生物质气催化合成甲醇的实验研究

为了探索秸秆类生物质转化为燃料甲醇的工艺条件,采用热化学方法将玉米秸秆裂解为秸秆燃气,对该燃气进行优化实验,制备出秸秆合成气.在直流流动等温积分反应器中,使用国产C301铜基催化剂,对催化合成甲醇的反应压力、反应温度、秸秆合成气组成进行优化实验研究.结果表明:合成甲醇的最佳反应温度和反应压力分别为230℃和5 MPa,秸秆合成气适宜组成为10.49%CO,8.8%CO2,40.49%H2,0.95%CnHm,37.32%N2.     

生物质高温气流床分级气化特性

为了满足生物质间接液化中对合成气组成的要求,特别是H2与CO体积比要达到1.0~2.0,采用生物质低温热解炉结合高温气流床的生物质分级气化系统,研究气流床分级气化方式对生物质气化合成气的影响.针对温度、一次气化时间等因素,研究合成气组分、H2与CO体积比、碳转化率、气化效率以及焦油质量浓度等方面的变化情况.结果表明,生物质分级气化和温度的升高均能够提高H2与CO体积比.生物质分级气化系统的最佳工况是一次气化时间为0.6s,当气化温度为1 100℃时,此时气化效果最好,气化效率达到75%,H2与CO体积比可达1.22,碳转化率达到96.3%.分级气化合成气中焦油质量浓度比传统气化明显减少,从5.46g/m3降低到了50mg/m3.     

富CO合成气三相床甲醇合成过程研究

研究了在富CO合成气条件下、于机械搅拌反应釜中主要反应条件对三相床甲醇合成过程的影响,分析并讨论了传质过程对总反应过程的作用.实验结果表明：在本文的实验范围内,随温度、压力增加,甲醇生成速率及CO转化率均增加;随合成气质量空速增加,甲醇生成速率增加,而CO转化率降低.为便于分析传质过程的影响,本文提出了三相床甲醇合成过程的准本征动力学的概念.将本文所得到的准本征动力学与气固两相本征动力学比较,发现：温度（或压力）对三相甲醇过程的影响程度低于气固相,且随压力（或温度）增加,影响程度的差异愈大.     

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。     

富CO合成气三相床甲醇合成过程研究

研究了在富CO合成气条件下,于机械搅拌反应釜中主要反应条件对三相床甲醇合成过程的影响,分析并讨论了传质过程对总反应过程的作用,实验结果表明,在本文的实验范围内,随温度,压力增加,甲醇生成速率及CO转化率均增加,随合成气质量空速增加,甲醇生成速率增加,而CO转化率降低,为便于分析传质过程的影响,本文提出了三相床甲醇合成过程的准本征动力学的概念,将本文所得到的准本征动力学与气－固两相本征动力学比较,发现：温度（或压力）对三相甲醇过程的影响程度低于气－固相,且随压力（或温度）增加,影响程度的差异愈大。     

甲基叔丁基醚合成反应的热力学预测及分析

针对甲醇和异丁烯反应体系的气相反应进行了热力学预测和分析,该体系存在四个独立的化学反应：甲醇与异丁烯的醚化反应、异丁烯的二聚反应、甲醇的脱水反应及异丁烯的水合反应。对于该复杂反应体系建立了相应的热力学模型和计算方法。考察了温度、压力、进料烯／醇比及原料一对平衡组成的影响。计算结果表明：在热力学上合成甲基叔丁基醚（ＭＴＢＥ）较其它反应并不占优势,只有在低温下才能获得较高的ＭＴＢＥ收率。进料异丁烯／甲     

CO和CO2同时加氢合成甲醇宏观动力学研究

在4.5MPa压力,一定工业组成范围和反应温度下,用内循环无梯度反应器研究CQ-202铜基催化剂上CO和CO2同时加氢合成甲醇的宏观动力学,获得宏观动力学模型,并进行了参数估值.考察了温度、组成对甲醇合成效率因子的影响.通过模型值与实测数据比较,其相对误差均小于10%.表明在本研究的压力、温度和组成浓度范围内模型是适用的.     

石油焦-氧气气化制备合成气的模拟研究

基于Aspen Plus建立石油焦-氧气流化床气化制备合成气模型,用仿真模拟结果与实验值相比较,发现模拟值与实验值基本吻合。并且分析了不同条件下(气化温度、气化压强、氧气当量比(ER)、水蒸气与石油焦质量比(m(水)/m(石油焦))对合成气(H2+CO)体积分数、合成气产率、V(H2)/V(CO)的影响。结果表明:当氧气当量比为0.45时,合成气体积分数、合成气产率达到最大;升高温度有利于制备合成气,当温度达到850℃时,合成气体积分数和产率上升的趋势比较小;高压不利于制备合成气;通入水蒸气可以调节V(H2)/V(CO)的值,当m(水)/m(石油焦)为3.5时,此时的合成气可以制备甲醇。     

CO_2/H_2低温合成甲醇的研究

以CO2/H2为原料,Cu-Zn基催化剂,醇溶剂,低温低压(443 K、3.0 MPa)下合成甲醇.考察时间、温度、催化剂对反应的影响.结果表明,随反应时间的增加,甲醇的产量和选择性增加,随反应温度的增加,甲醇的产量和选择性也逐渐增加.当使用稀土元素La作为助剂时,并不能提高Cu-Zn基催化剂的活性,而稀土元素Y作为助剂,当使用n(Cu)/n(Zn)为1/1,且Y的摩尔分数为12.5%的Cu/ZnO/Y2O3催化剂进行甲醇合成反应时,CO2的转化率、甲醇的选择性和产量均高于使用Cu/ZnO催化剂.     

CO和CO_2同时加氢合成甲醇反应本征动力学

在 4.5 MPa、工业反应温度和一定原料气组成范围内 ,在新型 CQ2 0 1催化剂上用直流流动等温积分反应器研究了 CO和 CO2 同时加氢合成甲醇反应本征动力学。通过对动力学模型统计检验 ,模型在所研究的压力、温度和一定组分浓度范围内均是适用的。模型 ( B)较模型 ( A)合理     

热分解法Cu基甲醇合成催化剂反应性能的研究

为了改进Cu基甲醇催化剂的反应性能,消除沉淀剂Na2CO3中Na+的不利影响,采用热分解法制备了Cu基甲醇催化剂,用于CO加氢合成甲醇反应。实验中对比了用该方法制备的催化剂与传统的共沉淀法制备的工业用甲醇催化剂以及工业甲醇浸钒催化剂的反应性能,考察了温度、压力、空速等工艺条件对新方法制备的催化剂反应性能的影响。结果表明,其活性、选择性均优于传统的工业用甲醇催化剂。反应在低温、高压、适宜空速的条件下进行有利,用热分解法制备的Cu基甲醇催化剂可高活性、高选择性地催化CO加氢生成甲醇,具有很好的催化性能。并且其制备工艺简单,制备条件较好控制,有望代替工业上传统的共沉淀法制备工艺,用于甲醇催化剂的制备。     

炼厂气、CO2和O2制备合成气的实验与分析

利用固定床流动反应装置研究了金属负载型催化剂对炼厂气、CO2 和O2 转化制备合成气的催化活性;考察了催化剂活性组分、载体、负载量、还原温度、反应温度对催化剂活性的影响,发现催化活性由大到小依次为Ni/γ-Al2O3,Ni/α-Al2O3,Co/γ-Al2O3,Fe/γ-Al2O3,Cu/γ-Al2O3;同时考察了空速、原料气配比对合成气组成的影响,结果表明,调节原料气的配比可以制备不同的合成气.     

煤质组成对水煤浆气流床气化炉性能的影响

基于化学反应平衡假设,建立水煤浆气流床气化炉的平衡模型.以H/C和O/C摩尔比、灰分的质量分数为输入变量,考察了煤中C、H、O元素的相对摩尔量和灰分质量分数对气化炉性能的影响,为工业气化炉选煤、配煤和变煤种等操作提供指导.研究结果表明：在相同气化温度下,随着O/C摩尔比的升高|有效合成气产率降低,比氧耗增加,随着H/C摩尔比的升高|有效合成气收率略微增加,而比氧耗变化不大|煤中O元素的相对摩尔量对气化炉的性能有着较为显著的影响|然而随着灰分质量分数的增加,有效合成气收率降低,比氧耗增大.因此,在工业生产过程中,应该密切关注原料煤的组成变化,及时调整气化参数,优化气化炉的运行,提高气化经济效益.     

秸秆合成气合成甲醇的催化剂优化实验研究

生物质能是一种可再生能源,为了研究秸秆类生物质(农业废弃物)转化为燃料甲醇和生物质能的有效利用,采用热化学方法在下吸式固定床气化炉中生产了低热值秸秆燃气,对该燃气进行脱硫、脱氧、焦油催化分解、纯化、配氢等优化实验,制备出秸秆合成气.在直流流动等温积分反应器中进行了催化合成甲醇的催化实验,在235℃和5 MPa条件下进行了催化剂种类及粒度对甲醇合成的影响实验.实验结果表明:合成甲醇的适宜催化剂型号为C301,最优化颗粒粒度为0.833 mm×0.351 mm.该研究为生物质(秸秆)气催化合成甲醇的深入研究提供了基础数据.     

基于Cu-Zn/Al_2O_3-ZrO_2催化剂的甲醇水蒸汽重整制氢试验

模拟内燃机尾气余热在非贵金属催化剂Cu-Zn/Al2O3-ZrO2的作用下,进行甲醇水蒸汽重整制氢试验.采用自行设计的燃料重整制氢装置,通过调整燃料重整的试验条件来提高产氢率,并得到较优的重整制氢方案.结果表明:反应温度是甲醇水蒸汽重整反应中最关键的因素,重整气中氢气的体积分数随着温度的升高而逐渐加大.空速会直接影响反应原料滞留在催化剂表面的时间,因此空速为最小值376 h-1时,重整制氢效果更好.最佳的水醇物质的量比和原料流量分别为6∶1和0.4 mL/min.在最佳的试验条件组合下,当反应温度为600℃时,重整气中氢气的体积分数可以达到56.61%.因此,基于Cu-Zn/Al2O3-ZrO2催化剂的车载甲醇水蒸汽重整制氢技术具有实际应用的可行性.     

CO2溶胀和CH4协同作用下长庆原油流动性的改善

以CO₂、CH₄ 混合气为气源,在地层条件下利用自主研制的饱和溶气原油装置对长庆原油进行预处理,通过逐级降压得到地面集输工况(0~3.5MPa)下的饱和溶气原油。通过溶气原油物性测试装置与高压流变仪分析了气体组成、温度、压力等对饱和溶气原油溶解度Rs、体积系数Bo、凝点TZ、黏度μ 和屈服值τy 的影响规律, 并讨论混合气稀释效应与溶胀效应对长庆原油的影响。结果表明,随着压力升高,Rs、Bo 升高,随着温度降低,Rs 升高,Bo 降低;相同温度、压力下,Rs(CO₂)约为Rs(CH₄ )的2倍,但CH4 的溶解明显促进了CO₂对长庆原油的溶胀效果;n(CO₂)/n(CH₄ )=9∶1混合气对长庆原油的溶胀作用最佳,且对长庆原油凝点、黏度和屈服值的改善效果最优。