弯管型微反应器内甲烷水蒸气重整制氢特性

为提高碳氢燃料的高效清洁利用,采用详细反应机理对弯管型微反应器内甲烷水蒸气催化重整制氢特性进行数值模拟,研究了速度、催化壁面温度、水碳(质量)比、隔板等因素对甲烷水蒸气催化重整反应特性的影响。结果表明,增加速度可降低甲烷重整反应;当温度T≤1 200 K时,可通过增加温度来提高甲烷的转化和氢气的生成,当T＞1 200 K以后,增加温度对甲烷重整反应起抑制作用;增加水碳比可提高甲烷转化率,却降低出口氢气质量分数。温度T=1 200 K、速度v=0.5 m/s、水碳(质量)比β=2时有利于甲烷重整反应的发生。     

微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢三维模拟

为考察进口温度、速度和水醇比对微反应器中甲醇-水蒸气重整制氢过程的影响,利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对自行设计的平板微通道反应器中甲醇-水蒸气重整制氢进行了三维数值模拟.反应动力学采用甲醇分解和蒸气重整双速率幂函数模型.计算表明,在反应物进口速度为2.88 m/s、进口温度为493 K和水醇比为1.3的反应条件下,反应器出口转化率达79.8%.通过模拟可以看出微反应器能够在较大的反应物流量下保持较高的出口氢气含量和较高的甲醇转化率.     

甲醇水蒸气重整制氢过程的优化分析

为强化甲醇水蒸气重整制氢反应过程,以出口甲醇转化率和氢气含量为目标考察了反应器中催化活性梯级分布和均匀分布对制氢效果的影响.利用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型对反应器进行了二维数值研究.计算表明,可通过催化活性由低到高的梯级分布提高反应器出口甲醇转化率和氢气含量.与活性均匀分布相比,反应器中的冷点温差降低了10K,实验表明反应器出口H_2含量提高约8.5%,CO含量降低约0.19%.     

多端口进料微型管式重整制氢反应器性能研究

针对传统管式重整反应器甲烷转化率低的问题,设计了一种具有多端口进料结构的微型管式重整制氢反应器,并采用COMSOL多物理场模拟软件对该反应器的重整性能进行了计算研究,分析了反应温度、汽碳比等工作参数对其性能的影响规律。计算结果表明:当反应温度在773~973K范围内变化时,甲烷转化率以及产物中H2、CO的摩尔分数会随反应温度升高而增大;当汽碳比在2~4范围内变化时,甲烷转化率随汽碳比增大而增大,而产物中H2、CO的摩尔分数则随着汽碳比的增大而减小;沿气体流动方向,甲烷转化率和产物中H2、CO的摩尔分数受进料多端口特征的影响呈锯齿状波动变化,并呈总体上升趋势,在反应器出口处达到最大值。将多端口进料结构反应器与传统管式反应器进行比较研究,发现所提出的新结构反应器分别在600~1 100K的反应温度区间以及2~5汽碳比区间内其甲烷转化率都高于传统管式反应器;在873~973K区间内甲烷转化率可达93%左右;当汽碳比增大到4后,继续增大汽碳比对甲烷转化率的提高已无明显作用,建议合理的汽碳比区间为3~4。     

热扩散管反应器中甲烷转化反应的研究

为了实现甲烷的有效转化,使用热扩散管反应器进行了甲烷的脱氢偶联反应. 结果表明,C2至油状产物被生成. 实验表明,由于热扩散作用的存在,当甲烷由上向下通入垂直设置的反应管时,C2烃的选择性较高. 在碳棒温度1470K下甲烷转化率约为36%,C2选择性可达40%,其中乙炔和乙烯的摩尔分数在95%以上. 在添加氢气的(摩尔比:n(H2)/n(CH4)=1/2)情况下,C2选择性上升至68.3%,甲烷气体的转化率约为23%. 在碳棒温度1470K、甲烷由上向下通入反应器,反应器出口气体产物中氢气的摩尔分数在40%以上.     

空速对平板微反应器内甲烷水蒸气重整的影响

采用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型,应用表面反应动力学机理,对平板微反应器中Ni/r-Al2O3催化剂涂层上甲烷蒸气重整制合成气进行了二维的数值分析计算,分析了催化空速(CSV)和体积空速(GSV)对甲烷蒸气重整性能的影响.在计算过程中,忽略了甲烷的空间反应的影响,只考虑催化表面上的反应.计算结果表明,较小的催化空速和体积空速能够获得较高的甲烷转化率和氢气产量;除催化空速和体积空速外,反应通道高度对重整性能也是一个重要的影响因素.     

V2O5液相催化氧化甲烷制甲醇动力学影响

研究了甲烷和发烟硫酸以V2O5为催化剂合成甲醇的反应动力学,考察了反应温度、反应初始压力和催化剂用量对甲烷转化率和目的产物收率的影响。结果表明,高温有利于甲烷转化率的提高,但过高的温度会导致目的产物收率降低;甲烷转化率随着初始反应压力的增大而提高,而甲醇收率随压力的变化趋势则是先提高,后趋于平缓;随着V2O5用量的增加,甲烷转化率增大,但当V2O5的添加量超过0.014 mol时,V2O5用量对甲醇收率的影响变得不显著。     

管壳型固定床费托合成反应器的数学模拟

根据集总思想,利用蛋壳型钴基催化剂动力学方程,建立了管壳型固定床费托合成反应器的一维拟均相数学模型。对合成油试验装置进行工况模拟,得到的管壳型固定床反应器催化床层中的温度分布、CO转化率、出口组成、C5+的质量分数和时空产率的模型计算值与试验值吻合良好。讨论了反应器进口温度、操作压力、气体体积空速和沸腾水温度对反应结果的影响,结果表明:提高反应器进口温度、沸腾水温度、操作压力使催化床层温度升高,CO转化率升高,C5+的质量分数降低和C5+的时空收率增大;增大气体体积空速使催化床层温度降低,CO转化率降低,C5+的质量分数升高和C5+的时空收率增大。     

微通道内甲醇重整反应的LB方法

利用格子Boltzmann方法对微通道内甲醇水蒸汽重整制氢反应过程进行模拟,建立了双速率动力学平行反应机理的格子演化模型。分析了边界温度和进口流速的变化对甲醇转化率,氢气和一氧化碳的出口含量以及通道中的最大温差的影响。当边界温度和进口速度一定时,分析了整个反应过程中各组分的变化情况。结果表明,在水醇比,边界温度以及进口速度分别为1.3、523 K、0.1 m/s的情况下:甲醇出口转化率最高达94.36%;氢气的含量为0.0989;CO的含量为0.0095%。发现随边界温度升高,进口流速的减小,CO的含量会进一步增加。     

侧面进风逆流式露点蒸发冷却器性能的数值研究

为了探究侧面进风逆流式露点蒸发冷却器的结构参数对其性能的影响,建立了描述冷却器内热湿传递过程的二维数值模型,对不同入口长度、通道宽度、通道长度以及不同通道长度与入口长度之比条件下,冷却器的出口温度、湿球效率和露点效率进行了分析比较。结果表明:随着入口长度的增加,冷却器的冷却效率先增加后降低;当入口长度小于0.15 m时,冷却器出口温度随通道宽度的增大而升高;当入口长度大于0.15 m时,出口温度随通道宽度的增大先降低后升高;增加通道长度以及通道长度与入口长度之比可提高冷却效率,通道长度与入口长度之比建议控制在3到5之间。研究结果可为优化侧面进风逆流露点蒸发冷却器的结构参数,提高冷却器的冷却效率提供理论指导。     

氯化钾催化气化煤的等温动力学研究

采用KCl作为催化剂，CO2作为气化剂，对3种不同的煤进行了等温常压催化气化动力学研究，发现KCl对这几种煤的气化有着明显的催化作用。根据反应动力学结果，认为此催化气化反应过程本身为一级反应，但受到催化剂的影响，在反应后期会表现为按二级反应进行。针对该情况引入一个描述催化剂影响因素的参数——催化因子建立了动力学模型，模型值与实验值吻合良好，最大误差不超过5．4%。     

超临界技术在催化领域中的应用

介绍了近几年来超临界流体技术在多相催化反应中的理论研究和实验应用     

催化反应精馏研究中的若干问题——(I)过程的主要影响因素和操作工艺

主要阐述并讨论了催化反应精馏（ 又称反应或催化精馏） 过程涉及的若干问题．如：化学平衡对相平衡的影响，化学平衡和相平衡的交互作用及进料对操作工艺的影响，塔内催化剂装填方式对过程的影响等     

集总动力学模型研究的普遍方法与原则探讨

在积累了大量实践经验的基础上，结合石油加工过程中集总动力学模型的研究，对集总研究的普遍方法与原则进行了讨论与阐述，提出了几点自己的观点及应该注意的事项。     

新型Lewis酸的制备及其羟基羧酸酯的催化合成

报道新型固体酸Lewis酸催化剂(Ⅱ)的制备，并与固体超强酸Fe2O3／SO^2-4催化剂(Ⅰ)分别进行催化酯化对比试验，选用催化剂(Ⅱ)作催化剂合成了15种羟基羧酸酯。通过实验证明催化剂(Ⅱ)使羟基羧酸与醇进行酯化性能优良(优于固体超强酸Fe2O3／SO^2-4)，且操作简单，无腐蚀，污染小。在15种羟基羧酸酯中柠檬酸三丁酯的产率高达97．8％。     

煤催化气化的修正缩核反应模型研究

针对煤的催化气化反应中以往的动力学模型不再适用这一情况，以气固非催化缩核反应动力学模型为基础，考虑了催化剂对反应的作用，并将催化剂的影响因素用一个催化有效因子函数来表达，该函数包括催化剂的催化能力、加入量以及滞留效应等；建立了适合于煤催化气化反应的修正缩核反应动力学模型．结果表明，在模型适用范围内模型模拟值与实验结果吻合良好，误差在l.4％以内．     

催化动力学测定痕量钴研究综述

综述了近年来催化动力学光度法测定痕量钴的进展情况。对催化显色动力学光度法、催化褪色动力学光度法、催化荧光光度法、阻抑动力学光度法、催化化学发光光度法等几个类别，从反应介质、灵敏度、线性范围等方面介绍了对不同反应体系的研究情况，并对催化动力学光度法测定痕量钴的发展趋势做出预测。     

烟气直接还原脱硫催化剂研究

实验考察了Cr2O3、MoO3、WO3三种单组分氧化物催化剂，以及四种不同催化载体对SO2直接催化还原的影响，结果表明它们的活性相差很大，WO3的活性最差，MoO3的活性最高；具有酸碱双功能的γ-Al2O3载体是催化脱硫的最佳载体．此外，制备了三种双组分金属氧化物负载催化剂，其催化脱硫活性顺序是：Mo—Co／γ-Al2O3＞Mo—Fe／γ-Al2O3＞Mo—No／γ-Al2O3；Mo—Co双组分催化比单组分MoO3具有优越性，在250—400℃范围内，SO2脱除率达90％以上，不仅催化脱硫活性比较高，而且催化剂不易失活．     

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。     

高温CH_4、CO_2、水蒸汽催化反应宏观动力学模型

使用积分反应器在孔砖型催化剂原型上研究了 CH_4、CO_2和水蒸汽催化反座。获得的宏观反应动力学模型为{R_(CH_4)=0.099exp(-50010/RT)P_(CH_4)~(3·31) P_(CO_2)~(-2·39)R_(CO_2)=0.22exp(-86503/RT)P_(CH_4)~(2·40) P_(CO_2)~(-1·69)(1-Q./K.)