黄铜矿制备铜基催化剂催化甲醇水蒸气重整制氢的研究

以黄铜矿为原料,采用高温焙烧处理制备铜基催化剂用于催化甲醇水蒸气重整制氢反应,借助X射线粉末衍射仪、场发射扫描电子显微镜、H₂程序升温还原、甲醇水蒸气重整制氢试验以及原位漫反射傅里叶变换红外光谱仪等对所制催化剂进行表征。结果表明,改变焙烧温度可调节铜基催化剂中铜位点的配位结构,黄铜矿在800℃下焙烧所得催化剂的催化性能最佳。     

污泥微波热解过程中CaO,ZnCl_2和水蒸气对富氢气体生成特性的影响

在单模微波反应炉中进行了污泥高温微波裂解试验,考察了CaO,ZnCl2和水蒸气对H2,CH4,CO2和CO污泥热解气组分的影响规律及影响机理.研究结果表明,在800~950℃高温条件下,引入CaO或者ZnCl2均能促进热解气中H2体积分数的提升.当CaO和DS(干基污泥)质量比从0增至1∶4时,H2的体积分数从34%提升至39.5%,然而,进一步提高CaO和DS的质量比对H2体积分数的影响并不显著.ZnCl2的效果较CaO更为显著,当ZnCl2和DS质量比从0增至1∶2时,H2的体积分数从34%提升至47.5%.高温微波热解过程中引入水蒸气有利于富氢气体的生成,在800~950℃条件下,引入0.69g/min的水蒸气时,H2体积分数达到50%,提高了49.2%.研究还表明,CaO或ZnCl2与水蒸气进行联合催化气化时,在促进富氢气体生成方面优于催化剂或水蒸气单独作用下的效果.     

Co-Mo_2C/AC催化剂催化甲醇水蒸气重整的性能

本文研究Co掺杂Mo_2C/AC(AC为活性炭)催化剂的催化甲醇重整制氢性能。利用粉末X线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪和扫描电子显微镜(SEM)对Co掺杂Mo_2C/AC催化剂进行分析表征。结果表明:适量Co的掺杂可以提高甲醇水蒸气重整后产物中H_2的含量和甲醇转化率,掺杂1%Co时催化剂活性最高。在焙烧温度为725℃,负载量为10%时,催化甲醇水蒸气重整制氢效果最佳。当反应温度为450℃,甲醇溶液质量分数10%,液时空速为2 h-1时,甲醇转化率接近100%,催化产物中H2约占70%,CO控制在1%左右。     

镍基催化剂上焦油组分裂解反应研究

以甲苯为煤焦油模型化合物,研究了镍基催化剂对焦油组分催化裂解反应特性的影响.采用浸渍和分步浸渍的方法制备了Ni/Al2O3和Ni/MgO-Al2O3两个系列镍基催化剂,考察了催化剂组成(Ni含量、MgO含量)、反应条件(温度、空速、水蒸气含量)对焦油组分催化转化的影响.结果表明:Ni含量在0.2％左右时,Ni/Al2O3具有较高的催化活性,催化剂的活性随着Ni含量的继续增加而下降,作为助催化剂的MgO可以减少催化剂表面积炭.高温有利于H2和CO的生成,但不利于CH4的生成.水/甲苯比是影响焦油催化裂解的重要因素,较高水/甲苯比有利于H2的产生,而不利于CO和CH4的生成.     

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.     

源头提质的高热值垃圾制衍生燃料热解产气特性

基于江苏省甪直镇城市生活垃圾源头提质后的高热值组分经过分选、破碎等工艺压制成RDF燃料,利用高温管式炉进行RDF热解实验,研究热解终温、物料配比、催化剂、温升速率和添加辅料等影响因素对RDF的热解燃料气的影响。研究结果表明:热解终温增大,热解效率及气体转化率都增大,温度越高,热解气中H2体积分数增大CO体积分数先减小后增大,CH4体积分数先增大后减小,CO2体积分数减小;随着RDF中生物质含量减小,生活垃圾含量增大,半焦及热解气先增大后减小;添加污泥的RDF热解效率及气体转化率分别增加2.85%和2.62%,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小;添加催化剂DHC-32的RDF热解气中H2体积分数大幅增加,CO2体积分数减小。快加热方式热解气产率增大,CO和CH4体积分数增大,CO2体积分数减小。     

环境温度对甲醇/汽油发动机冷起动排放影响的研究

在一台4缸进气道喷射汽油机上,研究了环境温度在从15℃下降到-25℃的过程中,4种甲醇汽油混合燃料低温冷起动的排放特性.结果表明:在试验环境温度下添加甲醇均能显著减少冷起动阶段HC和CO的排放.在冷起动过程中,HC的平均排放随着环境温度的降低而呈指数增加;随着甲醇添加比的增大,HC排放的增加量逐渐减小,当甲醇的体积分数超过30%时,HC排放减少得并不明显.CO平均排放随环境温度的变化趋势与HC有所不同,当环境温度从5℃下降到-7℃时,CO排放增加了约10倍,随着温度的继续下降,CO排放变化不大.甲醛和甲醇非常规排放随着甲醇添加比的增大而增加,随着环境温度的降低而增加.     

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。     

纳米蛋壳型Ca-Pd/SiO2催化剂的催化性能

在高压微反催化剂考评装置上,研究了自制的纳米蛋壳型Ca-Pd/SiO₂催化剂用于CO加氢合成甲醇的工艺条件,考察了催化剂的还原温度、反应温度和反应压力等因素对催化性能的影响。实验结果表明,该催化剂应用于CO加氢合成甲醇反应最适宜的还原和反应条件为：还原温度400℃,反应压力5MPa,反应温度300℃。在此工艺条件下,该催化剂呈现良好的活性和选择性,其活性为48.14mmol/(mol·s),选择性为92.93%。     

氧气高炉循环煤气加热过程中的析碳行为

以氧气高炉循环煤气加热工艺为背景,在实验室条件下研究了CO和H2体积分数较高的煤气加热时的析碳行为.实验结果表明,温度和CO2体积分数是影响析碳反应的重要因素.在300~700℃范围内,当温度低于500℃时,析碳反应速度随温度的升高而增加;当高于此温度时,反应速度随温度的升高而下降.析碳反应包括CO分解析碳反应以及CO和H2的混合析碳反应.对比热力学理论与实验现象分析了析碳过程中以上两个反应可能起到的作用.采用扫描电镜,从微观结构上观察了500~700℃时加热过程中析出碳的形态并研究了析碳行为.另外,随着CO2体积分数的增加,析碳反应速率逐渐降低.在500℃和600℃时,CO2体积分数的增加对析碳行为有较大抑制作用,尤其在500℃时这种抑制作用更加明显.     

直接合成二甲醚催化剂Cu-Zn-Al-Fe/HZSM-5的研究

采用水热法合成Cu-Zn-Al-Fe催化剂,使用HZSM-5作载体,考察了硝酸盐溶液浓度、老化温度、Fe含量对催化剂的影响.对制备的催化剂进行了SEM,BET,FT-IR和XRD检测.在4MPa,260℃,H2和CO2体积分数比为3的条件下,由二氧化碳加氢直接合成二甲醚(DME).结果表明:硝酸盐质量分数为10%,老化温度为150℃时制备的催化剂粒径最小,约500 nm,比表面积达200.6m2/g.在Fe的质量分数为5%时CO2的转化率达41.4%,DME的选择性达45.2%.     

Ru基化合物催化制氢的研究进展

氢的存储是车载燃料电池发展的关键环节。甲醇在室温下呈液态并且储氢量达12.6wt%,然而分解甲醇制氢需要较高的温度(超过200℃)和压强(25~50bar)。最近研究者报道了利用单核钌(Ru)基化合物作催化剂,在常温常压条件下可以将甲醇分解成CO_2和H_2;利用双核Ru基化合物作催化剂,可以将多聚甲醛或甲醛与水的混合溶液有选择性地脱氢生成H_2和CO_2,但是关于Ru基化合物微观层次的催化机制还需要进一步研究。本文综述了不同配体构型和不同种类配体对催化剂活性的影响及其脱氢路径,以及催化剂的催化活性和溶液的pH值之间的关系,阐明如何改进现有单核Ru基钳型化合物和双核Ru基化合物催化剂的性能,设计催化活性更优良的新型催化剂。     

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.     

入口气组分对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程的影响

考察了Ni--Yb/γ--Al2O3(Ni 16%,Yb 5%,质量分数)催化剂,入口气中添加不同组分(CO2、H2和CH4)对柴油低/高温水蒸气重整过程中转化率及重整率的影响,以及添加CO2入口气对质子交换膜燃料电池柴油水蒸气重整制氢流程中后续的CO水气变换和深度去除CO过程的影响.结果表明:入口气中添加CO2或H2进一步提高了柴油在低温(400～500℃)水蒸气重整反应中的转化率(95%),能够为后续的高温(550～750℃)水蒸气重整过程提供CH4代替柴油作为重整原料,从而显著抑制了积碳.入口气中添加H2对高温水蒸气重整有抑制作用,添加CH4不利于提高柴油转化率.入口气中添加CO2时,气碳摩尔比约为0.54时柴油转化率最佳,但重整产物中CO含量会增加,因而后续CO水汽变换过程的空速需降低以便保证CO去除率,添加CO2对最后深度去除CO过程(两段选择甲烷化法)无明显影响.     

新型铜基无铬高温变换催化剂的研究

研究铜基无铬高温变换催化剂的制备工艺。通过添加非铬助催化剂并采用压热反应工艺可制得热稳定性好、活性温区宽(250～480℃)的新型铜基变换催化剂。其性能明显优于传统的高变催化剂。该催化剂特别适合于低能耗合成氨工艺,如LCA工艺、AMV工艺。空速、热冲击和硫化氢对催化剂性能的影响也进行了考察。X-射线衍射实验结果表明,在所研制的铜基催化剂的体相结构中有CuMn_2O_4相存在。该相的存在是催化剂耐热性能好的主要原因。工业应用实验正在进行之中。     

槲蕨中提取柚皮苷最适宜条件研究

采用控制变量法、正交试验法探索槲蕨中提取柚皮苷最适宜的条件。控制变量法结果:提取柚皮苷最适宜条件水浴温度为60℃,水浴次数为3次,提取时间为80min,甲醇体积为40mL,甲醇浓度为60%。正交试验法结果:提取柚皮苷最适宜条件水浴温度为60℃,水浴次数为3次,提取时间为40min,甲醇体积为30mL,甲醇体积分数为60%。     

等离子体辅助下二氧化碳向一氧化碳的转化

为了实现二氧化碳向一氧化碳的转化，在等离子体辅助下利用这个装置进行了二氧化碳、煤和水蒸气的共处理研究．研究了磁场电流、二氧化碳流量和电弧的输入功率对气体产量的影响，同时，用可见发射光谱对电弧等离子体进行实时诊断．结果表明，H2和CO的产量随着电弧输入功率和二氧化碳流量的增大而增加，同时，H2，CO，CO2和O2的产量随着磁场电流的增大出现一个最大值．在气体产物中，H2和CO的体积百分含量介于83．0%～86．0％之间，而CO2的体积百分含量低于4．0％，与此同时，随着实验参数的变化，CO2的转化率介于78．9％～88．6％之间．对可见发射光谱的分析表明，H2或者CO的产量随着CH自由基或者CCO^＋离子峰强度的增大而增加．由此可见，H2和CO是通过CCO^＋离子和CH自由基这些中间体生成的．     

焙烧温度对Ni-Fe/γ-Al_2O_3催化剂一氧化碳甲烷化性能的影响

采用浸渍法制备了6%Ni-4%Fe/γ-Al2O3催化剂,在不同温度（300℃,400℃,500℃,600℃）下进行焙烧,利用连续流动微反装置考察了催化剂的CO低温甲烷化活性,并对催化剂进行了TPR,H2-TPD和CO-TPD表征。结果表明,与其他焙烧温度相比,400℃焙烧的催化剂CO的完全转化温度为220℃,CO甲烷化活性更高;TPR,H2-TPD和CO-TPD表征发现,400℃焙烧的催化剂更易还原,对H2、CO吸附量更多,因而表现出更高的甲烷化活性。     

甲醇气相羰基化反应的影响因素研究

采用Ni/AC催化剂,在加压固定床反应器上,考察了反应温度、反应压力、CO分压、CH3I含量、催化剂镍负载量对甲醇气相羰基化反应的影响规律,并且考察了水蒸汽对羰基化反应的影响。结果表明:反应条件对催化剂活性以及产物选择性影响较大。当n(CH3OH)/n(H2O)=3.06时,副产物二甲醚的选择性由不加水的28.4%下降至25.8%,乙酸的选择性由2.5%提高到4.4%,羰基化产物收率增加了1.8%。水蒸汽的引入不仅抑制甲醇脱水产物二甲醚的产生,而且促进了目的产物乙酸的生成。     

甲醇氧化羰基合成碳酸二甲酯原位红外研究

采用原位红外技术对甲醇氧化羰基合成碳酸二甲酯反应机理进行了系统的研究，原位红外实验结果表明，氧气在负载的Cu基催化剂上发生解离吸附，CO在催化剂表面的吸附为弱吸附，氧气与CO在催化剂表面发生共吸附，甲醇在催化剂表面吸附后产生甲氧基，压力提高有助于甲氧基的生成，吸附态的甲氧基诱导弱吸附的CO进行插入反应是生成碳酸二甲酯的途径，同时，原位红外技术研究结果表明，在碳酸二甲酯合成过程中，存在甲氧基与离解的氧进一步作用生成副产物CO2和H2O的可能，因此，应控制应料中O2的浓度为适宜值。