生物质气化焦油裂解用颗粒催化剂的再生性能

为开发适用于生物质气化焦油裂解的多孔白云石颗粒催化剂,以乙酸为生物质气化焦油的模型化合物,讨论了积炭对多孔白云石颗粒催化能力以及再生性能的影响。结果表明,在积炭率0～4.4%时,多孔白云石颗粒的催化能力随积炭率呈线性下降。当积炭率从0增加到4.4%时,颗粒的孔隙率从0.74 cm³·g^-1减小到0.48 cm³·g^-1,乙酸裂解率从99.3%降至32.3%。采用900 ℃和2 h焙烧法对积炭多孔白云石颗粒进行再生处理后,多孔白云石颗粒的强度基本不变,孔隙率增至0.55 cm³·g^-1。在再生多孔白云石颗粒上,乙酸裂解率达到99.5%。多孔白云石颗粒催化剂具有良好的再生性。     

多孔白云石颗粒的孔径分布、催化能力和流化特性

多孔白云石颗粒是一种适用于生物质气化焦油裂解的催化剂。为了开发多孔白云石颗粒流化床焦油裂解反应器,制备出半径(0.9～2.5) mm和长度(4.1～8.6) mm的圆柱形多孔白云石颗粒,测定了多孔白云石颗粒的内部孔径分布、催化能力和流化特性。结果表明,与天然白云石颗粒相比,多孔白云石颗粒孔径(0.1～10) μm的空隙率大幅增加。在催化剂用量117 g、温度800 ℃和载气流量2 L·min^-1的条件下,乙酸在多孔白云石颗粒上的裂解率达99.3%,而天然白云石颗粒上裂解率仅为36.5%。求出了多孔白云石颗粒的曳力系数,建立了多孔白云石颗粒初始流化速率的经验公式。多孔白云石颗粒的当量直径从2.7 mm增至6.8 mm时,初始流化速率从1.3 m·s^-1升至2.4 m·s^-1,初始流化速率的计算值与测定值一致。     

松木成型燃料水蒸气气化反应特性

采用自制蒸气气化炉试验系统,以废弃松木屑为原料制作成型颗粒燃料,采用高温水蒸气气化,考察不同气化温度及气料比(S/B)对生物质水蒸气气化反应的影响,利用XRD射线衍射和傅里叶红外图谱分别分析生物质反应残留物及气化焦油,反应残留物的比表面积及空隙特性由BET多点法和BJH法测得。结果表明,蒸汽流量和反应温度有利于促进蒸汽重整、碳还原、CO的变换反应,当S/B由0.5增加到1.5时,温度为900℃,H2体积分数由52.32%增长到67.3%;随温度升高(750~950℃,S/B=1),松木颗粒的失重率由82.91%升高到91.27%,其微孔结构充分发展,平均孔直径由20.96 nm降低到3.76 nm,焦油中脂肪烃含量增加,芳香烃因发生开环反应使其含量降低,有益于降低气化气中焦油含量。     

载体焙烧温度对Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响

采用浸渍-共沉淀法制备Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂,Ni负载质量分数为10%。在固定床微反装置考察载体焙烧温度(600℃=、700℃、800℃和900℃)对Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响。结果表明,载体焙烧温度800℃制备的催化剂活性较好。由XRD和TPR分析可知,随着焙烧温度的升高,各衍射峰的峰强度增强,峰尖锐,说明随着焙烧温度的升高,催化剂中各氧化物晶粒增大。焙烧温度800℃的Ni/CuO-ZrO_2-CeO_2-Al_2O_3催化剂的NiO峰强度较小,说明在该催化剂上NiO以高度分散的状态存在于催化剂表面。     

松木成型燃料水蒸气气化反应特性

采用自制蒸气气化炉试验系统,以废弃松木屑为原料制作成型颗粒燃料,采用高温水蒸气气化,考察不同气化温度及气料比（S/B）对生物质水蒸气气化反应的影响,利用XRD射线衍射和傅里叶红外图谱分别分析生物质反应残留物及气化焦油,反应残留物的比表面积及空隙特性由BET多点法和BJH法测得。结果表明,蒸汽流量和反应温度有利于促进蒸汽重整、碳还原、CO的变换反应,当S/B由0.5增加到1.5时,温度为900℃,H₂体积分数由52.32%增长到67.3%;随温度升高（750~950℃,S/B=1）,松木颗粒的失重率由82.91%升高到91.27%,其微孔结构充分发展,平均孔直径由20.96 nm降低到3.76 nm,焦油中脂肪烃含量增加,芳香烃因发生开环反应使其含量降低,有益于降低气化气中焦油含量。     

铜渣载镍催化剂催化气化松木屑的实验研究

采用二级固定床管式反应器,以松木屑为原料,水蒸气为气化介质,载镍铜渣为催化剂,结合XRD、TEM、BET、SEM、H₂-TPR等表征手段,考察了不同的镍载量、催化剂焙烧温度以及催化温度对生物质催化气化的影响。结果表明,铜渣载镍催化剂有相对低的比表面积,但它表现出极好的抗积炭性能和裂解焦油的能力。镍载量为2.0%的催化剂经过600℃焙烧后,氢气产量为26.91mmol/g,碳转化率达到了94.86%,积炭仅为0.16%;当催化温度从850℃升高到900℃时,氢气产量只增加了0.28mmol/g,综合考虑能源消耗、催化性能以及设备损耗等因素,最佳的催化温度为850℃。由此可见,铜渣在镍催化剂上的应用可实现废物回收利用,有着重要的实用价值。     

生物质焦油裂解催化剂制备及其催化裂解性能

以萘为生物质焦油模型化合物 ,在以白云石为载体制备的 Ni基催化剂上进行了催化裂解实验研究 ,对催化剂的制备技术、活性、积炭失活性能和再生方式进行了实验分析。结果表明 :在 70 0℃的裂解温度、重量空速 0 .8L· h-1的反应条件下 ,萘的单程转化率可达 95 %,以饱和湿空气为再生气流 ,在程序升温的条件下烧碳 ,催化剂再生时间短 (<0 .5 h) ,与同温度的热裂解相比催化裂解更有利于萘的深度裂解 .     

吸附强化焦油蒸汽重整制取氢气

分别采用固相反应法、溶胶凝胶法制备了Ni/Mg-Ca₁₂Al₁₄O₃₃催化剂、CaO-Ca₁₂Al₁₄O₃₃吸附剂,并将其作为重整催化剂、CO₂吸附剂应用在焦油蒸汽重整制取氢气的研究中,通过与普通蒸汽重整进行对比,系统地研究了重整温度、S/C比（反应体系中水蒸气与碳元素的摩尔比）、质量空速对焦油吸附强化蒸汽重整制氢特性的影响。结果表明,CO₂吸附剂的加入能够有效提升焦油重整效果,氢气产率、体积分数均得到显著提高,其中氢气体积分数达95%以上。随着S/C比的增加、质量空速的减小,普通蒸汽重整和吸附强化重整的制氢效果均是增强的,且均在S/C比、质量空速分别达到12：1、0.128 h⁻¹后增幅不再明显;尽管如此,相比普通重整,吸附强化重整降低了最佳重整制氢温度,在800℃时氢气产率能够达到87.35%。     

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。     

Ni基生物质焦油重整催化剂的研究进展

Ni基催化剂对生物质气化过程中生成焦油的催化裂解重整具有较好的催化活性,但在催化反应中存在容易积炭进而失活的现象。如何提高Ni基催化剂的催化活性和抗积炭能力是Ni基催化剂研究中的难点。本文从催化剂的活性组分、载体和助催化剂3个方面入手,详细综述了近几年关于提高Ni基生物质焦油重整催化剂催化活性和抗积炭能力的研究进展,讨论了催化剂的活性组分、载体和助催化剂对催化剂催化活性的影响。指出Ni-Fe、Ni-Co、Ni-Cu催化剂均表现出比Ni基催化剂更好的催化活性,助剂的加入有利于提高吸附剂的抗积炭能力和抗烧结能力;催化剂载体方面,钙钛矿型混合金属氧化物载体、煤焦和生物质焦载体具有较好的研究前景。     

新型镍基镁渣催化重整松木热解挥发分焦油析出特性研究

采用过量浸渍法制备了镍基镁渣催化剂，并在小型气流床气化炉上开展了松木热解挥发分的催化重整研究。评估了煅烧/催化温度、镍含量和水碳比对焦油组分的影响，同时在不同煅烧/催化温度下与Ni/γ-Al₂O₃催化剂进行了裂解焦油性能的对比。采用比表面积测试（BET）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对催化剂进行了表征。结果表明，当镍含量为3%，煅烧/催化温度为800℃，水碳比为0.5时，镍基镁渣催化剂表现出最优异的催化裂解焦油能力：大幅度降低了重质多环芳烃的相对含量，并且焦油转化率达到95.69%，同时焦油露点温度降至40.2℃。XRD结果表明，Ni、Fe、Ca、Mg相互作用可以形成多种活性中心，进而协同提高催化剂活性。     

镍基氨分解制氢催化剂的制备及性能

用浸渍法制备Ni/Al_2O_3和Ni/xMo-Al_2O_3催化剂,以氨分解为模型反应,考察Ni负载量、焙烧温度、溶剂和助剂等合成条件对催化剂催化性能的影响,通过XRD和TG-DTG表征方法对催化剂进行表征。结果表明,最佳合成条件:Ni负载质量分数为16%,焙烧温度350℃,采用丙酮为溶剂制备的Ni/Al_2O_3催化剂具有较好的催化活性。500℃添加质量分数3%的助剂Mo可以使Ni/Al_2O_3催化剂的活性显著提高39%,Ni/3%Mo-Al_2O_3催化剂的氨分解率达93.5%。     

白云石制备高纯氧化镁的工艺研究

以白云石为原料,通过煅烧、消化、硫酸酸浸、过滤得硫酸镁溶液,采用氨水沉淀法制备氢氧化镁中间体,经煅烧得高纯氧化镁。研究了加入硫酸后白云石灰乳终点pH、反应温度、硫酸镁浓度和煅烧温度对镁的浸出率、沉淀率以及产品氧化镁纯度的影响,最终确定最佳工艺条件为：灰乳终点pH为6,反应温度为40 ℃,硫酸镁浓度为0.8 mol/L,煅烧温度为900 ℃。在此条件下制备的氧化镁纯度达到99.0%以上,满足高纯氧化镁的要求。     

硫酸镍煅烧的实验研究

硫酸镍煅烧可以产生镍氧化物,作为制备氧化镍的原料。以六水硫酸镍为原料,采用热重-差热分析（TG-DTA）、X射线衍射（XRD）分析研究了其煅烧过程并对产物进行了表征。研究结果表明,硫酸镍煅烧过程分为3个阶段：第一阶段（27~250 ℃）及第二阶段（250~600 ℃）为脱水阶段;第三阶段（600~900 ℃）为分解阶段。在煅烧温度为850 ℃、煅烧时间为30 min、粒度为74~147 μm条件下,硫酸镍煅烧产物为氧化镍。     

γ-Al_2O_3负载的Ni_xCo_(1-x)Co_2O_4催化剂N_2O催化分解性能

以K_2CO_3为沉淀剂,γ—Al_2O_3为载体,采用共沉淀法制备了负载质量分数为30%和具有Co_3O_4尖晶石结构的Ni_xCo_(1-x)Co_2O_4复合金属氧化物催化剂(x分别为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0),确定了最适宜的x值。考察了焙烧温度对催化剂的影响,对制备的样品进行了XRD、BET、SEM和H_2-TPR等表征,在微反装置上对催化剂进行N_2O催化分解活性评价。结果表明,适宜的x值为0.5,焙烧温度为800℃。N_2O和O_2浓度是影响催化剂的N_2O催化分解转化率的主要因素,低浓度有利于提高N_2O催化分解转化率。掺杂还原性气体(如CO和NO)加速了N_2O催化分解反应,有利于提高催化剂的N_2O催化分解转化率。在模拟工业装置反应尾气[φ(N_2O)=12%、φ(O_2)=16.8%和其他混合气体]条件下,催化剂N_2O完全催化分解温度为612℃,满足实际工业生产装置运行要求(小于750℃)。     

用于臭氧催化氧化处理抗生素废水的催化剂的制备

以氧化镍、氧化铜为活性组分,以γ-Al_2O_3为载体,采用浸渍的方法制备催化剂,考察了各因素对催化剂活性的影响。结果表明,负载氧化镍和氧化铜的催化剂活性较高,在浸渍液浓度为1 mol/L,镍铜离子浓度配比为2∶1,干燥时间为2 h,焙烧时间为3 h,焙烧温度为500℃条件下制备的催化剂用于抗生素废水的处理,在臭氧流量为2 L/min,pH=7,催化剂投加质量浓度为1 g/L,反应时间为50 min条件下,废水COD的去除率为52.10%。