Ni/α-Al2O3上CH4/CO2重整反应动力学的研究--反应温度的影响

在活塞流式微分反应器和脉冲微型反应器中,反应温度550～750℃,分别通过连续反应和脉冲反应,考察了Ni/α-Al2O3催化剂上CH4/CO2反应的动力学行为.结果表明,在550～600℃,原料气CH4和CO2的反应级数随温度升高而增大,产物CO的反应级数随温度提高而提高,H2的反应级数随温度升高而降低.在650～750℃,原料气CH4的反应级数随温度的升高略有增加,而CO2的反应级数恒定,产物H2不再影响反应速率,产物CO反应级数随温度升高几乎恒定.并且发现以上两个温度区间的CH4/CO2反应的表观活化能有显著不同,表明Ni/α-Al2O3催化剂上CH4/CO2重整的反应历程在650℃左右发生了明显变化.     

油泥与木屑共气化协同效应研究

针对油泥和木屑共气化处理工艺,以CO₂为气化剂,利用热重分析系统考察木屑、油泥及其共混物的气化特性,研究了不同比例的混合物共气化的协同效应。利用螺旋气化反应装置对不同比例的混合物进行气化实验,分析对比气化实验三相产物产率的实验值和理论计算值。研究发现：木屑的气化性能优于油泥,混合物中木屑含量的增加可显著提高油泥的气化性能和气化反应活性,油泥含量的增多可增强木屑的气化反应;混合物气化反应的质量损失速率实验值曲线在挥发分析出和气化阶段均低于计算值曲线;混合物气化反应的气相产率随混合物中木屑含量的增大而增大,油泥/木屑质量比为6/4的共混物气体产率可达48.48%,且实验值比理论计算值高20.05%。研究表明,木屑与油泥共气化反应存在显著的协同效应。     

劣质重油脱碳改质接触剂上焦炭气化反应规律

采用微型固定床反应器,研究了劣质重油流化脱碳改质接触剂上焦炭与O₂、H₂O(g)和O₂+H₂O(g)混合气的气化反应,考察了反应温度、气化剂组成、反应时间对气体产物组成以及焦炭转化率的影响。结果表明,采用O₂为气化剂时,焦炭气化反应的主要产物CO与CO₂的摩尔比(n(CO)/n(CO₂))随反应温度提高先升高后降低。采用H₂O(g)为气化剂时,焦炭气化产物主要由H₂、CO、CO₂及微量CH4组成;在1025~1149 K范围,反应温度对气化产物组成的影响较小,反应温度1025 K、反应时间多于25 min时,气体产物中CO+H₂的体积分数在87%以上,反应温度高于1049 K时,焦炭转化率明显提高。采用O₂-H₂O(g)混合气作为气化剂,且气化剂中O₂体积分数较低时,焦炭气化反应产物组成与采用H2O(g)作为气化剂时的类似,但随着O₂体积分数增加,产物中H2体积分数大幅下降;气化剂中O₂体积分数大于10%时,产物中H₂体积分数几乎为零,产物组成与采用O2作为气化剂时的类似;焦炭转化率随着O₂体积分数和反应温度的升高而增加。     

甲烷二氧化碳重整热力学分析

为了优化反应条件及提高催化剂的反应效率,采用平衡常数法对甲烷二氧化碳重整制合成气进行了热力学分析,计算出该反应发生的最低可行温度为914K。研究了反应温度、压力及反应原料进气组成对重整特性的影响。结果表明,温度在1 123K和常压下,CH4和CO2的转化率可分别达到94.47%和97.31%,且温度升高有利于转化率的提高,而压力升高却不利于反应正向进行。随着原料气中n(CH4)/n(CO2)比值的增加,CH4和CO2转化率呈现单调但相反的变化趋势,当n(CH4)/n(CO2)=1.2时,CO2的转化率可达99.29%,n(H2)/n(CO)为0.99。O2含量增加,使CH4和CO2转化率分别升高和降低,且使n(H2)/n(CO)的值增加;当n(CH4)∶n(CO2)∶n(O2)=1.2∶1∶0.575时,能使反应实现自热。     

流化床内松木屑气化过程的MP-PIC数值模拟

基于多相质点网格(MP-PIC)方法建立了三维流化床内的生物质气化反应模型，考虑蒸发、挥发分析出以及均相、非均相反应等子模块，研究了松木屑在气-固强非线性耦合作用下的空间分布特性和高温热传递过程中的热物性分布规律，探究了不同的空气当量比(ER)、蒸汽生物质比(SBR)、气化温度对气化性能和气相热物性的影响规律。结果表明：可燃气体和焦炭的氧化反应促使气相温度升高，而低温蒸汽将自由空域的温度降低至约900 K；ER的增加提升了炉内的气化温度，减小了气体密度和比热容，然而过量的空气会降低气化性能和炉内温度；SBR的增大稀释了气化产物浓度；增加气化温度提升了H₂产率，但抑制了C₂H₄的生成。     

催化剂对超临界水中生物质气化制氢的影响

生物质气化过程十分复杂,中间产物很多。温度是影响超临界生物质气化的主要因素,温度的升高,有利于葡萄糖及其中间产物的分解转化,可有效地提高氢气在气相产物中的含量。添加4种碱式催化剂,可以控制反应向有利的方向进行,提高气相产物中氢气的体积分数,在较低的温度下得到氢气含量较高的混合气体,并抑制一氧化碳的生成。     

串行流化床生物质气化动力学模拟

生物质是一种清洁、可再生能源,来源广泛。串行流化床气化工艺将生物质气化和燃烧过程分离,具有气化温度较低和合成气浓度高等优点,是国内外学者进行生物质能源利用研究的热点之一。为模拟其气化过程,针对松木和玉米秸秆这2种生物质原料,以水蒸气为气化介质,结合气化反应动力学方程,利用Aspen Plus系统(V7.2)对串行流化床生物质气化过程进行了动力学模拟,考察了进料水蒸气与生物质质量比(S/B)和气化温度对气化干气组成和产率的影响。模拟结果表明:①S/B值的变化、气化湿度的变化对松木和玉米秸秆气化所得干气组成及产率的影响趋势是一致的,但随着S/B增加,松木和玉米秸秆气化所得干气产率增加,CO_2和H_2含量升高,CO含量降低;②随着气化温度的升高,干气中H_2和CO_2含量逐渐降低,CO含量和干气产率增加;③在相同研究条件下,松木气化所得干气中的H_2含量与玉米秸秆气化相当,但产率优于玉米秸秆气化的产率。     

基于TG-FT IR分析的木屑热解机理

采用热重 红外联用（TG-FT IR）方法考察了木屑的热解规律,选择Kissinger和Ozawa 2种算法对木屑热解动力学参数进行估算,并采用固定床实验装置考察了木屑热解反应温度对产物分布的影响。结果表明,在不同升温速率及热解终温为950℃的热解条件下,木屑底物的失重率维持在77%～83%,且热解产物以气相产物为主,包括CO₂、CH₄、CO等;当温度高于200℃时,底物出现明显的热解过程,最高失重率下对应的温度随着升温速率的增加而升高。Kissinger和Ozawa 2种算法得出木屑热解反应活化能E分别为130.14和133.21 kJ/mol,频率因子lnA分别为  26.28和26.47 min^-1。木屑热解较理想的热解温度应控制在700℃以上,此时热解产物以CO、CO₂、CH₄、H₂气体为主;随着温度的升高,CO体积分数迅速下降,H₂体积分数迅速上升,CO₂和CH₄的体积分数基本不变。木屑固定床热解实验结果与其TG-FT IR的结果基本一致。     

基于CuMn2O4载氧体的生物质化学链气化热力学分析

建立了以CuMn2O4为载氧体、松木屑为燃料的生物质（B）化学链气化模型,对CuMn2O4载氧体和松木屑之间的化学链气化反应进行了热力学模拟。研究了气化过程中CuMn2O4载氧体的还原过程,考察了燃料反应器内载氧体与生物质摩尔比(n(O)/n(B))、反应温度、水蒸气与生物质摩尔比(n(H2O)/n(B))、CO2与生物质摩尔比(n(H2O)/n(B))等因素对气化反应的影响,分析了空气反应器内载氧体晶格氧的恢复过程。热力学分析表明：CuMn2O4在气化反应中可以提供晶格氧,有效促进松木屑的气化。CuMn2O4载氧体中的Cu和Mn组分在化学链气化反应中分别按照CuO→Cu2O→Cu和Mn2O3→Mn3O4→MnO的顺序逐级被还原,并且Mn2O3优先CuO被还原。以气化系统的碳转化率和合成气产量为主要评价指标,优化的反应条件为：n(O)/n(B)为0.16,反应温度为1273 K,n(H2O)/n(B)为0.40,n(CO2)/n(B)为0.20。在空气反应器内,CuMn2O4载氧体还原后失去的晶格氧经空气氧化后可以恢复到初始状态。     

高温煅烧条件下石油焦和沥青焦的物理结构及其CO2气化特性

在950～1400℃对石油焦和沥青焦进行了煅烧处理,考察了其在煅烧过程中的比表面积和碳微晶结构的变化;同时,在反应温度950～1400℃,采用等温热质法对其CO2气化反应特性进行了研究.结果表明,随煅烧温度的增加,石油焦和沥青焦的比表在面积总体上呈现增加的趋势,这与热解煤焦随热解温度的变化趋势相反;随煅烧温度的增加,石油焦和沥青焦的碳微晶结构向有序化方向发展,特别是温度高于1200℃时,其碳微晶结构有序化程度明显快于煤焦;高温煅烧总体上是有利于提高石油焦和沥青焦的气化反应性,这不同于高温热解对煤焦气化反应性的影响;石油焦和洲青焦的气化反应性随反应温度增加而明显增加,反应过程为化学反应控制,甚至在更高反应温度下,反应控制步骤仍不发生变化.     

低阶煤流化床热解气化新工艺

针对低阶煤流化床热解气化所遇到的问题,对热解炉供热模式、原料煤粒径与颗粒分级、热解气初级冷却与除尘、排灰方式等问题进行探讨,优化工艺过程。新工艺中选择高温半焦为热解炉提供热量,将原料煤磨制成亚毫米级粉粒,磨煤产生的少量粒径小于0.1 mm的细颗粒被分离出来,送往配套的气流床气化炉,与流化床气化炉气体带出的细粉一起进行熔渣气化,提高碳转化率。大量粒径为0.1~1.0 mm的颗粒进热解炉,热解炉出来的气体经适当馏分煤焦油冷却、捕集颗粒物,使温度降至350 ℃左右,采用间接换热模式进一步降温,由此将有机废水产量降至近零水平,实现清洁高效热解气化。以低阶煤4 600 t/d规模的流化床热解气化新工艺为例,干基煤粗粉进热解炉,干燥单元取水约480 kt/a,热解单元不产生有机废水,可产有效气体（氢气和一氧化碳）约1.09×10⁹ m³/a,产煤焦油约81 kt/a,系统碳转化率大于95%,煤焦油、煤气、半焦的产率分别为8.97%,110 m³/t,67.5%,半焦气化产物气中有效气体积分数大于80%。     

CFD simulation on the gasification of asphalt water slurry in an entrained flow gasifier

Gasification technology is suggested to utilize asphalt particles, which are produced in the heavy oil deep separation process of using coupled low temperature separation of solvent and post extraction residue. In this work, the asphalt particles were first slurried with water and then gasified to produce synthesis gas. The gasification process of asphalt water slurry in an entrained flow gasifier was simulated using a three-dimensional computational fluid dynamics （CFD） model based on an Eulerian- Lagrangian method. The trajectories and residence time of asphalt particles, and the reaction rates, gas species distribution, temperature field and carbon conversion in the entrained flow gasifier were obtained. The predicted results indicated that the asphalt water slurry was a good feedstock for gasification. Moreover, the effects of particle size, oxygen equivalence ratio, and mass content of asphalt particles on the gasification performance of asphalt water slurry were investigated. These results are helpful for industrial application of asphalt water slurry gasification technology.     

石油焦水蒸气气化反应的实验研究

在固定床气化反应器中,考察了石油焦粒径、水蒸气流量、温度、压力和氧气量对石油焦水蒸气气化反应的影响。结果表明,当石油焦粒径小于380 μm、水蒸气流量高于0.85 g/min时,基本消除了内外扩散对石油焦水蒸气气化反应的影响;在消除内外扩散影响的前提下,随着反应温度和压力的升高,石油焦气化反应速率呈现增加的趋势,其中温度对石油焦气化反应速率的影响更大,气化产物中H2含量逐渐降低,CO含量逐渐增加。反应系统中氧气的加入,不仅与石油焦发生燃烧反应放出热量,还与生成的H2和CO发生反应。因此,必须合理优化反应条件和开发配套反应设备,以保证气化反应快速高效地进行。     

鼓泡流化床内木屑成型颗粒混合化学链气化特性

木屑成型颗粒的大尺寸、非球形等特点，使其在流化床内的混合特性显著影响化学链气化中三相产物的分布。为研究成型颗粒流化及化学链气化特性，分别在冷态和热态工况下进行了颗粒混合实验和化学链气化实验，研究了不同流化速度下成型颗粒在轴向的浓度分布特性和三相产物组分分布规律。冷态混合实验表明：低流化速度下，成型颗粒浓度分布不均匀，在中上层形成堆积，流化速度适当增加，颗粒与床料混合更充分；热态气化工况中，在隔绝外部蒸汽的条件下，硫化气体体积流量的增加有利于颗粒与载氧体的接触，从而降低了焦炭产量，但缩短了挥发物的停留时间，三相产物中大分子焦油产量上升，合成气有效组分相应下降。     

下吸式生物质气化炉结构研究进展

目前下吸式生物质气化炉是使用最多的生物质气化设备之一,其结构简单、操作方便,得到许多研究者关注。本文重点综述了下吸式生物质气化炉结构的研究进展,包括供气系统和进出料系统等结构。供气系统包括多级进气结构、预热结构和进气喷嘴型式,进出料系统包括进料结构、炉排结构和出灰结构。总结得出加料结构使用螺旋、气动、带式输送机可提高加料速度,供气系统采用多级送风、预热和进气喷嘴型式结构能提高气化炉温度并降低焦油含量,使用振动炉排、旋转炉排或往复炉排能防止架桥现象的出现,出灰结构采用螺旋和带式输送机可提高出灰速度。最后指出原料适用性广、可连续生产和具备高度的自动化是未来下吸式气化炉研究和发展的方向。     

降低气化炉拱顶处炉壁温度

分析了3~#气化炉在运行中拱顶处温度偏高的原因,并制定了相应的对策,经过大修气化炉拱顶处温度明显降低。     

RECENT ADVANCES IN BIOHASS TECHNOLOGY

The concept that blomass represents a source of liquid fuel and of different raw materials has led to the development of various research programmes In this field. Our Investigations in this direction are based on the following premises: (1) all kinds of blomass incorporate almost the same components, (2) energy from conventional forestry (forest energy) and from energy plantations (energy forestry), (3) energy from wood powder as an upgraded wood fuel, (4) the macromolecular compounds existing in the blomass Incorporate biosynthesis energy, and their conversion to useful products, (5) oils by liquefaction of blomass with different catalytic and noncatalytic processes, and (6) by conversion of blomass to solid, liquid, and gaseous fuels by pyrolysis and gasification.     

基于锰矿石载氧体的宁东煤化学链燃烧特性

以煅烧后的天然锰矿石为载氧体,基于热化学分析软件(HSC Chemistry 6.0)计算,并与实验相结合,在小型鼓泡流化床上进行了宁东煤气化和燃烧特性的研究。首先将模拟计算与实验结果对比,得到宁东煤与锰矿石载氧体不同掺混比下的燃烧特性;其次,基于模拟数据和实验参数,并结合修正动力学模型,对该实验工况下燃料反应器和空气反应器(FR-AR)反应系统进行热-质平衡计算。结果表明：模拟计算煤燃烧的碳转化率和气相生成物等与实验结果一致,误差小;经1173.15 K高温煅烧的锰矿石载氧体可大幅缩短煤气化时间,并与煤合成气有良好的反应活性;FR-AR系统可以实现自热平衡。     

一氧化碳和α-烯烃共聚物制备方法

概述了由一氧化碳和α-烯烃共聚制备聚酮的3种引发体系.重点讨论了过渡金属催化剂的组成.简述了CO和α-烯烃的液相和气相的聚合工艺.