纤维素废弃物稀酸水解残渣制氢研究

对纤维素废弃物水解残渣催化气化制氢进行了研究,考察了气化温度、催化温度、催化剂颗粒粒径和S/B (单位时间内进入气化器中水蒸汽质量与生物质质量之比)4个主要参数对气体组成和氢气产率的影响并和以木屑为原料催化气化制氢进行了比较。在试验范围内提高气化温度、催化温度和S/B的值以及减小催化剂颗粒粒径对提高氢产率有利,其中气化温度和S/B对提高氢产率影响较大。气化温度在800～850℃内较为理想,催化剂颗粒的适宜粒径为2～3mm,S/B取1.5～2.0较佳;和木屑制氢相比,使用水解残渣制取的气体中CO和CO_2的体积百分比小,H_2/CO的值大,氢气含量高,有利于后续处理,且氢产率大,对制氢有利。     

烟气中CO催化氧化脱除的影响因素分析

针对化工工业常用的PT表面多孔陶瓷介质CO脱除催化剂,通过控制变量法,分别实验研究了反应温度、气态空速以及进口CO浓度这三个重要参数对CO催化氧化脱除的影响。并通过工况的比对分析,研究了这三个参数混合作用下对催化效果的影响。由此提出了通过调整工况改善CO催化氧化效果的方法。     

生物质二级固定床催化热解制取富氢燃气

针对二级固定床反应器(第一级是热解反应器,第二级是催化反应器),以制取富氢燃气为目标,分别采用稻壳、秸秆、锯末为原料,重点考察了固定床催化反应器在不同反应条件下对产气量、产氢率和焦油含量的影响.与一级热解反应相比,在催化反应器温度为750℃时,稻壳热解的产气量提高了22%,氢气的体积含量提高了50.3%;通过使用煅烧白云石和镍基催化剂,稻壳热解的产气量提高了36.6%,氢气的体积含量提高了76.2%.催化反应器温度为815℃时,秸秆和锯末的热解实验结果与温度为750℃时具有相同的趋势,且催化固定床能够有效降低燃气中焦油的含量,可降至原来含量的1%.催化剂负载量和燃气空速对产气量和氢气浓度都有影响.催化剂负载量为生物质送料量的30%、燃气空速为0.9×104h-1时,实验结果相当满意.     

炭催化CH4-CO2重整制合成气的研究

在石英固定床上进行炭催化CH4-CO2重整制合成气的研究,对反应前后炭催化剂的比表面积、孔容及孔径等作了分析。结果表明,在炭催化的条件下,CH4和CO2的初始转化率较高,然后逐渐降低至1个平稳的阶段。高温有利于CH4和CO2转化率的提高,同时也加速了CO2与炭催化剂之间的气化反应。空速对CH4和CO2转化率影响比较明显,空速越小,CH4与CO2转化率越高。CHa—CO2重整反应的最佳比例为1：1。此种状况下CH4和CO2稳定时的转化率分别为27％和65％。炭催化剂的比表面积、孔容、孔径等在反应前后均没有明显变化,说明积碳对炭催化CH4-CO2重整反应没有影响。     

CO2/N2气氛下煤粉热解气化特性研究及动力学分析

采用热重分析仪在CO_2/N_2气氛下对煤粉进行了非等温热解气化实验研究,分析了程序升温速率和CO2浓度对煤粉热解、气化特性的影响,并采用Coats-Redfern法、FWO法和KAS法对煤粉热解、气化过程进行了动力学分析。实验结果表明:在CO_2/N_2气氛下,随着程序升温速率的升高,热解和气化反应速率均增大,表观活化能均减小。在CO_2/N_2气氛下,CO2不会影响煤粉的热解过程,而对气化过程有决定性影响,CO2浓度越高,气化反应速率越大,表观活化能越大。在CO_2/N_2气氛中煤粉气化反应的表观活化能E和表观指前因子A之间具有动力学补偿效应。在相同气氛下,煤粉气化反应的表观活化能随转化率的增大而减小。     

生物质流态化催化气化技术工程化研究

在研究开发的内循环锥形流态化气化炉内。对稻草、麦草等软秸秆物料粉碎后，或者直接使用木屑等细粉状原料，进行了热解气化和催化气化的工程化应用试验研究。研究结果表明：气化反应在600—820℃的一个较宽温度范围内，均能稳定连续运行。麦草原料气化所产生的煤气热值比稻草和稻壳都高，其热值可达7716kJ／m^3。木屑气化所产生煤气热值最高则达9064kJ／m^3，远远高于一般生物质气化煤气。对流化床气化来讲，即使在非催化气化条件下，其气化产生的煤气热值比采用下吸式气化炉产生的煤气热值提高40%左右，并且气化温度较固定床(上吸式、下吸式)气化炉低。同时进行的催化气化试验发现，催化剂CaO能明显提高煤气热值、降低CO组分，Na2CO3催化气化能提高气体H2的含量。在800℃试验时，添加催化剂能明显提高气体的热值。     

在碱金属催化作用下煤焦与CO2的气化反应

利用固定床实验装置、以CO2作为气化剂，进行煤焦气化反应动力学的研究，分析了碱金属的含量及气化温度对煤焦-CO2气化反应的影响。采用未反应核收缩模型对试验数据进行处理，得到气化反应动力学参数。发现气化温度对煤焦与CO2的气化反应影响显著，碱金属作为煤焦-CO2气化反应的催化剂，能够降低反应过程的活化能，提高反应速率，用未反应核收缩模型能够很好地描述煤焦。CO2的气化反应过程。     

CuCe0.75Zr0.25Oy催化剂上CO自持燃烧实验研究

针对转炉放散煤气传统的直燃排放造成严重的能源浪费和环境污染问题,采用溶胶凝胶法制备CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_y新型催化剂,研究了反应气体积分数对CO自持催化燃烧的影响规律。结果表明,CO自持燃烧发生的临界条件为3%CO+3%O_2/N_2;CO与O_2体积分数的增大均促进了CO完全转化温度的提前,有利于CO自持燃烧反应的进行;随CO_2体积分数增大,导致CO完全转化所需炉温越来越高,不利于CO自持燃烧反应的进行。同时进行了CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_y催化剂的热稳定性实验研究,结果表明,10%CO+90%合成空气条件下,CuCe_(0.75)Zr_(0.25)O_y催化剂在100 h内具有高热稳定性,催化剂活性基本保持不变,催化剂表面反应温度保持在310.0±3.0℃。     

原料气中CO_(2)体积分数对铜钼基催化剂合成低碳醇的影响北大核心CSCD

文章采用冷冻干燥法制备了以SiO气凝胶为载体的Cu-Mo基催化剂,在固定床反应器中评价其催化CO_(2)加氢合成低碳醇的性能,考察了原料气中CO_(2)体积分数对合成反应的影响。结果表明:在压力为5 MPa,空速为2000 h,n(H)/n(CO_(2))=2,温度为260℃反应条件下,当CO_(2)体积分数为0.92%时,反应产物中总醇选择性达34.23%,CO_(2)H在总醇中的质量分数达55.55%,催化剂催化合成低碳醇的性能较好。液体产物低碳醇中主要以甲醇、乙醇和正丙醇为主,在总醇中的质量占比高达97%。原料气中引入CO_(2)会促进逆水汽变换反应发生而降低CO_(2)的转化率;随着CO_(2)浓度的增大,CO_(2)在催化剂孔道内部的扩散受到抑制而变慢,有利于增加低碳醇的选择性和降低副反应的发生。     

生物质微米原料快速气化试验研究

以木屑和稻壳为试验原料,针对生物质气化热解技术开展研究。实验结果表明,CO、H_2、CH_4等是组成合成气的主要有效成分;反应终温对气化热解反应的结果影响较大。当反应终温从700℃上升至900℃时,合成气产率提升了39. 6%;原料含水率对合成气的组分构成也有影响,含水率越高,H_2占比越小,同时无效热值气体CO_2含量占比上升。     

基于生物质稻秸气化的催化剂研究

利用浸渍法和沉淀法分别制备了Ni/Al₂O₃（NiAlI）和Ni/白云石（NiDoP）两类生物质气化催化剂,采用氢气还原热重实验和固定床气化实验对两类催化剂进行性能验证,分析了催化剂制备方法、活性组分、还原温度、负载量、还原度、比表面积等因素对气化效果的影响。结果显示沉淀法制备的NiDoP中Ni以Mg_0.4Ni_0.6O固溶体形式存在,其适宜的还原温度范围为400～600℃,浸渍法制备的NiAlI中Ni以NiAl₂O₄形式存在,其适宜的还原温度范围为800～900℃。500℃还原后的20NiDoP较20NiAlI具有更好的催化性能,900℃时20NiDoPA催化下的氢产率达34mol/（kg daf）,碳转化率达96%。添加5%K₂CO₃改性后的20NiDoP催化剂中,K₂O在气化过程中起了显著的催化作用。此外,在生物质气化催化剂制备过程中需综合考虑比表面积和负载量的相互关系。     

载镍橄榄石催化剂对棉秆热解的影响

为了揭示催化剂对生物质热解过程的影响,文章以新疆棉秆为原料,研究了橄榄石及载镍橄榄石(NiO-olivine)对棉秆热解产物的影响规律,并对其物理、化学性质进行表征。研究结果表明:催化剂对生物质热解起到双重作用,一方面,促进半焦的进一步热解,提高生物质热解过程中碳的转化率和原料的利用率,另一方面,对热解焦油的裂解具有较好的催化作用,促进了焦油和甲烷的裂解/重整反应,从而提高了气体产率,H2含量提高一倍。生物质热解过程中,催化剂表面的NiO被热解气还原形成单质Ni充当活性中心;随着热解温度的升高,催化剂的催化效果更加明显;随着NiO负载量的增加,催化剂的催化活性不断增强,当负载量大于7%时,催化剂的自还原消耗大量的热解气导致产气中的H2和CO含量大幅度降低,CO2和H2O含量增加。该研究结果有助于深入了解镍基催化剂对生物质热解的影响机制,为生物质催化气化提供参考依据。     

具有高抗水、抗硫性的CeO2/TiO2-ZrO2催化剂脱硝性能研究

采用浸渍法制备了CeO2/TiO2-ZrO2催化剂,用于NH3选择性催化还原NO.研究了CeO2负载量、氧浓度、空速值、氨氮比以及SO2浓度和水蒸气存在的情况对催化剂活性的影响,并运用BET和XRD对催化剂进行了微观表征.结果表明:催化剂中ZrO2的存在有利于增大催化剂比表面积,增强CeO2在催化剂上的分散度,提高了催化剂活性;CeO2/TiO2-ZrO2催化剂表现出高效性和稳定性,当CeO2负载量超过10%、空速值为30000 h-1、反应温度为250～450℃时,脱硝率稳定在94.27%～99.63%;当高浓度SO2和水蒸气同时存在时,随着反应温度的升高,NO的脱除率逐渐提高,当反应温度高于400℃时,脱硝率仍可达到92%以上,表明CeO2/TiO2-ZrO2催化剂具有很强的抗硫性和抗水中毒性.     

碳酸盐中CO2气化生物质制合成气

以杉木屑为原料,CO₂为气化剂,熔融碳酸盐Li2CO3-Na2CO3-K2CO3(LNK)为热介质和催化剂进行气化制合成气(H2+CO)的研究,考察气化剂CO₂流量、CO₂通入方式、复合熔盐体系中添加的金属氧化物种类和Cr2O3含量等因素对气体产物组成分布及产率的影响。结果表明:CO₂流量显著影响气化反应的平衡;以鼓泡法通入CO₂时生物质的气化效果优于吹扫法的情况,CO₂流量为99.8 L/h时气化效果较好,合成气含量和产率分别达到61.4%和350.2 mL/g生物质;添加的金属氧化物中Cr₂O₃对生物质气化过程的促进作用优于MgO和Fe₂O₃,随着Cr₂O₃含量的增大,合成气含量先增大后略微减小,在Cr₂O₃含量为10.0%时最高,为67.9%。     

催化剂对稻壳水蒸气气化特性和焦油转化的影响

使用白云石、橄榄石、菱镁矿作为催化剂,在自行搭建的小型固定床气化炉试验台上对稻壳进行高温水蒸气催化气化和焦油转化实验,研究了气化温度、催化剂种类、镍负载、表观停留时间等因素对稻壳水蒸气气化半焦产率、焦油产率、气体产率以及气体组分的影响。试验结果表明,白云石、橄榄石、菱镁矿都对焦油有一定催化裂解效果,白云石的催化活性高于橄榄石和菱镁矿。使用浸渍法将助剂Ni负载于催化剂,白云石和菱镁矿的催化活性得到提升。使用镍负载的白云石进行不同温度的稻壳水蒸气气化试验,燃气在催化剂床层的表观停留时间为10.64 s时,气化温度从600℃升高至800℃,产气率、氢气体积分数分别由600℃的0.44 m~3/kg和44.22%提高到800℃的1.10 m~3/kg和58.0%,焦油产率由600℃的1.63%降低至800℃的0.31%,与无催化剂的气化试验相比,800℃的产气率、氢气体积分数分别增加了0.26 m~3/kg和31.3%,800℃下焦油脱除率为88.04%。     

松木屑水蒸气催化气化制氢及其大物料量气化动力学研究

利用松木屑在自制固定床气化系统上进行水蒸气催化气化实验研究.考察反应温度、水蒸气/生物质比(S/B)以及催化剂加入量对气体成分、产氢率和潜在产氢率的影响.结果表明:反应温度为850℃、S/B为3.27、催化剂量,木屑进料量比为2%时合成气品质较优,氢气浓度可达40.13%,产气率为0.718m3·kg-1.该文也进行大物料量松木屑催化气化等温热重实验研究,加入催化剂使木屑气化反应活化能降低,加快了反应进程.     

塑料协同高温铜渣气化的实验研究

基于环境保护和能源资源优化利用的视角,城市生活垃圾气化备受国内外学者的关注,旨在找到一条高效的垃圾能源化利用途径。鉴于生活垃圾组分复杂,而塑料作为生活垃圾的重要组成部分,本课题选取塑料为研究对象,以空气为气化介质、铜渣为催化剂,进行相关研究。在自行搭建的气化试验台上开展塑料的气化试验研究,主要研究气化比(即空气消耗系数)、温度和催化剂对塑料气化的影响。实验结果表明:气化实验比、温度对催化气化产气品位有很明显的影响;在气化温度为750~900℃,随着气化温度升高,产气品位明显提高;铜渣催化剂的使用使得塑料能够进一步催化重整,可提高气化产气CO、H2、CH4等可燃组分,有较好的催化效果。     

Ni-CeO_2/γ-Al_2O_3催化甲苯水蒸气重整的实验研究

以单质镍为活性组分、CeO2为助剂、γ-Al2O3为载体制备了Ni-CeO2/γ-Al2O3催化剂,以甲苯为生物质气化焦油模型化合物,在固定床反应器上进行催化水蒸气重整实验,考察了反应温度、水/碳摩尔比(S/C)和CeO2负载量对甲苯转化率、产气组成及积碳生成的影响。结果表明,Ni-CeO2/γ-Al2O3催化剂具有较好的催化活性和抗积碳能力;在反应温度为850℃,S/C为3时,使用Ni-CeO2(3%)/γ-Al2O3催化剂,甲苯转化率可以达到90.4%,经反应后的催化剂含碳量仅为0.42%。     

CO2气氛下生物质气化制氢的数值分析

生物质气化制氢有重要的工业应用价值,本文采用ASPEN PLUS软件数值模拟了稻壳在流化床中的气化过程。本次模拟运用吉布斯自由能最小化原理,选择RGibbs和RYield模块,采用CO2作为气化剂,计算获得了气化温度、CO2质量流量、CO2和稻壳质量比和碳转化率对产氢率的影响规律。结果表明：在CO2质量流量为200kg/h时,H2的生成率高达43%。随着CO2/B增加,CO和CO2体积分数逐渐升高,CH4体积分数下降,H2体积分数在不同的气化温度下趋于平稳（600~700℃）或下降（800~1000℃）。随着气化温度升高,碳转化率增加;随着CO2和稻壳质量比的升高,碳转化率下降。     

Cu负载量对Cu-ZSM-5晶相及其快速SCR反应性能的影响

采用等体积浸渍方法制备不同Cu负载量的Cu-ZSM-5催化剂,对催化剂理化特性和催化快速SCR反应活性进行实验研究,同时对这些催化剂样品进行了NO、NO/NO_2的程序升温脱附(TPD)实验,分析了NO_2含量对脱硝效率的影响.结果表明:Cu元素主要以氧化物形式分散在分子筛上,在Cu负载量8%的样品中有大颗粒CuO晶体聚集,在Cu负载量≤8%的样品中未检测到明显的CuO晶相;NO_2的存在有利于提高脱硝效率,且Cu分子筛催化剂具有较好的抗硫性能;采用快速SCR工艺能够降低反应温度,Cu负载量为8%的催化剂表现出最优异的性能,在200℃时,其脱硝效率可达到93%.