦蒸汽气化产气量、碳转化率、煤气热值和煤气组分的影响,并与ASPEN PLUS模拟结果进行了对比.实验结果表明:反应温度是影响气化反应的主要因素,温度升高,煤气组分中H2和CO2含量下降,CO含量增加;当气化反应温度从850 ℃提高到1 000 ℃,碳转化率从10.25%提高到47.76%,产气量增加了4.3倍;H2和CO2的含量由63.0%和25.0%减少到59.8%和20.2%,CO含量由9.6%增加到18.5%;煤气热值从8.87 MJ/m3增加到了9.33 MJ/m3.应用ASPEN PLUS软件模拟天然焦-蒸汽气化反应过程,同时考虑碳转化率,其模拟结果与实验数据接近,误差在可接受范围内,因此ASPEN PLUS模拟对系统设计与优化具有参考意义.     

Ca（OH）2对污泥中制取富氢气体的影响

以城市污泥转化为富氢气体为目的,使用超临界水（SCW）间歇反应器,以Ca（OH）2为催化剂,主要考察了Ca/C摩尔比、反应温度对城市污泥在SCW条件下生成的气体组成、碳转化率以及CO2吸收率等的影响。实验结果表明,随着Ca/C摩尔比的增加,气相产物中的CO2可以得到有效固定,同时促进碳转化率和H2产率升高。在600℃、30MPa的条件下,当Ca/C摩尔比为0.6时,CO2的吸附率达到95％,H2含量比Ca/C比为0时提高14.7。随温度升高,碳转化率和H2的体积分率逐渐增加,Ca的利用率也逐渐增大。温度为680℃时,CO2吸附率达到99％,H2含量达到43.7％。Ca（OH）2的催化作用在高温下更加显著。     

辣木在不同CO2体积分数下的光合作用

辣木是一种经济价值高的热带植物,前期已成功在韶关引种.在此基础上,研究了辣木在不同CO2体积分数下的光合速率的变化,结果表明：辣木在不同CO2体积分数（3 250~400 L/L）下的净光合速率不同,当叶室CO2体积分数在700~450 L/L时,净光合速率最大,继续增加CO2体积分数,辣木叶片的净光合速率会降低,体积分数越高降低幅度越大,在高CO2体积分数时净光合速率会下降为负值.胞间CO2体积分数随着叶室CO2体积分数的增加而增加,气孔导度和蒸腾速率随CO2体积分数增加的变化不大.     

La0.8K0.2MnO3催化去除NOx和碳烟反应的研究

利用程序升温反应技术(TPR)详细考察了在La0.8K0.2MnO3催化作用下,反应气体流量、反应气中碳烟质量分数和氧体积分数变化对NOx和碳烟氧化还原反应的影响.研究结果表明,反应气体流量越低、碳烟质量分数越高,越有利于反应进行.当流量由100 mL/min减小至40 mL/min时,碳烟的起燃温度和最大燃烧温度会降低大约50℃,NOx转化为N2的最大效率则从9.7%升至19.1%;碳烟质量分数的改变对碳烟的燃烧温度基本没有影响,但NOx转化为N2的效率随着碳烟质量分数的增加而显著增加,碳烟质量分数由3%增至18%时,NOx转化为N2的最大效率从8.4%升至27.3%;氧体积分数改变对催化反应有两方面影响,氧体积分数增加能促进碳烟的燃烧,但对NOx还原有一定程度的抑制作用,当氧体积分数由2%变为5%时,碳烟的起燃温度和最大燃烧温度分别从330℃和405℃降低了30℃,NOx转化为N2的最大效率从14.5%降至11.2%.     

生物质/煤超临界水气化制氢的主要影响因素

以羧甲基纤维素钠(CMC)/华亭烟煤的超临界水共气化制氢为例,考察了温度(350～700℃)、压力(20～35 MPa)和物料(CMC 煤)的质量分数w(1.1%～2.0 %)等对生物质/煤共气化气体产物的影响.模拟和实验结果表明:得到的主要气体产物是H2、CO2和CH4,产气中H2的摩尔分数随温度的升高而升高,但温度升高到一定值后,H2的摩尔分数(x(H2)=67%)保持不变;随物料质量分数的增加,H2的摩尔分数减小,物料的温度和质量分数的变化对产气的作用远大于压力;制氢的适宜温度为450～550 ℃、压力为25 MPa左右、w≥15%.提出后续实验应着重提高物料在反应器内的加热速率,筛选研究在较低温度下能有效催化产氢的Ni催化剂.     

温度对二甲醚等离子体制氢影响仿真分析

使用Chemkin软件对二甲醚部分氧化制氢进行了热力学计算,在定压绝热条件下计算了产物中各组分的体积分数随温度（200℃～750℃）的变化关系。实验结果表明：在标准大气压,空醚比为3时,H2与CO的体积分数随温度的升高而增大;CH4的体积分数随温度的升高而减小;二甲醚转化率随温度的升高而增大。通过仿真与实验的比较分析,得到结论：高能电子的分布均匀性对于等离子体部分氧化重整制氢有较大影响。     

H2S对石灰石循环煅烧/碳酸化法吸收CO2的影响

为了研究石灰石煅烧/碳酸化循环法捕集CO2过程中H2S对吸收剂性能的影响,利用固定床反应器进行了煅烧石灰石吸收H2S的试验,研究了H2S流量、体积分数和反应温度3个因素与穿透时间和CaO转化率之间的关系,确定了600℃是石灰石煅烧/碳酸化法实现硫碳共脱的理想反应温度。在600℃时,考察了CaO同时脱除CO2和H2S的多次循环反应特性,结果表明:CaO对H2S有良好的脱除效果,而吸收CO2的能力则随循环次数增加不断下降。研究了煅烧气氛(氮气或空气)对CaO循环反应特性的影响,对比试验结果发现:H2S的存在使得空气煅烧条件下20次循环反应后CaO吸收CO2转化率比氮气煅烧时的转化率下降了41.3%。研究分析表明:空气煅烧时,CaS会与O2反应生成CaSO4,堵塞颗粒内部孔隙,使得CaO循环转化率迅速下降。     

多端口进料微型管式重整制氢反应器性能研究

针对传统管式重整反应器甲烷转化率低的问题,设计了一种具有多端口进料结构的微型管式重整制氢反应器,并采用COMSOL多物理场模拟软件对该反应器的重整性能进行了计算研究,分析了反应温度、汽碳比等工作参数对其性能的影响规律。计算结果表明:当反应温度在773~973K范围内变化时,甲烷转化率以及产物中H2、CO的摩尔分数会随反应温度升高而增大;当汽碳比在2~4范围内变化时,甲烷转化率随汽碳比增大而增大,而产物中H2、CO的摩尔分数则随着汽碳比的增大而减小;沿气体流动方向,甲烷转化率和产物中H2、CO的摩尔分数受进料多端口特征的影响呈锯齿状波动变化,并呈总体上升趋势,在反应器出口处达到最大值。将多端口进料结构反应器与传统管式反应器进行比较研究,发现所提出的新结构反应器分别在600~1 100K的反应温度区间以及2~5汽碳比区间内其甲烷转化率都高于传统管式反应器;在873~973K区间内甲烷转化率可达93%左右;当汽碳比增大到4后,继续增大汽碳比对甲烷转化率的提高已无明显作用,建议合理的汽碳比区间为3~4。     

8 MPa下C307催化剂上甲醇合成反应的本征动力学

在等温积分反应器中研究了操作条件对甲醇合成反应的影响以及C307催化剂上甲醇合成反应的本征动力学.实验采用粒度为0.154～0.198 mm的细颗粒催化剂.实验压力为8MPa,空速5 500～11 000 h-1,反应温度200~260℃.实验结果表明:总碳转化率在实验温度范围内随温度的升高先增加后降低,245℃左右达到最大值,随压力的升高而增加.选取以各组分逸度表示的CO、CO2加氢合成甲醇的Langmuir-Hinshelwood双速率本征动力学模型,用全局通用算法结合马夸特算法确定动力学模型参数.残差分析和统计检验表明,动力学模型是适宜的.     

FeO熔渣还原动力学研究

讨论了 FeO 熔渣的还原机理,认为FeO 熔渣与含碳铁水间的还原反应既有渣中 FeO 与铁水中碳间的直接还原,又有CO 气体与渣中 FeO 间的间接还原。总还原反应受扩散传质控制,还原反应表观活化能为128kJ/mol。针对熔融还原法的特点,考察了向含碳铁水中喷吹预还原铁精矿粉时熔渣中FeO 的还原反应速度、碱度及喷吹速度的关系,探讨了1550℃时熔渣碱度对固体碳与预还原铁精矿熔渣间反应速度的影响。结果表明,熔渣中FeO 还原速度随反应温度、熔渣碱度及喷吹速度的增加而加快;1550℃时,石墨块与熔渣中 FeO 的反应速度,随熔渣碱度增加而升高。     

二甲醚选择性催化还原NO_x的试验研究

使用7%MoO3/γ-Al2O3(质量分数)为催化剂,对二甲醚(DME)作为还原剂选择性催化还原(SCR)降低NOx进行了试验研究.分别考察了反应温度、氧含量、DME与NO的比例对NO转化率的影响,测定了产物中的碳分布,并对NO与NO2分别作为NOx源进行了转化率比较.研究结果表明:常压条件下,在250~500℃内,随着反应温度的升高,NOx转化率先增大后减小;醚氮比对NO转化率的影响不明显;随着氧含量的增加,NOx转化率先增大后减小,当φO2=5%时,NO最高转化率约为53%;NO2比NO更容易被DME催化还原;含碳主要产物为CO、CO2,有少量甲醇(CH3OH)、甲醛(H2CO)生成.