费托合成制取高端润滑油基础油的研究

以合成气（CO＋H2）为原料,采用钴基催化剂进行费托合成反应制取高端润滑油基础油。目前费托合成主要用于煤间接液化合成燃料油,相比之下,通过费托合成制取润滑油基础油等高端化学品表现出更为可观的市场前景。本文通过对比费托合成工艺,进一步说明制取高端润滑油基础油的优势。     

串行流化床生物质气化费托(FT)合成的模拟

文章以生物质稻秸为研究对象,利用Aspen Plus软件建立了串行流化床生物质合成气费托(FischerTropsch,FT)合成的模型,研究了不同反应条件包括气化温度、气化压力、气化过程水蒸气与生物质的比率(m(S)/m(B))、合成气中n(H_2)/n(CO)、合成温度以及合成压力对合成工艺的影响。结果表明,采用蛋壳型钴基催化剂,对于制费托合成油为目的的串行流化床生物质气化系统,用于费托合成的适宜工况条件为:建议气化温度850℃左右,气化压力0.1MPa,m(S)/m(B)约为0.4,合成气中n(H_2)/n(CO)保持在2.0~2.1之间,合成反应温度取220℃为佳,反应压力选取2.0MPa左右。在此工况下,每kg稻秸可以获得约为0.54mol的费托合成油。     

无声放电和电晕放电转化温室气体比较研究

在无声放电和电晕放电条件下 ,研究了温室气体甲烷和二氧化碳的转化特性 .实验结果表明 ,甲烷和二氧化碳在不同放电形式下反应得到不同的产物 .甲烷、二氧化碳电晕放电反应的主要产物是合成气 ,无声放电反应的产物包括合成气、烃、含氧化物和高聚物等 ,类似于Fischer- Tropsch合成的产物 ,但分布不符合 Schulz- Flory方程 .在实验条件下 ,电晕放电反应体系的能量产率是 2 .2 6 mol/ (k W· h) ,无声放电反应体系的为 0 .34 mol/ (k W· h) .输入功率对等离子体反应影响较显著 ,甲烷和二氧化碳转化率随体系输入功率的提高而很快增加 .将 13X分子筛催化剂引入无声放电反应 ,提高了烃类产物选择性 ,抑制了炭黑和高聚物的生成 ,但甲烷和二氧化碳转化率分别由 6 4.3%和 5 5 .4%降低至 5 1.6 %和 41.7% ,合成气的H2 / CO比由 1.7降至 1.4     

蒙古国煤水蒸气气化制合成气及其热力学特性

对来自蒙古国不同地区的4种煤样的水蒸气气化性能进行系统研究,考察了4种煤样水蒸气气化合成气的组成与生成规律;讨论了热力学平衡对4种煤样气化反应的影响。研究发现,巴嘎诺尔煤(BN)、纳赖呼煤(NL)和阿拉格陶盖煤(AT)的水蒸气气化反应性能明显高于塔本陶勒盖煤(TT)。BN、NL和AT煤可通过水蒸气气化反应制高H2含量、低CO含量的合成气,而TT煤水蒸气气化合成气中CO的含量相对较高。造成这种现象的原因是BN、NL和AT煤气化过程中水煤气变化反应(WGSR)进行的较为彻底,消耗了煤与水蒸气直接气化反应所生成的CO,生成更多的H2,而TT煤WGSR进行程度较低,故其合成气中CO含量较高,因此认为热力学平衡是造成不同种类蒙古国煤水蒸气气化特性存在差异的重要因素。     

基于OH-PLIF技术的合成气燃烧速度

为了解合成气燃烧特性,采用高精度光学测量技术PLIF,研究了不同生物质气化合成气在不同当量比下的燃烧火焰结构、OH基浓度以及火焰传播速度。采用CHEMKIN软件模拟计算了相同工况下合成气火焰传播速度,对引起温度变化和OH基浓度变化的原因进行了化学动力学分析。研究结果表明,合成气中CO含量的增加会使火焰整体结构变小,但对内焰影响程度不大,而H2含量的增加会增大火焰的传播速度。合成气燃烧过程中主要影响OH基生成的是R36:CO+OH=CO_2+H、R43:H+O2+M=HO_2+M和R45:H+HO_2=2OH这3个基元反应。     

Al2O3-TiO2复合氧化物负载的钴基催化剂光热费托合成性能研究

选用Al₂O₃和TiO₂的复合物作为催化剂的载体,通过浸渍法合成了不同TiO₂含量(0%,5%,10%,15%)的负载型钴基催化剂,采用XRD、TEM、TPR、BET、UV-Vis、XPS、CO-TPD等技术对催化剂进行了表征,并考察了其光热催化费托合成性能。结果表明,含量较少的TiO₂是激发光催化反应的决定因素,引入紫外光照能够激发光生电子从TiO₂向金属钴转移,有利于反应物CO分子的解离活化,致使CO转化率大幅提升。产物分布方面,抑制产生CO₂,促进低碳数烷烃生成。当TiO₂含量为5%时,光照引起的CO转化率提升幅度最高,可达68.8%。此研究有助于理解光热催化费托反应体系中催化剂构效关系和反应过程。     

浅析费托合成技术与反应的影响因素

随着我国对生物质液体燃料需求量的不断增加,而已有的生产能力已经不能满足需要,在这样的背景下,研发生产该液体燃料的新技术也就显得尤为重要。本文就费托合成技术进行分析,首先简单介绍了费托合成,包括其化学反应机理以及费托催化剂的失活与预处理,在此基础上进一步分析了费托催化剂的研究进展。之后论述了费托合成反应器工艺,文章的最后就影响反应的因素进行了一一分析,包括反应温度、反应压力以及气速等。费托合成技术之所以能够被广泛应用于各个领域,这主要是因为人们可以通过调控催化剂来适应不同的生产要求,而得到不同的产物,比如汽油、柴油或石蜡等。     

ZrO2改性Co-Ru/γ-Al2O3催化剂F-T合成的本征动力学

根据费-托(F-T)合成的表面碳化物机理,推导出合成气反应的8个动力学模型.利用固定床微分反应器对ZrO2改性Co-Ru/γ-Al2O3催化剂在473 K和458～498 K下的F-T合成动力学进行了研究.结果表明:473 K时,H2完全解离,吸附态CO加氢生成甲酰(HCO),HCO加氢生成表面C,同时氧以水的形式脱除(模型6),实验结果最吻合.在473K时,反应速率表达式为:-dNCO/dw=kpCOp1/2H2/(1 1.499p1/2H2 1.609pCO 2.541p-1/2H2pCO)2,k为99.83 mmol/(h·g·MPa1.5).通过实验数据对模型6的非线性回归,对反应活化能、吸附活化能等进行了估算,活化能为68.34 kJ/mol.     

气体放电等离子体直接转化CH4和CO2制备高碳烃研究

针对温室气体CH4和CO2化学利用,提出介质阻挡气体放电等离子体化学转化方法,将CH4,CO2直接转化为高碳烃,并副产一部分合成气.实验表明,介质阻挡气体放电CH4和CO2反应烃类产物类似于常规催化的Fischer-Tropsch(F-T)合成,包括气态烃、液态烃和高聚物,但产物分布不符合Flory-Schulz分布.研究讨论了分子筛在抑制等离子体聚合物和炭黑生成方面的作用,讨论了CO2进料对CH4转化制高碳烃的影响,指出适宜进料CH4/CO2比在2/1至3/1范围内.     

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。     

F-T合成中速率控制步骤的Mont Carlo模拟研究

以碳化物机理为基础,以UBI-QEP方法获得基元反应的活化能垒,以过渡状态理论估算基元反应的指前因子,用Monte Carlo模拟研究了脱氧反应对F-T合成的影响。计算结果表明不同的H2O、CO2生成速率影响了表面H/CO,从而影响了F-T反应的活性及选择性。     

煤制油尾气脱碳处理工艺的原理分析

煤制油技术是以煤炭为原料,通过一系列的化学加工过程中生产油品以及石油化工产品的一项技术,煤制油技术的应用在一定程度上缓解了我国对石油的需求。但是在煤制油生产过程中,在费托反应器中生成气体中含有大量CO2。为了不影响后续工序的使用,必须对煤制油合成尾气进行脱除CO2处理。该文详细分析研究了目前合成尾气脱碳处理的几种工艺原理,希望能够促进我国煤制油尾气脱碳处理技术的发展进步。     

干煤粉分级气流床的气化特性

针对根据无焰氧化技术设计的分级气流床气化炉,运用试验和数值模拟计算的方法对干煤粉在炉内的气化过程进行研究,分析不同进料方式及氧碳摩尔比对合成气中CO,H2和CO2体积分数、合成气热及碳转化率的影响.研究结果表明:实验结果与模拟结果基本吻合;相同进料方式下随着氧碳摩尔比的增大,合成气中CO和H2体积分数、合成气热先增大后减小,而CO2体积分数和碳转化率一直上升;相对于另外2种进料方式,三层喷嘴进料方式能使炉内温度场更均匀,平均温度提高,气化强度增加,由此表明气化炉结构和进料方式使炉内实现了基于无焰氧化技术煤粉空间气化反应的基本特征;同时,氧碳摩尔比最佳范围为1.0～1.1.     

ZrO_2改性Co-Ru/γ-Al_2O_3催化剂F-T合成的本征动力学

根据费-托(F-T)合成的表面碳化物机理,推导出合成气反应的8个动力学模型。利用固定床微分反应器对ZrO2改性Co-Ru/-γA l2O3催化剂在473 K和458~498 K下的F-T合成动力学进行了研究。结果表明:473 K时,H2完全解离,吸附态CO加氢生成甲酰(HCO),HCO加氢生成表面C,同时氧以水的形式脱除(模型6),实验结果最吻合。在473K时,反应速率表达式为:-dNCO/dw=kpCOp1H/22/(1 1.499p1H/22 1.609pCO 2.541p-H2 1/2pCO)2,k为99.83 mm o l/(h.g.M Pa1.5)。通过实验数据对模型6的非线性回归,对反应活化能、吸附活化能等进行了估算,活化能为68.34 kJ/m o l。     

亚乙烯基自由基与氧分子反应机理的计算

应用量子化学密度泛函理论（DFT）对亚乙烯基自由基（.C2H2）和3O2的反应历程进行计算,在B3LYP/6-311＋＋G（d,p）基组水平下优化了过渡态,中间体和产物的几何构型,并对其振动频率和零点振动能（EZPV）进行计算.结果表明,该反应是一个复杂反应,反应物3O2进攻.C2H2的边端C形成了加合产物H2CCOO（INT1）,由H2CCOO经过不同的反应通道得到了不同的产物P1（CH2＋CO2）,P2（CH2CO＋O）,P3（CH2O＋CO）,P4（HCO＋HCO）,P5（H＋CO＋HCO）,与实验所得的反应产物一致.H2CCOO（INT1）通过异构化生成的H2CC（O）O（INT2）,以及进一步生成的H2C（O）CO（INT4）是反应能够进行并生成P3,P4,P5的关键.P1为主要产物,而生成产物P3,P4,P5的多条通道中也存在主要反应通道.     

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。     

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。     

气冷-水冷串联式大型甲醇合成反应器性能模拟

应用CO、CO2加氢合成甲醇反应双速率动力学方程,以甲醇和CO2为关键组分,建立了气冷-水冷串联式大型甲醇合成反应器数学模型.气冷和水冷反应器均采用一维拟均相数学模型.对1.2×106t/a甲醇合成反应器进行了模拟计算,得到了水冷和气冷反应器催化床层中的温度及各组分浓度分布.并讨论了水冷式反应器入口温度、沸腾水温度以及操作压力对反应系统的影响.     

大气压DBD甲烷二氧化碳转化方法研究

在不使用催化剂,吸收剂的环境友好条件下,利用大气压介质阻挡强电离放电加速电子及激励气体分子方法,将CH4和CO2气体激发、电离和离解成CH3,CH2,CH,H,CO,O,OH等活性粒子,并在非平衡等离子体反应器内重新组合,生成合成气、气态烃及含氧有机物醇、酸等有价值产物,甲烷的转化率高达60%以上,二氧化碳或氮气的加入使甲烷的转化率有明显提高,甲烷与二氧化碳反应气的最佳体积比为3/1.当甲烷体积分数为75%时,可得到H2/CO摩尔比为3的高质量的合成气,收集到的液体产物主要有醇、酸和水等.     

三相床甲醇合成过程Ⅰ.富CO合成气甲醇合成宏观反应动力学

以液体石蜡为液相介质,在富CO合成气条件下研究了C302铜基催化剂上CO、CO2加氢合成甲醇的宏观反应动力学,得到了相应的动力学模型,通过对模型进行比较,认为在CO浓度较高的情况下,幂函数模型优于Langmuir-Hinshelwood模型.实验结果表明,催化剂和液相介质在富CO合成气条件下表现出良好的适应性.