膜反应器中甲烷催化部分氧化制合成气Ni/ZrO2积炭的研究

考察了YBCO(YBa2Cu3O7-x)透氧膜反应器中Ni/ZrO2催化剂催化氧化CH4制合成气时催化剂的积炭行为.结果表明,积炭速率随温度升高而增加,根据积炭反应平衡常数,积炭主要是甲烷分解积炭所导致.由SEM图可以观察到,温度为850~875℃时,积炭的形状主要是丝状炭,而900℃时积炭的形状为包容炭,包容炭对催化剂活性有较大影响.     

PdO与CeO_2对半焦催化烟气中甲烷脱硝性能的影响

为了探讨半焦担载PdO、CeO2脱硝催化剂对于脱硝反应的影响,以KOH活化处理的半焦作为载体,PdO和CeO2作为活性物,采用浸渍法制备了CeO2-PdO/半焦脱硝催化剂,在固定床反应器中测试了催化剂以甲烷为氮氧化物还原气体的脱硝活性。结果表明,担载PdO可以明显降低甲烷脱硝反应的温度并提高脱硝活性,当担载比例(PdO与半焦质量比)为1.5%时最适宜脱硝温度可降至约425℃;担载CeO2可以抑制积炭反应、提高催化剂的比表面积及孔容,担载比例(CeO2与半焦质量比)为2%时效果较好。在活性实验及电子显微镜表征的基础上,探讨了积炭的机理和主要影响因素的作用机制。     

管式致密透氧膜用于甲烷部分氧化制合成气的研究

采用钙钛矿型管式致密透氧膜反应器,在Ni/Al2O3催化剂上进行了甲烷部分氧化制合成气的实验研究,考察了进料气中甲烷的摩尔分数和反应温度对反应结果的影响,并对膜在反应条件下的稳定性作了分析.     

载体盐助分散Ni/Al_2O_3催化剂上甲烷部分氧化制合成气

用 TPR、TPD、TPMC(程序升温甲烷解离积炭 )和活性评价等方法研究载体盐助分散浸渍法与普通浸渍法制备的 Ni基催化剂对 CH4 部分氧化制合成气性能的影响 ,结果表明载体盐助分散浸渍法制备的催化剂其 Ni- O- Al间作用较强 ,分散度增加 2 6 % ,抗积炭能力增加 4 .4倍 .     

Ca~(2+)、Mg~(2+)在MCM-41离子交换制备镍基催化剂对合成气甲烷化的性能分析

煤制天然气符合煤炭清洁利用的发展要求,其中合成气甲烷化是关键步骤,而合成气甲烷化催化剂则是关键的核心。为了探索高效、稳定的合成气甲烷化催化剂,本文采用过量浸渍法制取镍基催化剂,并采用离子交换法在载体MCM-41加入碱土金属Ca2+、Mg2+探索对催化剂活性的影响。研究结果表明:在n(H2)∶n(CO)=3∶1、反应压力1.5 MPa、反应温度350℃及质量空速30000 h-1的反应条件下,碱土改性的Ni/Mg O-MCM-41催化剂CO的转化率为99%,催化剂选择性达到90.4%;在250℃时碱土改性催化剂表现出良好的低温活性,比Ni/MCM-41的活性高60%;碱土改性催化剂高温活性稳定,在550℃时活性测试未出现明显下降。经过一系列表征和分析可知:镍颗粒细小的分布在载体表面,与载体有强相互作用并且碱土助剂Ca2+、Mg2+阻止了镍颗粒的烧结。     

加压条件下两段法天然气催化氧化制合成气催化剂的改进

以α Al2O3为载体,在加压条件下,采用初湿浸渍法制备了镧助Ni/α Al2O3部分氧化重整催化剂和负载型钙钛矿型LCFM/α Al2O3燃烧催化剂,考察了反应温度、压力、CH4与氧配比等因素对两段法甲烷催化氧化制合成气性能的影响。结果表明,在两段法催化氧化制合成气工艺中采用LCFM/α Al2O3燃烧催化剂和镧助Ni/α Al2O3部分氧化/重整催化剂,能够消除反应热点,降低反应的危险性。当温度为1000℃及体系压力为2MPa时,甲烷转化率约为85%,CO和H2的选择性接近90%,与热力学平衡值十分接近;增加原料气中的氧含量,可以提高甲烷的转化率,但CO和H2选择性随之降低。     

Ce-SBA-15负载镍催化剂对甲烷二氧化碳重整反应性能研究

通过水热法合成了一系列Ce-SBA-15的介孔材料,并采取满孔浸渍法负载5%Ni(质量百分比),合成了不同的镍基催化剂.用X-射线衍射、透射电镜、N2物理吸附脱附、H2-程序升温还原等方法对其表征,考察了其甲烷二氧化碳重整制合成气的催化活性.结果表明:Ce进入了SBA-15的硅骨架,但Ce的掺入使孔道的孔径发生变化;CeO2的氧循环功能提高了催化剂的抗积碳性能;由于孔道的限域效应,活性金属的分散度随着铈含量的增加而增大,使催化剂活性提高.     

加压条件下两段法天然气催化氧化制合成气催化剂的改进

以α-Al2O3为载体，在加压条件下，采用初湿浸渍法制备了镧助Ni／α-Al2O3部分氧化-重整催化剂和负载型钙钛矿型LCFM／α-Al2O3燃烧催化剂，考察了反应温度、压力、CH4与氧配比等因素对两段法甲烷催化氧化制合成气性能的影响。结果表明，在两段法催化氧化制合成气工艺中采用LCFM／α-Al2O3燃烧催化剂和镧助Ni／α-Al2O3部分氧化／重整催化剂，能够消除反应热点，降低反应的危险性。当温度为1000℃及体系压力为2MPa时，甲烷转化率约为85％，CO和H2的选择性接近90％，与热力学平衡值十分接近；增加原料气中的氧含量，可以提高甲烷的转化率，但CO和H2选择性随之降低。     

CoCu-K/ZrO_2-Al_2O_3催化剂的制备及其在合成气制备低碳醇中的应用

通过真空浸渍制备了一系列修饰有ZrO_2的Al_2O_3负载的CoCu-K催化剂,考察了其在合成气制低碳醇反应中的催化性能.与未经ZrO_2修饰的催化剂和未添加碱金属K的催化剂对比,该催化剂显示了较高的原料转化率和低碳醇的选择性.采用加压固定床反应器对其合成气制低碳醇的催化性能进行评价.同时系统研究了温度、压力、空速等反应条件对该反应的影响.结果表明,催化剂在温度260℃,压力3 MPa,空速2400 h-1条件下具备最优的反应性能.     

透氧膜反应器内NiO/MgO催化甲烷重整反应的途径

在透氧膜反应器内对比分析了不加催化剂和添加 1 g 9% Ni/γ -Al2O3 催化剂的甲烷重整反应实验. 结果表明, 不加催化剂时甲烷相对较惰性; 而在催化剂的作用下, 甲烷重整活性得到了较大提高, 但是催化剂易积碳. 推测甲烷重整反应路径如下: 甲烷在催化剂活性组分上发生裂解, 产生氢和碳; 生成的氢与膜表面的氧反应生成 H₂O,从而使得膜表面侧氧分压下降, 透氧量增大. 通过设计不同 Ni 含量 NiO/MgO 催化剂下的甲烷裂解和甲烷重整反应实验, 验证了以上的反应机理模型.     

流化床制取CO的试验

在常压流化床装置上以CO2和O2为气化剂进行热态试验．在不同的运行条件下，以镇江铸造焦和华亭长焰煤半焦为原料进行了试验，考察了煤种、氧的体积分数和反应温度对CO产率的影响．结果表明，在相同操作条件下以长焰煤半焦为原料获得的产品气中CO体积分数大于85％，明显高于以铸造焦为原料获得的产品气中CO的体积分数；操作温度是影响CO2转化率的重要因素．     

流化床反应器内活性焦流动特性的模拟研究

本文基于双流体模型,对二维流化床反应器内活性焦在不同操作条件下的流体动力学特性进行了数值模拟研究。模拟结果发现,低气速高进料量条件下的管内压降最大,反应器内压降随管内固相容积份额的增加而增加。活性焦在反应器内的轴向固含率呈现出下浓上稀分布,证明了流化床内固相分布的不均匀特性。颗粒轴向平均速度受表观气速影响较大,流化床底部的颗粒速度较低,在气体夹带作用下沿床高方向逐渐增大。因此,设置合理的操作参数(表观气速和固体循环量),对提高流化床内的气固反应效率具有重要意义。     

流化床反应器内NO和N2O生成的影响因素分析

以流化床反应器为对象,通过数值模拟,研究过量空气系数、煤种及煤与生物质混烧对NO和N2O生成的影响。研究结果表明,流化床反应器燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和N2O,且NO和N2O随过量空气系数的增加而明显增加;NOx的生成量还和煤种有很大关系。煤的含氮量、煤中氧与氮的质量比和氢与氮的质量比都会直接影响NO和N2O的生成量。采用煤与生物质混烧的方法,羧基主要作用于中间产物HCN,从而减少NO和N2O的生成量。煤与生物质混烧可以降低燃烧过程中NO和N2O的排放。     

丙烯氨氧化生产丙烯腈工业流化床反应器的模型化

在对已有的流化床的流动参数和反应器模型化研究成果的基础上，提出了一个适用于有内构件的丙烯氨氧化制丙烯腈工业流化床反应器两相流动数学模型，在模型中的晕相采用平推流模型，乳浊相采用全混釜串联模型。经过一系列生产数据的检验，证明该模型能够准确描述不同生产负荷下反应器的行为。     

包埋硝化菌流化床处理温瑞塘河河水的中试研究

以快速去除温瑞塘河河水中的氨氮为目的,研究了包埋硝化菌流化床中试装置处理河水的特性.研究结果表明,在实验条件下,当进水氨氮平均值为6.15 mg/L时,氨氮平均去除率可达到45.50%,且转化产物基本上以硝酸盐氮为主.此外,中试装置对河水中的COD_Mn也具有一定的去除效果.包埋硝化菌流化床可以对河水中毒害性较大的氨氮进行快速转化,在城市河道的治理方面具有一定的应用前景.     

神府煤流化床低温氧化煤分子中活性基因的变化

对神府大柳塔2-2煤样在流化床反应器中进行氧化实验,并对氧化后的系列煤样进行了FTIR分析;讨论了氧化过程中煤分子结构中含氧官能轩、脂肪族及芳香族主要基团的变化规律。     

流化床上甲烷催化转化制合成气Ni/SiO2催化剂性能研究

考察了流化床上Ni／SiO2催化剂对甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整耦合反应的催化性能．研究了Ni负载量，反应温度、预还原温度对催化性能的影响．结果表明，镍基催化剂具有很高的初活性，但是在线反应6h后催化剂很快失活．TG、XRD和TEM分析结果显示高温下镍晶粒的聚集长大是催化剂活性显著下降的主要原因．     

管式固定床反应器中振荡操作研究

在单管固定床反应器中,研究了V_2O_5颗粒催化剂上邻二甲苯催化氧化反应过程振荡操作的特性。在反应器熔盐温度为362—366℃,空速为2000—3500h~(-1)范围内,以浓度、空速的方波形式,进行了周期操作特性的研究。结果表明,反应过程收率与振荡周期有关,在周期为40—100s时的振荡操作与同样条件的定态操作相比,可以提高反应过程收率3%,并能改善反应器操作特性。     

城市生活垃圾在流化床中的流动特性

为了建立城市生活垃圾在循环流化床中燃烧的模型,该文选取了几种生活垃圾的典型组分,通过冷态流化实验研究了它们在流化床中的流动特性。实验发现床料的作用使得不同垃圾流化特性趋于一致,保持在密相区运动;垃圾对床料的流化有抑制作用。该文选取聚乙烯塑料颗粒做为生活垃圾的代表,建立了床料与塑料类物质相互作用模型,定量地描述了床料对于塑料颗粒的作用,并以此为基础,探讨了塑料颗粒在循环流化床密相区内的运动规律。     

合成气直接制芳烃嵌入式Co@HZSM-5催化剂的研究

由于芳烃收率低、催化剂易积碳和反应条件苛刻等问题的存在，合成气直接转化制芳烃技术目前仍然面临很多挑战。采用分步晶化方法合成了嵌入式Co@HZSM-5双功能分子筛催化剂，并通过X射线衍射（XRD）、N₂物理吸附-脱附、扫描电子显微镜（SEM）、氨气程序升温脱附（NH₃-TPD）、氢气程序升温还原（H₂-TPR）以及热重分析（TG-DTA）等手段对催化剂的形貌、晶体结构、酸性、还原性能、积碳行为等理化性质进行了表征，随后在固定床反应器中对Co@HZSM-5催化剂进行了合成气直接催化转化制芳烃的反应性能评价。研究结果表明：嵌入式Co@HZSM-5分子筛催化剂相较于传统负载型Co/HZSM-5分子筛催化剂以及Co/SiO₂催化剂具有更多的酸中心和适宜的酸强度；同时，这种将活性金属纳米颗粒嵌入在分子筛晶体内部的特殊结构在保证活性相结构稳定的同时，还发挥了分子筛的择形限域效应。因此，嵌入式Co@HZSM-5催化剂可有效促进费托合成反应低碳产物的二次芳构化反应，提高芳烃的选择性，同时抑制长链烃类和积碳的生成。