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。     

改性PDMS/PVDF复合膜对丙烷/氮气分离性能研究

以相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜为底膜,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离层膜材料,涂覆法制备了PDMS/PVDF平板复合膜.将PVDF底膜进行等离子体接枝处理,提高PVDF底膜与PDMS选择层的结合力.研究了体系温度,压力,原料气的组成等因素对复合膜分离性能的影响.随着体系温度升高,丙烷(C3H8)的渗透通量减小,而氮气(N2)的渗透通量增大.随着体系的压力增大,C3H8的渗透通量增加,N2的渗透通量几乎不变,分离因子增大.原料气中C3H8的含量增加,渗透通量增大,分离因子也增加.在温度为25℃,压力为0.3MPa,混合气中C3H8含量为10mol%时,制备复合膜的渗透通量为1.625×10-2(c.cm-2.s),分离因子为21.56.     

巨正则系综Monte Carlo模拟CO/H2在碳纳米狭缝孔内的吸附和分离

采用巨正则系综Monte Carlo（GCMC）方法研究了CO/H₂在碳纳米狭缝孔中的吸附和分离。H₂和CO均采用单点Lennard Jones（LJ）模型,孔壁作用势则用Steele 10-4-3模型描述。研究结果表明,混合物中H₂的吸附量高于与其分压相同压力下纯H₂的吸附量,而CO则与之相反。通过不同孔宽下的模拟,得到吸附分离的最佳孔宽为0.74nm,此时H₂和CO的吸附量分别为2.0和12.9mmol/g,CO对H₂的平衡分离因子达到6.5(温度为300K,压力为1.0MPa,等物质的量混合气体)。此外,还详细研究了压力、温度和混合气体组成对吸附量和平衡分离因子的影响,发现平衡分离因子随压力降低而提高,而低压下尤其明显,0.03MPa时平衡分离因子可超过9.0。随温度升高,平衡分离因子近乎线性下降;而随着体相混合气体中H₂组成的增加,平衡分离因子显著提高。     

膜分离正戊烷/氮气混合体系的研究

利用自制的聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺(PDMS/PEI)非对称平板复合膜,以正戊烷/氮气混合体系作为研究对象,考察了原料气浓度、原料气流量、原料气压力、操作温度、渗透侧压力对分离过程的影响。实验结果表明:随着原料气浓度或流量增大,正戊烷的渗透率及分离系数均增大;而随着操作温度升高、原料气压力增大或渗透侧压力增大,正戊烷的渗透率及分离系数均减小。     

硅烷聚合物修饰对SAPO-34分子筛膜的分离性能的影响

采用化学液相沉积（ CLD）技术将含有咪唑官能团的硅烷聚合物沉积在SAPO-34分子筛膜表面,修饰膜的缺陷以提高其气体渗透选择性.通过傅里叶红外（ FT-IR）、X-射线衍射（ XRD）和场发射扫描电子显微镜（ FE-SEM）等表征手段证明了硅烷聚合物以 Si—O—Si 共价键形式成功地接枝在膜表面.在298 K、0.1 MPa压力差的测试条件下,修饰后SAPO-34分子筛膜的CO2/CH4理想分离选择性由12提高到76,提高了5倍,CO2的渗透速率由7.22×10-7mol/（m2·s·Pa）降低至4.13×10-7 mol/（m2·s· Pa）,降低了42.8;.考察了温度和压力差对SAPO-34分子筛膜的CO2和CH4渗透速率的影响.     

ZrO_2/Al_2O_3复合载体镍基催化剂CO甲烷化反应本征动力学

采用固定床反应器,研究了复合载体镍基催化剂上的CO甲烷化反应。在温度为250~440℃,压力为0.1~2.5 MPa,原料气配比(nH2/nCO)为1.0~4.5的情况下,考察了操作条件对复合载体镍基催化剂甲烷化反应的影响。实验结果表明:CO转化率、CH4的选择性均随着反应温度、反应压力的升高而增加;当反应温度达到340℃时,CO转化率最高;当nH2/nCO=3.0时,具有较高的CO转化率和CH4的选择性。通过正交法设计实验,测定了甲烷化反应动力学数据。以双曲型动力学方程建立了以各组分逸度表示的CH4和CO2反应动力学模型,并用最大继承法对参数进行估值,获得动力学参数。残差分析及统计检验表明动力学模型是适宜的。     

不同吸附剂在沼气脱碳提纯中的分离性能

采用椰壳活性炭、5A和13X分子筛作为吸附剂,动态配气CO2/CH4混合气体作为模拟沼气,研究不用吸附剂及不用原料气配比条件下的CO2/CH4混合气的吸附分离性能,对吸附饱和的13X分子筛分别进行真空(4.5 k Pa)脱附再生和热力(300℃)脱附再生。研究结果表明:在常温常压下,13X分子筛对混合气中CO2的穿透吸附容量为3.21 mmol/g,对CO2/CH4混合气体的分离系数可达10,明显高于5A分子筛和椰壳活性炭的分离系数;减小混合气中CO2的分压,其穿透时间也随着减小,且吸附容量的减小幅度大于分压的减小幅度;真空脱附再生后的13X分子筛吸附分离性能只能恢复到原来的40%左右,而热力脱附再生后分离性能效果较好。     

透氧膜反应器中合成气制备过程研究

以内表面积为4.1 cm2的La2NiO4致密管状透氧陶瓷膜构建膜反应器,以CH4与CO2混合进气,在880°C的条件下,通过CH4的催化部分氧化反应及CO2重整反应制备了合成气;当CH4的进气流量控制在14.1 cm3/min,CO2流量为5.6 cm3/min时合成气生成速率为36 cm3/min,CH4与CO2的转化率分别为87%和83%;与CH4单独进料相比,合成气的产率增加了约60%,H2与CO体积比从1.7下降到1.3。实验结果,在透氧膜反应器中可实现CH4、CO2共进料制备合成气。     

中空纤维复合膜分离正己烷/氮气的研究

制备了用于正己烷/氮气分离的PDMS/PVDF中空纤维复合膜.分析讨论了原料气压力、流速、原料气中正己烷浓度、透过侧压力及操作温度等因素对气体分离性能的影响.在一定的操作条件下,当原料气中正己烷质量分数为14.6%时,正己烷的渗透速率为1.4E-07 mol/（m2.s.Pa）,分离因子可达90左右.     

瓦斯组分在MCM -41介孔分子筛上的吸附分离特征

矿井瓦斯中CH4与N2和CO2的有效分离是解决低浓度瓦斯回收利用的技术关键为此,利用自制的吸附装置,研究了CH4,N2,CO2及其两相混合物在MCM -41介孔分子筛上的吸附、分离特征结果表明,MCM -41对CO2的吸附选择性最好,CH4次之,N2最差1∶1 mol两相混合气体吸附时,CO2/N2的分离系数最大,其次为CH4/N2,而CH4/CO2在测试压力下无有效分离作用;较低的吸附压力有利于CO2和N2以及CH4和N2的分离     

中空纤维复合膜水中脱酯渗透汽化过程的研究

制备了聚二甲基硅氧烷/聚偏氟乙烯中空纤维复合膜,用于乙酸乙酯/水体系的分离。研究了料液温度、质量浓度及流速对渗透汽化分离性能的影响,并获得了总传质系数。实验结果表明,该复合膜具有较高的渗透通量及较大的分离因子;随着料液温度、流速以及质量浓度的增加,渗透通量均呈增加趋势;分离因子随料液温度和流速的增加而增大,而随料液质量浓度的增加呈先增大后减小的趋势;总传质系数随温度的增加而显著增大。     

热浸渍晶种法制备高重复性NaA分子筛膜

利用热浸渍法和打磨法引入晶种合成NaA分子筛膜,将合成的NaA分子筛膜应用于乙醇/水混合体系,研究进料温度、进料侧压力及进料流量等对其分离性能的影响。结果表明,进料温度升高,渗透通量和分离因数呈增大趋势;进料侧压力增大,渗透通量增加,分离因数减小;进料流量增大,渗透通量明显增大,分离因数未发生明显变化。进料温度为75℃、进料侧压力为100kPa、相对真空度接近-0.1MPa、进料流量为16L/h时,所得NaA分子筛膜的渗透通量和分离因数分别为1.08kg.m-2.h-1和3 338,此时用于乙醇/水混合体系分离效果最佳。NaA分子筛膜的重复性高达80%。     

活化扩散和支撑层阻力对沸石膜分离性能的影响

采用Maxwell Stefan(MS)方程描述分离膜组件中沸石膜及支撑层区域内的晶内扩散、活化扩散、分子扩散和努森扩散,建立了一维定态扩散模型以模型化预测甲烷、乙烷在MFI沸石膜组件中单、双组分的渗透特性。结果表明：支撑层阻力对单组分以及混合物在膜组件中的渗透通量有显著影响,阻力大小与支撑层结构（孔径和空隙率等）相关;支撑层阻力中努森扩散阻力的效应对分子量大的组分以及在较低分离温度下不能忽略;考虑支撑层阻力时,甲烷、乙烷在膜层中气相活化扩散的活化能分别为(8.1±0.2)和(9.2±0.1)kJ/mol,约为文献报道值的1/2;温度越高膜层中气相活化扩散越明显,其对组分总通量的贡献甚至要大于表面扩散。     

气体离心机供料射流的三维数值模拟

通过使用有限体积法和隐式二阶迎风格式求解了三维Navier-Stokes方程组,研究了气体离心机内部供料射流。得到不同供料压强条件下供料射流流场的三维分布,数值模拟结果表明:供料射流对离心机内部流场的影响随供料压强的增大而增大;当供料压强为3 kPa时,Mach盘出现在无量纲半径0.81处。由于强旋条件下的供料射流结构较为复杂,实际供料流动情况与均匀供料假设存在较大差异,因此根据射流流场分布对环流计算边界条件进行修正,将更准确地评估离心机分离性能。     

纳滤膜处理镀铬废水的实验研究

以重金属回收和废水回用为目的，研究了纳滤膜处理镀铬废水。本文讨论了操作压力、膜通量、CrO4^2-离子浓度以及浓缩过程等影响。由实验结果可知，操作压力对CrO4^2-离子的截留率影响较大，而CrO4^2-离子浓度以及浓缩过程的影响较小。在低压和废水浓度较低的情况下，CrO4^2-的截留率可达99％以上，从而实现了镀铬废水分离处理，并达到了回用目的。     

Cu3(BTC)2提高聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺复合膜气体分离性能成因的研究

将金属有机骨架化合物Cu₃(BTC)₂填充到聚二甲基硅氧烷中，制备聚二甲基硅氧烷/聚醚酰亚胺改性复合膜，用于气体分离的研究。考察了操作温度和压力对CO₂、CH₄、O₂和N₂在改性复合膜中的渗透系数、扩散系数、溶解度系数和分离系数的影响。结果表明，填充Cu₃(BTC)₂可降低气体的渗透活化能、扩散活化能和膜的压缩效应，进而提高气体的扩散性能和渗透性能；Cu₃(BTC)₂改性复合膜在低温条件下可得到较高的渗透性能和分离性能，较高压力可在不降低膜分离性能的基础上提高其渗透性能。     

充气量和供料对脉冲级联稳态丰度分布的影响

脉冲级联是新提出的同位素分离级联的概念,了解脉冲稳态丰度分布是开发脉冲级联应用中的一个重要方面。为了明白稳态丰度分布的影响因素并加以利用,以提高脉冲级联的分离性能,利用一种结合了Q迭代法的时间推进方法求解脉冲级联的稳态丰度分布,并将分离效果用平均分离系数来整体描述。通过对矩形脉冲级联分离钨同位素的讨论,分析了充气量和供料对稳态丰度分布的影响。结果表明:级联的平均分离系数不随级联各级离心机充气量的变化而变化,但随着管道充气量与供料量之比的增加而增大;在级联中部存在一个最佳供料位置,使得平均分离系数最大。     

进料体积分数对旋流分离柱分离性能的影响

基于数值试验系统考察了进料体积分数对旋流分离柱分离性能及颗粒运动行为的影响.结果表明,随着进料体积分数的增加,各粒级在底流中的分配率降低,分离粒度增加,底流夹细现象减弱,但过高的进料体积分数则导致溢流跑粗现象.高的进料体积分数意味着旋流分离柱内颗粒聚集程度增加,随内旋流运动的颗粒量增加.在Z=-400mm平面,颗粒轴向速度随着进料体积分数的增加而增大,向底流口运动的颗粒所需要穿过的内旋流区域增大,粗颗粒被内旋流裹挟的可能性增加.随着进料体积分数的增加颗粒切向速度降低,导致颗粒受到的离心力减小,向内迁移的可能性增大,进一步增加了颗粒在内旋流区域的聚集.