生物质基合成气合成甲醇的热力学模拟研究

为了指导生物质气化合成气的目标组成,为生物质间接液化制取甲醇技术提供必要的理论参考依据,基于Aspen Plus软件平台对生物质基合成气合成甲醇的热力学进行了模拟计算与分析.计算了不同温度、压力和初始组成下反应体系的平衡组成,及其对CO、CO2平衡转化率和甲醇平衡收率的影响.并以4种不同组成的生物质合成气为初始原料,对甲醇合成的热力学分析结果进行了比较.结果表明,降低反应温度增大系统压力有利于生物质基合成气的转化;生物质合成气的初始组成是甲醇合成的重要影响因素,提高原料气中的H2/(CO+CO2)量比比例,降低CO2/CO量比比例,有利于提高甲醇的产量.     

煤制天然气气化单元的数值模拟

为生产煤制天然气,本文采用HSC化学热力学计算软件进行了煤气化单元的数值模拟。通过改变反应温度、压力及气化剂水蒸气的供入量,分析煤气化产物可用于甲烷化的有效组分(CO,H2,CO2,CH4)摩尔分数的变化规律,同时结合相应的能源转化效率优化工况参数,降低甲烷化的氢气补充并提高转化效率。结果表明,煤制天然气煤气化单元中的运行参数最优选择为1.5 MPa,900℃;煤及气化剂输入量为n(煤)∶n(水)=1∶2;煤气化产物中有效气摩尔分数达96.97%,n(CO)∶n(H2)生成速率为1.5~1.8。该结果可以用于指导煤制天然气的实验研究。     

改性β沸石催化剂上混合C4的气相烷基化反应研究

对烷/稀比较小（4.5：1）的混合C4为原料的气相烷基化反应进行了研究,考察了Hβ沸石及改性后制得催化剂上反应条件及改性方法对反应性能的影响,结果表明随着反应温度的升高三甲基戊烷/二甲基己烷值增大,这说明催化剂上的烷基化反应选择性和氢转移能力增加;进料空速增大C8产物选择性增大,但丁烯转化率降低;经超强酸改性后制得的SO^2-4-Fe2O3/Hβ-Al2O3催化剂具有较高的活性,烯烃转化率平均为13.88%;加入La2O3R后催化剂的烷基化反应稳定性增加。     

Brφnsted酸性离子液体在汽油烷基化脱硫中的应用

首次提出以BrФnsted酸性离子液体[BMIM]HSO4和H2SO4的复配体系作催化剂,用于汽油烷基化脱硫研究。研究结果表明,在相同反应条件下,相比硫酸,复配体系能够在最大限度不改变烯烃组成的情况下有效催化噻吩与烯烃进行烷基化反应;噻吩转化率随反应温度的增加而增加,但当温度超过45℃后,烯烃聚合速率增加幅度远大于噻吩转化幅度;噻吩转化率随反应时间的增加而增加,反应2h后反应基本达到平衡。     

扩散过程对气固反应影响的模型研究

将固体反应物视为由一系列分配特征的孔隙组成,同时考虑固体颗粒内外扩散、化学反应及产物层扩散过程,建立气固反应随机孔隙模型。微分方程组利用数值计算的方法求解,采用基于勒让德多项式的正交配置方法将扩散方程转化为代数方程,并用四阶龙格库塔方法积分得到转化率与反应时间关系。模拟了舍伍德数、体积比、毕沃模数和席勒模数发生变化时对反应转化率及反应速率的影响。结果表明,生成物固体摩尔体积大于反应物摩尔体积会导致反应物不能完全转化;增加产物层扩散阻力或颗粒内气体扩散阻力可以减弱孔隙闭合的影响,提高固体反应物的转化率,而在相同转化率条件下会使气固反应反应速率降低。     

扩散过程对气固反应影响的模型研究北大核心

将固体反应物视为由一系列分配特征的孔隙组成,同时考虑固体颗粒内外扩散、化学反应及产物层扩散过程,建立气固反应随机孔隙模型。微分方程组利用数值计算的方法求解,采用基于勒让德多项式的正交配置方法将扩散方程转化为代数方程,并用四阶龙格库塔方法积分得到转化率与反应时间关系。模拟了舍伍德数、体积比、毕沃模数和席勒模数发生变化时对反应转化率及反应速率的影响。结果表明,生成物固体摩尔体积大于反应物摩尔体积会导致反应物不能完全转化;增加产物层扩散阻力或颗粒内气体扩散阻力可以减弱孔隙闭合的影响,提高固体反应物的转化率,而在相同转化率条件下会使气固反应反应速率降低。     

燃烧反应C10H8(s) +12O2(g)→10CO2(g)+4H2O(l)的热力学焓和内能

用实验的方法测定了燃烧反应C10H8(s) +12O2(g)10CO2(g)+4H2O(l)的热力学焓ΔH和内能ΔU.根据热力学基本定律用实验数据计算结果表明该燃烧反应焓ΔH=-5093.3kJ.mol-1和反应内能ΔU=-5012kJ*mol-1,与理论计算结果相近似.为了了解反应物和产物的微观结构在该反应热力学性能中所起作用,介绍和讨论了在反应过程中反应物和产物的熔化和内部结构变化对反应熵S,焓H和热容Cp(T)的影响.     

千瓦级PEMFC甲醇水蒸气重整制氢过程热力学模拟

运用Aspen Plus软件对千瓦级质子交换膜燃料电池甲醇水蒸气重整制氢系统进行热力学模拟分析,考察不同水醇物质的量比(0.8~1.6)、反应温度(140~400℃)及压力(101.325~506.625kPa)对甲醇水蒸气重整过程的影响。结果表明,升高反应温度可以提高甲醇平衡转化率和CO摩尔分数,但会降低重整气中H2摩尔分数;增大压力会降低甲醇平衡转化率,但对H2和CO摩尔分数的影响较小;增加水醇物质的量比n(W)/n(M),甲醇平衡转化率增大,但大量水蒸气的使用会增加系统的负荷,降低热效率,所以合适的n(W)/n(M)为1.2~1.4;通过对整个氢源系统的模拟发现,经甲醇水蒸气重整、水汽变化和选择性氧化后,出口气中H2摩尔分数为64.27%,CO摩尔分数小于10-5,可为千瓦级质子交换膜燃料电池提供氢源。     

辽河油田杜84区块超稠油低温氧化反应实验

在模拟注蒸汽条件下,开展辽河油田杜84区块超稠油低温氧化反应实验,分析稠油黏度、SARA组成及气体产物的变化,探讨超稠油低温氧化反应的基本特征和机理.结果表明:杜84区块超稠油经过低温氧化反应后气体产物主要为CO2、CO和余O2,并有少量烃气、SO2和H2S,余氧体积分数一般低于4%.在空气压力为0.25MPa时,超稠油低温氧化反应后黏度增大10%~40%,重质组分体积分数增加5.00%,其中,胶质质量分数降低2.00%~5.00%,沥青质质量分数增大5.00%~10.00%.超稠油低温氧化反应机理主要是芳烃加氧或聚合向胶质转化,胶质加氧或聚合向沥青质转化.     

CO_2作煤粉输送载气对GSP气化过程影响的模拟研究

基于Gibbs自由能最小化原理,将GSP气化过程分解为热解单元和气化单元建模,使用灵敏度工具进行分析,探究CO2和N2分别作为煤粉输送载气时对气化温度、CO和H2以及有效气(CO+H2)产率的影响.结果表明:采用Aspen Plus软件建立的气化模型模拟计算结果与生产数据吻合;与N2相比,以CO2为煤粉输送载气时,气化温度降低约70℃,CO摩尔分数提高约4%、而H2摩尔分数降低约1%,但有效气摩尔分数提高约3%.当CO2流量从12 000Nm3/h升至15 000Nm3/h,气化温度降低约11℃,CO摩尔分数提高约0.15%,H2摩尔分数降低约0.85%,有效气摩尔分数降低约0.7%;当N2流量从12 000Nm3/h升至15 000Nm3/h,气化温度降低约6℃,CO摩尔分数降低约0.33%,H2摩尔分数提高约0.14%,有效气摩尔分数降低约0.19%.CO2作为煤粉输送载气在可减少CO2排放量的同时能够提高气化炉的生产能力和经济效益.     

二氧化碳加氢制甲醇反应机理研究进展

随着工业的迅速发展，化石燃料的使用给生态环境带来的负面影响越来越凸显。其中，CO2作为主要的温室气体对全球气候变化造成严重的危害。CO2选择性加氢制甲醇是解决温室效应、发展绿色能源和实现经济可持续发展的重要途径之一。Cu基催化剂以其优异的催化性能和低廉成本而被广泛应用于CO2加氢制甲醇反应研究中。Cu基催化剂化学性质和电子特性的高度可调性，往往使其反应机理具有差异性，进而展现出不同的催化性能。针对Cu基催化剂催化CO2选择性加氢制甲醇的反应机理进行综述，旨在通过对反应机理的深入认识，为高效稳定的Cu基催化剂设计提供理论指导。     

CO2 isothermal adsorption models of coal in the Haishiwan Coalfield

Since the capacity of CO2 adsorption of coal is a key factor in coal and CO2 outbursts,an experimental study was carded out on CO2 isothermal adsorption with high-pressure volumetry with dry coal samples from the No.2 coal seam in the Haishiwan Coalfield.Four different equations (Langmuir,BET,D-R and D-A) were used to fit the experimental data.We discuss adsorption mechanisms.The results show that the amount of CO2 adsorption increases rapidly under low relative pressure,i.e.,the ratio of equilibrium pressure and saturated vapor pressure,which indicates that molecular layer adsorption or micropore filling may occur in coal.No clear equilibrium state was observed on the isothermal adsorption curves under relative pressure (P/P0) ranging from 0 to 0.8.The fitted results show that the accuracy of the D-A equation is highest with n=1.Micropores are more developed in coal by comparing the BET equation with a pressure mercury injection method on the surface area.The D-A equation (n=l) provides the best fit.By comparing the calculated specific surface area of the BET equation and the mercury intrusion method,it is found that micropore adsorption of CO2 occupies a dominant position.     

新型近零排放煤利用系统中污染元素的迁移转化规律研究

针对所提出的新型近零排放煤气化燃烧集成利用系统，采用热力学平衡计算软件包FactSage 5.2研究了煤中多种有害元素随气化压力及温度的变化，以及在气化炉中的迁移转化规律.在此基础上，进一步计算得到了随煤气温度的降低，各有害元素在煤气中可能的化学形态及物理相的转化规律.同时，考察了含有污染元素的气化炉固相产物随物料循环进入燃烧炉后，在O2/CO2气氛下的最终热力稳定形态.研究结果将为该近零排放煤利用系统抑制污染物的生成及排放控制提供指导，同时为其他零排放煤利用系统实现污染物的零排放提供参考.     

液化气加氢热力学的研究

计算了低碳烯烃在加氢反应中的各反应标准摩尔生成焓以及反应温度范围内的标准摩尔反应吉布斯自由能、平衡常数。计算结果表明,温度是影响反应热力学的重要因素,低反应温度有利于烯烃加氢,提高反应温度对反应热力学是不利的。在烯烃加氢反应条件选择时,采用提高反应压力,降低反应温度的方法来减小温度对反应平衡的影响,以使烯烃加氢反应达到一定深度。     

刘庄煤气化反应动力学特征的研究

针对煤炭在气化过程中高温的碳与二氧化碳和水蒸汽发生的非均匀向反应决定了出口煤气的组分和热值这一问题,在实验的基础上,研究了刘庄煤气化过程中ＣＯ２还原反应和Ｈ２Ｏ（ｇ）分解反应的动力学特征,确定了其化学反应的速率表达式,得出其反应活化能分别为１４０．４１ｋＪ／ｍｏｌ和１７１．５３ｋＪ／ｍｏｌ。     

可见光催化的烯烃胺化反应的研究进展

C-N键的构建反应是现代有机合成中重要的研究领域.在C-N键的构建方法中,烯烃的胺化反应是一类通过一步反应就可以高效合成出多位点产物的反应.近年来,随着光催化氧化还原反应的不断发展,烯烃的胺化反应取得了一些重要的突破.通过光催化氧化还原反应,利用可见光为绿色能源,加入一定量的催化剂,可以将廉价易得的烯烃类化合物转化为含...     

浑源煤焦的CO2气化特性研究

在750～950℃范围内,用等温气化的方法研究了热解温度、热解时间、CO2分压、气化温度等对浑源煤焦气化反应特性的影响.结果表明,浑源煤焦在850℃时的气化活性较好;随着制焦温度的提高,气化活性下降;30 main焦与50 main焦的气化活性无明显差异,而2h焦则表现出了随保温时间延长,气化活性降低的趋势;0.05～...     

煤焦固定床等温CO2气化反应动力学研究

利用自建固定床实验台研究了常压下神华煤煤焦等温CO2气化反应特性,实验分析了CO2流量、煤焦质量、气化温度和CO2分压对煤焦固定碳转化率的影响.在建立的化学反应动力学控制实验条件下,根据等转化率法计算得到煤焦气化反应活化能E为155 kJ/mol、CO2分压反应级数n为0.58;通过比对常用42种反应机理函数相关系数大...     

胺基改性有机膦配体的制备及其在CO_2催化氢化反应中的应用

以季鳞盐[Ph2P(CH2OH)2]+Cl-与二正丁胺的Mannich反应合成出了一系列氨基改性有机膦配体,加入不同酸后得到在空气中稳定的鳞盐,用31PNMR表征了结构.氨基改性有机膦配体与RuCl3原位形成的催化体系对吗啉存在下的二氧化碳催化氢化反应具有较高的催化活性,最高TON值可迭6229.考察了CO2压力,还原剂用量及种类等对催化反应的影响.