天然气非催化部分氧化技术在乙二醇项目上的应用

通过对比分析蒸汽转化法、自热重整法和非催化部分氧化法等天然气生产合成气的工艺技术，得出天然气非催化部分氧化法生产合成气装置工艺流程和设备结构简单，投资低，操作可靠，合成气中H₂/CO体积分数比接近于2，是乙二醇合成的理想原料气。介绍了某15万t/a天然气制乙二醇项目中天然气非催化部分氧化生产合成气的工艺流程，详述了转化炉、废热锅炉的设计要点和系统的控制方案及H₂/CO体积比调节方法。运行结果表明：天然气非催化部分氧化生产的合成气中H₂/CO体积分数比为1.99，比天然气消耗为368 m³/[1 000 m³(CO+H₂)]，比氧气消耗为258 m³/[1 000 m³(CO+H₂)]，合成气中甲烷体积分数为0.3%。     

适合高含硫天然气的脱硫脱碳工艺研究

在分析了目标高含硫天然气组分及含量的基础上,采用MDEA/DEA混合胺溶液对高含硫天然气进行脱硫脱碳处理,并对MDEA/DEA法脱硫脱碳工艺的主要参数进行了优化。确定最佳工艺参数为：MDEA/DEA混合胺溶液中MDEA和DEA的质量浓度分别为41.0%和5.0%、MDEA/DEA混合胺溶液循环量为105 m³·h^-1、吸收塔压力为4 MPa、吸收塔塔板数为20块、MDEA/DEA混合胺溶液温度为40℃,在此条件下,净化气中H₂S和CO₂的含量分别为10.69 mg·m^-3和2.74%,能够达到GB 17820-2018中二类天然气的质量要求。     

V2O5-MoO3/Tio2催化滤袋的制备及中试应用

为解决现有Mn基催化滤袋SO₂中毒的问题,制备了基于V₂O₅-MoO₃/TiO₂的催化滤袋,用于在180~260℃范围内同时去除NO_x和粉尘。实验结果表明,双层滤袋在气体过滤面速度为0.2 m/min时具有良好的脱硝活性和抗硫抗水性能。在纯氧玻璃窑炉中试中采用制备的双层催化滤袋进行了试验,烟气量为2000~3000 m³/h、SO₂浓度在20~30 mg/m³范围内、水蒸气含量10%（体积分数）、NO_x浓度为400~550 mg/m³,在170~210℃范围内NO_x转化率可达到88.14%~95.06%,验证了催化滤袋的脱硝性能;连续运行1500 h后,活性出现5%左右的微弱衰减;在高硫烟气条件下（300~500 mg/m³）连续运行100 h发现催化滤袋失活,SEM-EDS和XPS表征证明催化剂失活是由于硫铵类物质在滤袋纤维表面沉积,部分活性位点被覆盖所致。     

木屑炭高温CO2气化特性研究

在高温固定床反应器中,以木屑炭为原料,进行木屑炭CO₂气化的特性研究。考察了气化温度和CO₂流量对燃气各组分体积分数、热值、固体产率、产气率的影响。结果表明：随着气化温度从750 ℃升高到950 ℃,CO体积分数明显增加,CO₂体积分数明显减少,燃气热值增加较明显,而从950 ℃升高到1 050 ℃时,燃气热值增加趋势减缓。CO₂作为气化介质,随着其流量增加,固体产率减少,气体产率增加,燃气组分中CO₂体积分数明显增加,CO体积分数先增加后减少,燃气热值先增大后减小。CO₂流量为15 mL/（min·g）时,燃气热值最大。气化温度950 ℃、CO₂流量15 mL/（min·g）为较佳的气化条件,此时气化制备的气体中CO体积分数为51.51%,CO₂体积分数为37.99%,燃气热值为8.03 MJ/m³,产气率为0.78 L/g。     

CO2在正戊醇中的溶解度和体积传质系数

基于等体积饱和法搭建了气体在液体中溶解度与体积传质系数的实验测量系统,该实验系统温度、压力、溶解度、体积传质系数的扩展不确定度分别为0.02 K、0.01%、2%、4%。利用该实验系统测量了温度为323～343 K、压力为0.9～5.0 MPa范围内CO₂在正戊醇中的溶解度和体积传质系数。CO₂在正戊醇中的摩尔分数随着压力的升高而升高,在温度为323 K时,压力从2.5 MPa升高到3.2 MPa,溶解度升高26%。CO₂在正戊醇中的摩尔分数随着温度的升高而减小,在压力为0.9 MPa时,温度从323 K升高为343 K,溶解度降低26%。升高温度和压力都有利于提高体积传质系数,当温度和初始压力分别由323 K、1.1 MPa升高至343 K、5.0 MPa时,CO₂在正戊醇中的体积传质系数由0.0089 s^-1升高至 0.0175 s^-1。     

燃煤电厂真实烟气条件下SCR催化剂脱硝性能

制备了具有工业应用价值的V₂O₅/TiO₂负载WO₃与MoO₃的蜂窝状SCR催化剂,并在某燃煤电厂烟气环境下,对其催化性能进行了测试,结果表明:增大催化剂体积能够提高脱硝效率,但活性增量逐步下降,当脱硝效率达到80%以上时,继续增大催化剂体积其活性提高不显著。催化剂的脱硝活性随着积灰时间的延长而降低,脱硝系统运行4 h后,催化剂脱硝活性减少9.4%。在燃煤电厂尾气飞灰浓度约为0.031 kg·m^-3环境下,为满足尾气中NO_x浓度排放要求(<200 mg·m^-3),每连续运行6 h需进行一次吹灰。催化剂的脱硝性能随着运行时间的延长,先急剧下降,后缓慢降低。在连续运行48~168 h范围内,脱硝活性下降值小于1%,SO₂氧化率下降值小于0.1%。在12个月内,平均每连续运行700 h,脱硝活性降低1%。     

O2浓度对污泥燃烧还原性气体产生及还原NO的双重影响

在模拟水泥预分解炉装置上研究污泥燃烧过程中还原性气体的产生及其对NO的还原，并系统研究了O₂浓度（体积分数为0～5%）对还原性气体产生及NO还原的双重影响。TG-FTIR特征分析表明，污泥燃烧产生的还原性气体主要为HCN、NH₃、CO和CH₄。进一步实验研究发现O₂浓度对HCN和NH₃的产生有明显影响，HCN和NH₃在O₂体积分数为3%时产生速率最大。同时，O₂浓度对污泥燃烧还原NO有较大影响。在污泥燃烧温度为900℃，烟气中CO₂体积分数为25%、NO浓度为600mg/m³、SO₂浓度为200mg/m³、O₂体积分数为3%时，NO还原率可达到最大（55.8%）。通过还原性物质（NH₃、CO、CH₄和污泥焦）对NO的还原实验研究进一步发现，NH₃和CO是污泥燃烧过程中NO还原的关键物质，且NH₃对NO的还原随着O₂浓度的增加而增加，而CO对NO的还原受O₂浓度的限制。综合分析表明，O₂浓度对污泥燃烧NO还原的影响主要是由NH₃的产生速率差异、NH₃和CO对NO的还原起主导作用且受O₂浓度影响较大等多种因素综合导致。采用污泥作为还原剂进行NO还原是一种高效的方法，在水泥生产中可通过控制O₂浓度获得较高的NO还原率。     

外源H2对沼气发酵体系的影响

以水稻秸秆为原料,在30 L搅拌发酵罐中55℃下进行厌氧发酵产沼气实验,探索外源H₂的连续导入对发酵过程的影响。结果表明：外源H₂的导入可以实现沼气的原位提纯,CH₄相对平均体积分数从69.6%可提高到94.4%（搅拌速度100 r·min^-1）,同时CO₂相对平均体积分数从30.4%降低至5.6%（搅拌速度100 r·min^-1）;对比无搅拌的小试装置,搅拌速度为50 r·min^-1时,搅拌可将外源H₂的利用率从91.0%提高到93.1%,转化率从85.0%提高到96.8%;外源氢的导入可明显促进丙酸、丁酸和异丁酸的降解,可有效地避免发酵过程中VFAs的累积问题,同时搅拌的加强对发酵体系乙酸分解产CH₄和沼液中CO₂的消耗也有明显的促进作用,最终使得沼液的pH略有上升;外源H₂的通入与搅拌改变了发酵系统内的微生物群落组成比例,但并未对系统内的产CH₄微生物群落结构产生明显的影响。     

预热空气当量比对循环流化床掺混煤泥预热燃烧的影响

煤泥灰含量大、颗粒细、热值低,煤泥的高效清洁燃烧是固废资源化利用的重要方式之一。采用煤粉流态化预热耦合循环流化床燃烧技术,在30 kW预热燃烧综合评价试验台上,控制煤泥掺混比、给料量、还原区当量比、二/三次风比例及过剩空气系数等参数不变,并借助煤气分析仪和烟气分析仪等测量仪器,开展了循环流化床烟煤掺混煤泥的预热燃烧试验。结果表明,循环流化床预热燃烧系统运行稳定可靠,预热温度800℃以上,预热燃料可持续稳定输送到循环流化床中;烟煤掺混高灰分的煤泥,循环灰量增加,循环流化床燃烧室温差小,温度均匀;预热空气当量比由0.36增至0.51时,预热器内温度增加,预热煤气中CO₂、HCN体积分数增加,CO、H₂、CH₄及NH₃体积分数降低,煤气热值由2.02 MJ/m³降至1.49 MJ/m³;且随着预热空气当量比的增加,循环流化床燃烧室沿程NO体积分数增加,CO体积分数底部高、上部低,NO_x排放量由172 mg/m³增至24...     

煤粉炉SNCR对SO3生成影响的数值模拟

基于详细化学反应机理,利用CHEMKIN-PRO软件中的平推流反应器研究了选择性非催化还原（SNCR）脱硝过程对SO₃生成作用,以及烟气中SO₂、NO、O₂和H₂O的体积浓度对SO₃生成量的影响。结果表明,氨的注入改变了SO₃生成机理和主要路径,明显促进烟气中SO₂向SO₃氧化。在NH₃的体积浓度为300 μl·L^-1、SO₂的体积浓度为2000 μl·L^-1、停留时间1.9 s内温度从1373 K降低至573 K时,生成的SO₃体积浓度大于10 μl·L^-1。随着SO₂体积分数的降低,生成的SO₃体积浓度减小,但转化率有所增加;此外生成的SO₃体积浓度随O₂体积浓度、NO体积浓度和停留时间的增加而增加,随着H₂O体积浓度的增加而减小。燃用高硫煤时,SNCR对SO₃的生成作用必须给予重视。     

天然气脱汞吸附剂的制备及其性能评价

天然气中含汞会对天然气的开发及使用带来危害，实验采用固定床吸附法脱除天然气中的汞。实验以Al₂O₃和活性炭复合颗粒为载体，通过浸渍法负载S、CuS和CuS _x 多组分活性物，制备了天然气脱汞吸附剂，考察了制备工艺条件的影响。采用X射线衍射检测（XRD）与扫描电镜（SEM）对活性物负载情况进行了表征。结果表明，在载体上成功负载了CuS和S，其中CuS质量分数为12.80%，总S质量分数为8.32%。以含汞空气模拟含汞天然气，考察了进气口汞含量、停留时间对脱汞吸附剂脱汞效果的影响。结果表明，脱汞剂处理汞含量为300μg/m³的天然气，停留时间为1s时，出口汞含量为24.99μg/m³，已达到工业天然气要求。当停留时间为2s、进气口汞含量达到600μg/m³时，经脱汞剂脱汞后，出口汞含量为18.92μg/m³，达到小于28μg/m³要求。脱汞吸附剂的汞容量达到6.36%。     

钛酸锶钡微晶玻璃的铈掺杂效应研究

通过X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱研究了(Ba,Sr)TiO₃微晶玻璃的铈掺杂效应。玻璃体系为BaO-SrO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂(Ce摩尔分数为0%、1%、2%、3%)。随着Ce摩尔含量增加,Ce在(Ba,Sr)TiO₃晶格中的占位从Ce⁴⁺取代Ti⁴⁺位的形式逐渐变成了以Ce³⁺进入Ba²⁺/Sr²⁺位的形式,伴随Ce³⁺和Ce⁴⁺离子相对含量的变化。玻璃中添加CeO₂增加了网络结构的连通性。在微晶玻璃中,随着Ce摩尔分数的增加(0%到2%),禁带宽度减小,电子跃迁所需能量降低,价带电子易从价带跃迁至导带,电导率增加;相反地,Ce摩尔分数从2%增加到3%时,禁带宽度增加,电导率下降。拉曼光谱结果证实了铈离子(Ce³⁺和Ce⁴⁺)在(Ba,Sr)TiO₃晶格中的取代,并发现铈掺杂改变了该晶相的四方性。     

活性炭负载磷钨酸用于烟气脱硝抗水性能实验研究

通过硝酸活化和高温水热活化方法对活性炭进行表面改性,之后在改性活性炭上负载不同含量的磷钨酸考察催化剂在有水蒸汽条件下的催化氧化脱硝催化活性,初始反应条件为：温度80 ℃,空速800 h^-1,O₂体积分数为5%、H₂O体积分数为4.2%、NO含量为443 mg·m^-3。通过FT-IR表征制备的催化剂评价前后表面有机活性基团的变化,将不同磷钨酸负载量下活性炭催化剂的脱硝活性评价结果和红外光谱结合,结果表明,湿气条件下,磷钨酸负载质量分数为10%时制备的催化剂能够较好地保持催化氧化脱硝稳定性,NO脱除效率约40%。考察不同操作参数,如温度、水蒸汽含量、O₂含量和空速对负载质量分数10%磷钨酸的活性炭催化剂催化氧化脱硝抗水性能的影响,最优操作条件：温度120 ℃,O₂体积分数8%,水蒸汽体积分数6%,空速1 000 h^-1,催化氧化反应的NO转化率达62%。     

基于双回流变压吸附工艺的空气分离模拟及分析

双回流变压吸附是一种在吸附塔中间位置进料,塔顶和塔底分别采用轻、重组分回流的变压吸附过程,能够同时生产两种高纯度、高回收率的产品气。以实验室自主合成的LiLSX分子筛为吸附剂,利用Aspen Adsorption模拟软件,对进料组成为78%N₂/21%O₂/1%Ar的实际空气进行了两塔双回流变压吸附的模拟研究。模拟结果表明：当原料气为78%N₂/21%O₂/1%Ar,吸附压力为2 bar(1 bar=10⁵ Pa),解吸压力为0.3 bar,进料量为0.4 m³/h,轻组分回流流量为0.095 L/min,重组分回流流量为5.22 L/min时,能够得到体积分数为95.67%的O₂和体积分数为98.25%的N₂,回收率分别为94.60%和99.91%。并且进一步探究了进料位置、吸附时间、轻组分回流流量、重组分产品气流量等因素对O₂和N₂两种产品气纯度和回收率的影响。     

负载型Mn-Fe/γ-Al2O3低温脱硝催化剂的性能

采用共沉淀法制备了负载型Mn-Fe/γ-Al₂O₃低温SCR催化剂,运用固定床催化反应器,以氨气为还原剂,考察了负载量、活性组分配比、焙烧温度等制备条件和空速、O₂体积分数、NH₃/NO摩尔比等操作条件对Mn-Fe/γ-Al₂O₃催化剂低温脱硝性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)等手段对催化剂进行表征.结果表明,负载质量分数为20%、n(Mn):n(Fe)=4:1、焙烧温度为600℃、空速为16000h^-1、O₂体积分数为4%、NH₃/NO摩尔比为1.2、反应温度为200℃的条件下,NO转化率达到了96%以上.     

水合物法平衡级分离CO2/N2流程模拟分析

化石燃料燃烧排放烟气中CO₂的量占CO₂总排放量的75%，为了缓解CO₂导致的全球温室效应，需将CO₂/N₂中的CO₂分离出来。水合物法分离是一种高效、低能耗的CO₂/N₂分离技术。本文研究了水合物法平衡级分离CO₂/N₂过程中，进料CO₂体积分数、反应条件与反应特性三者间的关系，利用CPA-SRK方程+Chen-Guo模型对其进行平衡级分离流程模拟分析。经计算发现，进料干基CO₂体积分数对水合物法分离CO₂/N₂工艺的反应压力、平衡级级数均有较大影响。随着体积分数的增加，反应压力呈减小趋势，减小幅度随体积分数增加而减小，当进料CO₂体积分数小于20%时，压力下降较快，当体积分数大于50%时，压力降低幅度变小。温度为277K时，CO₂体积分数小于10%时，需四个水合物平衡级分离才能得到满足要求的气样；当体积分数为10%~20%时，需三个水合物平衡级分离；体积分数大于30%时为两个水合物平衡级分离。温度对水合分离的反应压力有较大影响，但对所需平衡级分离级数的影响并不大。随着温度的升高，水合反应压力呈增加趋势，增加幅度随进料干基CO₂体积分数的增加而降低。针对所研究气样，在不同温度下，均需三个水合物平衡级分离才能达到工艺要求。     

深度脱除富氢气体中CO的纳米Ni/ZrO2催化剂

针对富氢气体中甲烷化反应深度脱除CO过程中催化剂活性不足的问题,研究了一种新型的纳米Zr O₂负载的Ni基催化剂。通过尿素水解法制备不同活性金属含量的纳米Ni/ZrO₂催化剂,在体积分数为3%CO、2%CO₂、95%H₂的富氢气氛中,采用固定床反应器,研究了在不同反应温度、体积空速WHSV等对CO转化率以及最终出口气体中CO浓度的影响,同时进行了催化剂寿命评价。研究结果表明：Ni O的负载质量分数为30%的催化剂,在反应温度为200～400℃、反应空速为1 000 h^-1的条件下,可以将CO的体积分数降低至2×10^-6以下,且催化剂在连续评价100 h内,催化剂性能稳定。研究认为,由于纳米Zr O₂对CO的吸附能力增强,有利于提高催化剂上CO甲烷化反应的效率和稳定性。     

H2O/空气气氛下碳酸钙催化煤气化特性的研究

为改善煤的气化特性，在常压中试固定床上，研究了H₂O/空气气氛下CaCO₃催化剂与石嘴山煤共气化的产气特性，并采用SEM和XRD对原煤和残焦进行表征。结果表明：气化温度800℃，当CaCO₃负载质量分数为2%时，H₂和CO生成量最高，分别占煤气组分体积分数的41.98%和26.66%，煤气热值最大，为9.05 MJ/m³；与原煤相比，添加CaCO₃可使煤气化温度降低约50℃；气化后的残焦中出现了CaCO₃、微弱的CaS、钙长石，表明CaCO₃有一定的固硫作用，由于残焦表面的CaCO₃有团聚现象，分散性较差，导致其催化效果较弱。     

NaYF4∶Yb3+,Tm3+稀土掺杂上转换纳米材料的制备与条件优化

利用溶剂热法制备油相NaYF₄∶Yb³⁺,Tm³⁺,经“超声去油”后得到水相NaYF₄∶Yb³⁺,Tm³⁺,并对稀土离子掺杂比例、反应温度、反应时间和油酸体积分数进行条件优化，通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和分子荧光光谱仪(MFS)对其进行表征。结果表明，当稀土离子掺杂比例为NaYF₄∶25%Yb³⁺,0.3%Tm³⁺,反应时间为60 min,反应温度为300℃,油酸体积分数为20.6%时，合成的水相NaYF₄∶Yb³⁺,Tm³⁺为六方晶型结构，六边形两平面间的平均粒径大小约为50 nm,形貌均匀、尺寸均一、分散性良好，980 nm近红外光激发下，在452和478 nm处荧光强度最大，且发出明亮的蓝色荧光。水相NaYF₄∶Yb³⁺,Tm...     

TMPAC-AlCl3离子液体中恒电流电沉积铝

合成了不同TMPAC和AlCl₃摩尔比的TMPAC-AlCl₃离子液体,并测定了其在不同温度下的电导率。在摩尔比为1:2的TMPAC-AlCl₃离子液体中进行了恒电流电沉积实验,研究了温度、电流密度、搅拌速度和添加剂甲苯等对沉积层的影响。结果表明:在相同条件下摩尔比为1:2的TMPAC-AlCl₃离子液体电导率最大,当温度为80℃,电流密度为20 mA·cm^-2,搅拌速度为500 r·min^-1时,沉积层质量较好且电流效率较高;甲苯的加入,增大了TMPAC-2AlCl₃离子液体的电导率,降低了槽电压,当添加甲苯的体积分数为50%,电流密度为23 mA·cm^-2时,可以得到较为致密、色泽良好、平整而均匀的沉积层。