胜利褐煤负载镍生物质气化催化剂实验研究

为获得较低温度下生物质焦油高效裂解气化的廉价型催化剂,基于褐煤富含含氧官能团特点,通过离子交换法将镍负载到胜利褐煤上制备褐煤负载镍催化剂(Ni/SLC)。研究了溶液p H值和炭化温度对催化剂物理化学性质的影响,得到Ni/SLC催化剂最佳制备条件,最后在两段式移动床石英反应器中将催化剂用于玉米芯挥发分的催化气化,研究了催化剂对生成气产量和碳平衡的影响。结果表明:p H值为11,炭化温度为650℃时制备的Ni/SLC比表面积最大达到266.3 m2/g,镍微晶尺寸较小为5.0 nm。催化气化实验表明:650℃下Ni/SLC催化剂具有高的焦油裂解活性,气体产量高达43.9 mmol/g,相当于无催化实验气体总产量的3.3倍;水蒸气气化可将热解焦油完全气化,气体产量为85.1 mmol/g,H2产量高达61.9 mmol/g,占气体总量的72.7%,说明Ni/SLC催化剂可作为生物质催化气化制氢的潜在催化剂。     

废碱液催化煤焦气化和甲烷化反应的研究

以甲苯二异氰酸酯(TDI)生产废液为催化剂,研究了内蒙古王家塔煤焦加压水蒸气气化和甲烷化的反应活性。采用加压固定床小试评价装置,在700—800℃, 3.5 MPa条件下,分别考察了催化剂负载量、反应温度对气化和甲烷化反应的影响。TDI废碱液具有良好的催化气化和甲烷化反应活性。750℃下,3%Na-TDI煤焦碳转化率比原煤焦高17.68%,并且活性优于纯碳酸钠;随着催化剂负载量和温度的增加,煤气化活性和甲烷化活性呈增加趋势。采用扫描电镜(SEM)对煤焦的表面形貌进行分析,结果显示TDI催化剂的加入使煤焦微孔数量增加,形成活化中心点,从而提高了碳的气化反应速率。     

纸浆黑液对福建无烟煤水蒸气催化气化的动力学和补偿效应

在常压热分析仪上,采用纸浆黑液催化剂对福建无烟粉煤的水蒸气气化反应动力学进行了研究,在850～950℃温度范围内测定了催化剂浓度由0增至10％时的碳转化率随气化时间的变化。结果表明,纸浆黑液具有显著提高碳转化率和气化速率的作用,进而确定了实验条件下的纸浆黑液催化剂加载饱和浓度;在此基础上采用缩芯模型关联出无烟粉煤水蒸气催化气化反应动力学参数,分析表明,该催化气化过程存在明显的补偿效应,最后给出纸浆黑液对无烟粉煤水蒸气催化气化包括补偿效应的动力学方程。     

福建无烟粉煤-纸浆黑液小型流化床水蒸汽催化气化表观动力学研究

在内径为26mm的实验室小型流化床反应器中进行福建尤溪无烟粉煤与纸浆黑液(BL)浸渍混合后的水蒸气催化气化实验.考察了4g/min水蒸汽流量下,不同催化剂加载浓度及不同温度对碳转化率的影响,并对催化气化表观动力学参数进行拟合与计算.研究结果表明:气化温度的升高和催化剂加载浓度的增大能显著提高碳转化率和产气速率,催化剂加载浓度从0%到8%的增加明显降低了催化气化反应的活化能,而从8%到10%的增加又令活化能有增加的趋势.在本实验条件下,BL作为催化剂的饱和加或浓度为8%.     

福建无烟煤燃烧特性及催化气化表观动力学研究

基于对福建尤溪无烟煤燃烧特性分析,在内径为26mm的实验室小型流化床反应器中进行福建尤溪无烟粉煤与NaOH浸渍混合后的水蒸气催化气化实验。考察了4g/min水蒸汽流量下,不同催化剂加载浓度及不同温度对碳转化率的影响,并对催化气化表观动力学参数进行拟合与计算。研究结果表明：气化温度的升高和催化剂加载浓度的增大能显著提高碳...     

木炭水蒸气催化气化制取合成气

以木炭为原料,选用KOH、K₂CO₃、KHCO₃、KNO₃为催化剂,在上吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化制取合成气实验。考察了不同催化剂、催化剂用量、水蒸气流量、气化温度对木炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H₂/CO值的影响。实验通过炭吸收催化剂溶液来负载催化剂,实验结果表明：4种催化剂都可提高木炭气化效率,在浸渍相同质量分数的催化剂溶液下,催化活性顺序为KOH>K₂CO₃>KHCO₃>KNO₃。碳转化率及产氢率都随着催化剂溶液浓度的增加而增大,但浓度过高增加趋势逐渐变缓,催化剂溶液质量分数在4%~6%较为合适。增加水蒸气流量,气体产物中H₂体积分数增大,H₂/CO值增大。升高温度可促进炭气化反应,950℃时碳转化率和产氢率分别达到98.7%和145.23g/kg。实验可得到H₂/CO比1.53~4.09范围间的合成气,可用于合成甲醇、甲烷、二甲醚等燃料。     

宁东低阶烟煤水蒸气催化气化反应性研究

利用快速升温热重分析装置研究了宁东煤的水蒸气气化反应行为,考察了反应温度、水蒸气浓度、碳酸钾添加量及钾-铁复合催化剂对宁东煤反应性的影响规律。结果表明,宁东煤的催化气化反应活性随温度升高显著增大。气化温度750℃和800℃时,宁东煤反应性指数分别增大为700℃时的1.82倍和5.10倍。水蒸气浓度从20%增加到60%时,相应的反应性指数增大约2.56倍,证明宁东煤和水蒸气反应基本呈一级反应;但当水蒸气浓度增大至60%以上时,反应速率的增加不明显。催化剂碳酸钾添加量增加能显著提高气化反应速率,但钾-铁复合催化剂并没有明显的协同效应。     

胜利褐煤水蒸气气化制富氢合成气及其固有矿物质的催化作用

利用微型固定床反应装置,研究了内蒙古胜利褐煤水蒸气气化过程中H₂、CO₂、CO和CH₄生成规律及其固有矿物质的催化效应。原煤(SL-raw)、盐酸洗脱(SL-HCl)、氢氟酸洗脱(SL-HF)及盐酸洗脱液回添煤样(SL-HCl-Re)在水蒸气气化反应过程中,H₂、CO₂和CO生成速率存在明显差异,充分说明胜利褐煤中某些固有的矿物质对其水蒸气气化反应具有显著的催化作用,可大幅度提高其气化反应速率,并使其起始气化温度降低96℃,气化反应主体温度降低150℃以上,同时促进了合成气中H₂生成,抑制了CO的生成,使胜利褐煤水蒸气气化反应过程中一直维持着较高的H₂/CO摩尔比,SL-raw、SL-HCl-Re水蒸气气化所得合成气中H₂/CO摩尔比分别为17.3和4.3,而SL-HCl和SL-HF水蒸气气化所得合成气中H₂/CO摩尔比均只有1.22。SL-HCl和SL-HF水蒸气气化生成H₂、CO₂和CO的规律基本相同,说明起催化作用的物质是可溶解在盐酸洗脱液中的矿物质。经过分析,发现矿物质对胜利褐煤水蒸气气化反应的催化作用主要是通过提高水煤气变换反应(WGSR)速度实现的。最后结合文献报道提出了胜利褐煤水蒸气气化反应过程中矿物质的原位催化机理。     

复合碱金属催化剂对煤焦气化特性的影响

催化剂能大大加快气化反应的进行,而复合催化剂可能比单一催化剂的催化效果更好。在自行搭建的实验台上进行了CO_2恒温气化实验,分别研究了CaO和MgO的催化性能,不同组成比例下复合催化剂的催化效果。所得主要结论如下:CaO在不同气化温度下均有较好的催化效果;MgO在较高的气化温度下有较好的催化效果,但其催化效果要差于CaO;850℃下复合催化剂的催化效果好于MgO,但差于CaO,其它气化温度下复合催化剂有更好的催化效果。     

文摘

为了考察铁和碱金属的二元催化剂的效果,在热天平上用硝酸铁-碱金属碳酸盐的二元催化剂对亚卢恩(澳大利亚)煤进行了蒸汽和CO_2的催化气化试验。气化温度为700～800℃。硝酸铁-碳酸钠等克分子二元催化剂在蒸汽气化时显示协同催化效应,在CO_2气化时则显示出加和性。这种二元催化剂的催化活性要比用于蒸汽气化的以氢化四羰基高铁酸钠形式出现的铁-钠二元催化剂低。与硝     

钠盐对准东煤CO2吸附能力及气化特性的影响

为探究不同化学形态的钠盐对准东煤CO₂吸附能力及气化特性影响,对酸洗后的准东煤采用溶液浸渍法负载钠盐。利用热重分析仪研究了4种负载钠盐的煤样和酸洗煤样的气化反应性和CO₂吸附能力,并对5种煤样的反应动力学模型进行了分析和计算。结果表明：负载钠盐可显著降低煤样起始气化温度和气化所需活化能,提高气化反应活性指数和吸附CO₂的能力。实验选用的4种钠盐对准东煤CO₂气化反应催化作用强弱依次是：Na₂CO₃> NaHCO₃> Na₂SO₄> NaCl。煤样的CO₂强化学吸附能力可反映出煤样的CO₂气化反应活性。随机孔模型可以较好地描述酸洗煤的CO₂气化过程,而修正的随机孔模型则能更好地反映负载钠盐煤样的CO₂气化过程。     

煤气化复合催化剂研究及机理探讨

催化气化是煤炭资源高效利用的重要形式，高性能催化剂的开发是降低其气化条件的重要途径．利用综合热分析仪进行了Ni-K复合催化剂对神府煤的催化气化实验研究，结果发现，复合催化剂有较高的催化活性，在最佳配比时较目前公认催化活性最好的单组分催化剂K2CO3要高，并得出复合催化剂的催化作用机理为：当温度达到反应温度时，液态金属熔融盐增大了离子间的接触，使协同作用成为可能，从而提高了催化剂的催化活性．     

脉冲反应和TPD技术研究煤焦的CO2气化行为

用脉冲反应和ＴＰＤ技术研究了铁催化煤焦－ＣＯ２气化行为，考察了铁负载量、催化剂前躯体、复合金属催化剂对催化活性的影响。并用Ｘ－射线光电子能谱（ＸＰＳ）表面分析技术测定了煤焦中的铁原子的表面浓度。研究结果表明，催化剂前躯体为Ｆｅ（ＮＯ３）３是活性最高，ＦｅＳＯ４次之，ＦｅＣｌ３最小，这些影响因素主要表现在煤焦中铁的表面浓度和催化剂存在形态２个方面。ＴＰＤ技术考察了气化反应过程中，煤焦表面生成的炭氧络     

准东煤水热提质及废液催化气化特性研究

准东煤的碱金属(特别是Na、Ca)含量高,直接作为动力煤燃烧会导致严重的锅炉沾污、结渣。采用水热提质方法能够有效脱除煤中碱金属,同时还可改善煤质的理化特性,但水热提质也会产生大量废液,并导致有机质损失,原料的能量利用率低,限制了该方法的应用。针对上述问题,将水热提质技术与废液气化技术进行耦合,在水热反应釜和自制的两段式反应装置上开展了准东煤水热提质改性及衍生废液催化气化的试验研究,探究了提质后三相产物的分布特性及废液的催化气化特性。结果表明,随着水热温度的升高,煤样的固体回收率降低,废液中总有机碳(TOC)和气体产物显著增大,但至少有97.8%的碳元素分布在固相产物中。废液催化气化产生了富含CH_4、H_2的可燃气,最高占比达到70%。Ni/C催化剂中Ni元素对废液的气化起催化作用,催化效率随着水热温度、气化温度的升高而升高,随液时空速的升高而降低。优选的催化气化试验条件:Ni/C催化剂、水热温度为300℃、催化气化温度为350℃和液时空速为150 h-1。总之,水热提质-废液催化气化联用技术既可以实现煤质的改性,又回收了废液中的能量,能够为准东煤的清洁、高效利用提供新的思路。     

超临界水中氨基乙酸的气化产氢特性

鉴于湿生物质如食品加工工业残余物和城市污泥中含有大量蛋白质的情况,以氨基乙酸作为蛋白质的模型化合物进行超临界水气化实验,研究了反应温度和反应时间耦合条件下Na₂CO₃的催化特性以及氨基乙酸气化产物特性。结果表明：添加Na₂CO₃会增大氨基乙酸的气化效率、氢气的体积分数和产率以及反应后液体化学需氧量（COD）的去除率,且添加质量分数为0.1%时的催化效果优于0.2%;Na₂CO₃主要是对H₂产率产生影响,其催化机理与已有碱性化合物的催化机理不同,可能是通过促进氨基乙酸的水解产物（甲酸）的脱羧反应来提高H₂的产率;氨基乙酸气化效率可达99.4%,生成物包括H₂、CO₂、N₂、CH₄和C₂～C₃气体,其中H₂的体积分数可超过50%,产率可达1.8 L·g^-1,且超过一半的份额来源于水,反应后液体清澈透明,COD和pH值指标均可以达到《生活杂用水水质标准》,可以进行回收利用。     

治理废气硫化氢的研究

针对总量较小的H2S废气,提出以水为介质,碳酸钠为吸收剂,对苯二酚为催化剂,空气为氧化剂,将硫化氢吸收并转变成硫磺,同时再生吸收液碳酸钠溶液。已在工业生产装置中取得了较好效果。     

The catalytic steam gasification of one Australian and three Japanese coals using potassium and sodium carbonates

The catalytic steam gasification of four different coals using potassium and sodium carbonates as catalysts was carried out in a semi-flow type fixed-bed reactor. The coal was gasified with or without the catalyst under a steam—argon atmosphere at a heating rate of 50°C/s at 700–800°C. The catalytic activity of carbonates for gasification was remarkable for Japanese high-volatile coals (Miike and Takashima coals), and moderate for Australian medium-volatile coal (New Lithgow coal); however, the carbonates had little effect on gasification of Japanese lignite (Taiheiyo coal). It is assumed that Miike and Takashima coals soften and melt during the heating process to make the contact between char and catalyst better. New Lithgow and Taiheiyo coals do not have this property. Gasification was promoted significantly at lower temperatures when the catalyst was used. In both catalyzed and uncatalyzed runs the main products were hydrogen and carbon dioxide; the reaction temperature did not affect the composition of the gases much. A water—gas shift reaction occurred during gasification resulting in a large amount of carbon dioxide under a large excess of steam flow.     

间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠的合成工艺

以间苯二甲酸二甲酯-5-磺酸钠(SIPM)、1,3-丙二醇(1,3-PDO)为原料,采用酯交换法合成了间苯二甲酸丙二醇酯-5-磺酸钠(SIPP),并研究了催化剂种类及浓度、原料配比和反应温度对酯交换反应的影响。结果表明:通过工艺优化,当选择以钛酸四丁酯作为催化剂,其摩尔分数为0.1%(相对原料中SIPM的摩尔分数),1,3-PDO与SIPM的摩尔分数比为10.14∶1,反应温度为173℃时,酯交换反应速率较快且产物色泽良好。     

毛锑生产废液制备硫酸钠的工艺研究

介绍了利用毛锑生产车间含有硫氢化钠的废液制备硫酸钠的工艺。先用硫酸溶液与废液反应生成粗品硫酸钠,再用工业碳酸钠提纯制得精制硫酸钠。研究了硫酸浓度、反应时间、蒸发时间及溶液pH值对硫酸钠品质的影响。研究结果表明:制备粗品硫酸钠的最佳反应条件为:硫酸溶液w(H2SO4)30%,反应时间1 h,蒸发结晶时间2 h。工业碳酸钠为提纯粗品硫酸钠较适宜的提纯剂,控制溶液pH值在4.0左右提纯效果最好,制得精制硫酸钠w(Na2SO4)最高可达99.3%。