基于非等温动力学的河道底泥负载钾基CO2吸收剂再生反应特性分析

通过扫描电镜和氮吸附表征手段,分析了苏州河河道底泥负载钾基新型CO2吸收剂的微观形貌、比表面积、孔径与孔容.在升温速率为1,5,10,15和20K/min条件下,对CO2吸收剂进行了模拟再生试验,获得了相关的再生特性参数,并利用非等温热分析动力学方法研究了吸收剂的再生反应特性.结果表明:吸收剂的再生反应起始温度为385.9~388.7K,终止温度为486.4~491.0K,最佳升温速率为10~15K/min,反应活化能为101.5~109.1kJ/mol;化学反应步骤是影响吸收剂再生的主要因素,活化能与指前因子之间的补偿参数a=0.517,b=-31.075,并给出了再生反应机理函数.试验所得结果为设计和运行CO2捕获工艺提供了基础数据.     

密闭环境内固体吸收剂循环净化CO2反应特性

选取LiOH、Ca(OH)2和钠石灰三种常用固体化学吸收剂,在密闭环境CO2循环净化模拟装置上开展了CO2循环净化实验研究.三种吸收剂均有吸收CO2的作用,且均存在一个较优空速值,分别为110400、38700和40500 h-1,在该空速值条件下将体积分数2%左右的CO2吸收至0.03%左右所需反应时间最短,反应速率最大.通过函数拟合和数学分析,得出实验条件下三种吸收剂反应速率与CO2质量浓度的关系式以及最大反应速率的排列次序.进一步的分析表明,三种吸收剂在较优空速值条件下的CO2吸收速率均能达到相关标准的要求,可以实际应用于密闭环境内CO2净化,且密闭环境中CO2体积分数理论上会在一定的中间值附近波动.     

不同温度下钙基吸收剂煅烧反应动力学中的补偿效应

采用自建的热重分析仪进行分析纯CaCO3和石灰石2种不同钙基吸收剂煅烧分解的热重实验,得到温度对2种钙基吸收剂煅烧反应动力学参数的影响规律,考察动力学参数间的补偿效应.研究结果表明:分析纯CaCO3和石灰石煅烧反应动力学参数随煅烧温度变化而变化,二者的变化规律并不相同;但是各自的表观活化能和指前因子随温度的变化规律相似,存在动力学补偿效应.通过对反应性指数、反应速率常数以及补偿线差异的分析,得出补偿线的高低可以成为判别不同钙基吸收剂分解快慢的一个依据.     

醋酸调质钙基吸收剂的循环碳酸化特性

提出了采用醋酸溶液调质石灰石和白云石的方法来提高它们在循环煅烧-碳酸化过反应过程中吸收CO2的能力.在不同反应条件下分别研究了石灰石和白云石的醋酸化产物醋酸钙和醋酸钙镁在循环煅烧-碳酸化过程中的碳酸化转化率.结果表明:碳酸化温度在600～700℃时,醋酸钙和醋酸钙镁的转化率分别明显高于石灰石和白云石,经过15次循环和20次循环后其碳酸化转化率分别可达0.54和0.6.当煅烧温度从920℃增加到1 050℃时,醋酸钙和醋酸钙镁转化率和抗烧结性能明显优于石灰石和白云石.随着碳酸化气氛中CO2浓度的增加,醋酸钙和醋酸钙镁转化率的增量小于石灰石和白云石.存在最佳的粒径范围使醋酸钙和醋酸钙镁的碳酸化能力最大.虽然醋酸钙镁的碳酸化转化率高于醋酸钙,但单位质量煅烧后的醋酸钙的CO2吸收量大于醋酸钙镁.     

改性镍基催化剂在天然气、CO_2重整反应中的反应条件

为适应工业化的需要研制出一种镍负载催化剂 ,对此催化剂在天然气、二氧化碳转化反应中的反应条件进行试验 ,其中包括反应温度、反应压力、空速、还原温度、原料气配比。     

肝再生增强因子对HepG2细胞Na+,K+-ATP酶的影响

用四甲基偶氮唑盐比色法(MTT法)检验重组肝再生增强因子(ALR)对人肝母细胞瘤细胞系(HepG2)细胞的增殖作用,无机磷比色法测定细胞Na, K -ATP酶的酶活,蛋白质免疫印迹分析Na ,K -ATP酶的磷酸化情况.体外实验结果表明,重组ALR能促进HepG2细胞增殖.ALR可提高HepG2细胞Na, K -ATP酶酶活,符合M ichaelis-M enten方程作用机制,ALR提高了细胞Na, K -ATP酶的转化效率,vm ax由(0.84±0.11)μmol/(mg.m in)上升到(1.68±0.07)μmol/(mg.m in)(P<0.01,差异极显著),而Km则由(23.54±0.12)mmol/L变为(20.86±0.13)mmol/L(P>0.05,差异无显著性).丝氨酸/苏氨酸残基磷酸化是酶活提高的关键因素.蛋白质免疫印迹分析也证实:ALR对Na, K -ATP酶磷酸化的影响属于剂量-时间依赖型.     

改性镍基催化剂在天然气、CO2重整反应中的反应条件

为适应工业化的需要研制出一种镍负载催化剂,对此催化剂在天然气、二氧化碳转化反应中的反应条件进行试验,其中包括反应温度、反应压力、空速、还原温度、原料气配比.     

MEA/DEA化学法捕集电厂烟气CO2系统再生能耗分析

基于胜利电厂4万t/a烟气CO2捕集和纯化系统的设计与运行情况,推导出化学法CO2捕集工艺系统再生能耗的计算公式,分别探讨了吸收装置性能、吸收剂性质和贫富液换热器性能对再生能耗的影响,比较了MEA与DEA两种吸收液的再生能耗随吸收液浓度、可再生度以及贫富液换热器性能的变化规律.分析结果表明:在一定质量浓度极限内,提高吸收剂溶液的浓度可以降低再生能耗;通过对吸收剂进行适当配比,也可以有效降低再生能耗;提高富液的再生度可以降低再生能耗;提高贫富液换热器的性能在一定程度上可以降低再生能耗,但是投资成本也相应增加,应在投资成本和再生能耗之间选择一个优化的贫富液换热器的性能值.     

气相质谱法研究 Fe 与 CO2-- CO 氧化反应动力学

采用气相质谱在线监测反应气体成分变化的方法,研究了1273~1473 K 范围内,不同比例 CO2- CO 混合气体对铁片恒温氧化的反应动力学.结果表明,氧化反应速率与二氧化碳分压呈线性关系,反应速率常数随 CO2/ CO 体积比值增大而减小,铁片氧化反应的表观活化能为(137.7±15.8) kJ·mol -1.该方法得到的结果与文献相比较,结果是可靠的,表明该方法可以用来在线研究气-固反应的动力学.     

CO2置换法开采天然气水合物反应动力学研究*

针对CO2置换开采天然气水合物研究中存在的反应速率测定难等问题,设计了两组模拟实验分别研究多孔介质中CH4水合物的生成和CO2置换CH4的效率,两组模拟实验分别是：（1）多孔介质中CH4水合物的生成模拟实验;（2）CO2从水合物中置换CH4气体模拟实验。通过两组模拟实验,测定了参与生成水合物的CH4的物质的量和置换反应的置换率及反应速率,并分析了置换反应机理。结果表明：置换反应的置换率为70.63%,平均速率为0.0013 mol/d,且随着置换反应的进行置换速率快速下降。因此,CO2置换开采天然气水合物的反应在动力学上是可行的,其置换效率较高,但置换速率较慢。     

台湾在二氧化碳捕获及再利用中的技术研究状况

二氧化碳减量技术包括捕获、封存及再利用技术,是目前国际上亟待发展的减量技术的研究状况.阐述了近年来台湾致力于研发各项减量技术的研究状况,希望通过能源计划将针对化学吸收法、物理吸附法、超重力旋转填充床技术、化学循环程序、CO2转化技术等对台湾未来CO2减量提出一整合性技术.除了基础减量技术的研发之外,国科会通过能源计划整合产学研各界资源,共同开发CO2补获及再利用技术,并建立示范工厂,成为台湾CO2减量的重点技术平台.     

能源可持续发展的CO2捕集和利用的新方法

概述了与能源利用相关的CO2捕集、分离、转化和利用,认为二氧化碳的捕集和分离技术是实现能源系统中二氧化碳减排的关键.美国能源部的研究表明,目前利用醇胺溶液吸收二氧化碳的商业化技术能耗很高,占分离二氧化碳费用的三分之二.本文介绍一种新的设计理念"分子筐(MBS)",即采用固体吸附剂作为捕集和分离二氧化碳的新途径."分子筐"二氧化碳吸附剂是一种纳米多孔吸附剂,具有从混合气体中高选择性、高效吸收二氧化碳的能力.例如,由有机高分子复合材料和介孔分子筛如MCM-41和SBA-15组成的纳米多孔材料就是一种"分子筐"二氧化碳吸附剂.MBS吸附剂可以实现常压、20～100℃条件下、烟道气和其他气体中二氧化碳的高选择性、高效脱除.MCM-41和SBA-15分子筛孔道中加入PEI后其二氧化碳吸附能力和分离选择性大幅提高,用这种方法得到的吸附剂对二氧化碳来说像一个"分子筐".模拟烟道气组成条件下,测定湿度对二氧化碳吸附分离性能的影响,发现MCM-41-PEI吸附剂对湿烟道气中二氧化碳的吸附能力强于干烟道气.二氧化碳的捕集过程简易,吸附剂的再生只需使用气体吹扫或75～100℃的真空即可实现.循环实验表明MBS-CO2吸附剂具有优异的再生性能及稳定性.使用MBS吸附剂,从烟道气中捕集二氧化碳可自由选择溶剂,使吸附系统更加高效、经济、环境友好."分子筐"二氧化碳吸附剂的研究思路亦可用于混合气体中H2S的分离及CO2、H2S的同时分离.本文亦通过分析表征手段对"分子筐"二氧化碳新型吸附剂的工作原理进行了探讨,也对二氧化碳的利用及转化为液体燃料的途径进行了讨论.     

氨基官能化的扩孔MCM-41复合材料吸附捕集CO_2

制备了扩孔的介孔氧化硅MCM-41,然后以其为载体,通过化学接枝法将3-[2-(2-氨基乙基氨基)乙基氨基]丙基-三甲氧基硅烷嫁接到其介孔结构中,制备了氨基官能化的介孔氧化硅复合材料.通过N2吸附脱附实验、红外光谱、热重分析等手段对氨基官能化前后扩孔MCM-41的物理化学属性进行了表征,然后考察了复合材料对CO2的吸附捕集性能.结果表明:与单纯扩孔MCM-41相比,氨基官能化的扩孔MCM-41复合材料的比表面积、总孔容及孔径均减小;同时,所制复合材料对CO2的吸附量明显增大(两者的CO2吸附量分别为28 mg/g和76 mg/g),且在循环CO2吸附脱附实验中呈现出优异的稳定性.     

真空变压变温耦合吸附过程捕集烟道气中CO2的研究

研究了用六步真空变温变压耦合吸附工艺(VTSA)捕集烟道气中CO2的过程。考察了不同再生温度和压力下用VTSA工艺分离CO2的效果。在压力为10kPa和温度为423K的再生条件下,烟道气中CO2的纯度由15.0%增至93.4%,同时具有95.4%的回收率。对六步VTSA工艺过程进行了模拟,并通过实验结果对模型进行验证。最后模拟了一个不包含降温过程的五步VTSA工艺,以提高吸附剂的产率。     

CaO/MgO和CaO/Ca9Al6O18吸收CO2的循环反应特性研究

钙基吸收剂是CO2捕集技术中常用的吸收剂,但随着循环次数的增加,天然钙基吸收剂循环反应特性下降明显.采用葡萄糖酸钙(Ca(C6H11O7)2)与葡萄糖酸镁(C12H22MgO14)及L-乳酸铝([CH3CH(OH)COO]3Al)作为前驱物,通过湿法混合的方法处理,制得了5种新型钙基吸收剂,试验研究了其吸收CO2的循环吸收能力及循环稳定性,分析了吸收剂组分、煅烧温度、煅烧气氛等条件对新型吸收剂循环反应特性的影响规律.研究结果表明,选用此前驱物制备的吸收剂,其循环反应特性明显高于传统的钙基吸收剂;其中,CaO/MgO(75wt%/25wt%)吸收剂具有最好的循环吸收能力,CaO/Ca9Al6O18(75wt%/wt25%)吸收剂具有最好的循环稳定性.通过研究煅烧条件对这两种吸收剂循环反应特性的影响,得到:850℃时,吸收剂表现出最佳的反应特性,而随着温度的升高,吸收剂的循环吸收能力有所下降;煅烧气氛对吸收剂循环吸收特性的影响与煅烧温度有显著的关系.     

稻壳灰负载K_2CO_3催化制备生物柴油

以廉价的稻壳(RH)为原料,制备了K2CO3负载稻壳灰(RHA)的固体碱催化剂,用于催化制备生物柴油.利用X-射线衍射(XRD)、N2吸脱附、X射线能谱(EDS)对催化剂的结构进行了表征,并考察了K2CO3负载量、催化剂用量、反应物的醇油摩尔比和反应时间等因素对生物柴油产率的影响以及催化剂的可重复性使用.实验结果表明:稻壳在800℃下焙烧后制备的K2CO3/HRA催化剂,当K2CO3负载量为50%、催化剂用量为16%、醇油摩尔比为12∶1、在60℃下反应70,min后,生物柴油产率为92.6%.催化剂在重复使用5次以后,生物柴油产率降至66.8%,主要原因是催化剂中K元素的流失.     

海底沉积物层内CO2泄漏渗流与水合耦合规律研究

为了探讨CO2在海底沉积物层内的泄漏渗流与水合耦合规律,将Darcy定律与水合物生成动力学方程通过质量守恒方程耦合,构建了描述海底沉积物层多孔介质中CO2泄漏渗流与水合物生成相互影响的动态演化数学模型。采用数值模拟方法研究了不同温度下多孔介质体系中CO2水合物饱和度随时间和空间的变化规律,以及CO2水合物生成对海底沉积物层渗流特性参数的动态影响。结果表明:在海底沉积物层水合区的泄漏口处,CO2水合物生成较为迅速,15a内,由于CO2水合物的生成、生长和积聚,导致近泄漏口处渗透率减小近2个数量级,由初始值1.0×10-12 m2减小到6.5×10-14 m2,有效孔隙度由初始值0.3减小到0.209 5,降幅达30%,形成了超低渗透的CO2水合物盖层;海底沉积物层水合区的温度越低,CO2水合物的饱和度越低,使得更多的游离CO2渗流泄漏入远场,当沉积物层温度为281K左右时,远场处受泄漏影响最小,CO2的饱和度也最低。     

控制温室气体的革新技术——能源与环境相容协调的系统集成创新

二十世纪九十年代以来,全球气候变暖,灾难性的气候现象频繁发生,这主要归因于温室气体(主要为二氧化碳CO2)引发的温室效应。探索可行的CO2控制技术路线是本世纪能源与环境科学的一个主要议题。为此,要探索控制温室气体的一体化理论与开拓相关的新技术。本文分析了控制CO2的技术难点,指出了CO2控制应在能源系统革新上寻找潜力和突破口。本文剖析了能源系统集成新机理,提出了CO2控制一体化系统——燃烧与CO2分离一体化系统、清洁燃料生产与CO2分离一体化系统,以及适合我国国情的控制CO2的全国能源网络技术路线图。     

硫酸化的SBA-15负载Cr2O3催化剂上丙烷CO2氧化脱氢

合成了一系列表面经硫酸铵处理的SBA-15负载Cr2O3催化剂,研究了这些催化剂对于丙烷CO2氧化脱氢反应的活性．结果发现,载体表面硫酸化后催化剂的活性大大增加．表征结果表明催化剂活性的提高与硫酸化后催化剂表面含有较多量的Cr^6 有关,而与表面酸性的增强无关．但载体表面硫酸化后由于积碳严重,催化剂的失活也随之加快．