硅橡胶/陶瓷复合膜反应器中CO2合成甲醇(Ⅱ)过程行为分析

以在膜反应器中进行的CO₂ 加氢合成甲醇的复杂反应 (平行反应 )体系为模型反应建立了等温一维拟均相膜反应器并流模型 ,运用Runge -Kutta法对膜反应器中的反应过程行为进行模拟 ,并讨论了Da、α、Φ、p_r、q₁、T、γ和L₁等参数对反应过程行为的影响     

硅橡胶/陶瓷复合膜反应器中CO2合成甲醇(Ⅰ)反应动力学

在反应温度为 2 0 0～ 2 5 0℃ ,反应压力为 0 .6～ 1.6MPa ,原料气组成为H₂ 6 0 %～ 75 %、CO₂ 15 %～30 %、CH₄ 5 %～ 10 %的条件下 ,在固定床微分反应器中研究了C30 1催化剂上CO₂ 与H₂ 合成甲醇的反应本征动力学模型 ,提出了反应的控制步骤、模型鉴别及模型参数估值 ,当表面反应为速率控制步骤时所建立的动力学模型是可行的 ,模型计算值与实测值相当吻合     

生物质气催化合成甲醇的热力学分析

由生物质气合成甲醇是一复杂反应系统,本文计算了其中各个反应的反应热和平衡常数与温度的关系.并以CO 21.5%、CO₂ 22.8%、H₂ 52.5%、N₂ 3.2%的气体模拟生物质气,用平衡常数法计算了在473.15～553.15 K、3～6 MPa下的平衡组成、碳的平衡转化率和所得甲醇的浓度.计算结果表明,这一体系中,主要是CO+H₂生成甲醇.低温和高压有利于提高碳的平衡转化率和甲醇的浓度.并用工业C306催化剂验证了上述规律的正确性.由于反应既受热力学控制,又受动力学控制,在3 MPa时碳的转化率在533.15 K时达到最大,接近平衡转化率.随压力升高,甲醇产率及液相产物中的浓度逐渐升高.     

基于NiO载氧体的煤化学链燃烧实验

采用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了以NiO为载氧体在800～960℃内的煤化学链燃烧反应特性。实验结果表明,载氧体与煤气化产物在反应器温度高于900℃体现了高的反应活性。随着流化床反应器温度的提高,气体产物中CO₂的体积浓度(干基)呈单调递增;CO、H₂、CH₄的体积浓度(干基)呈单调递减;煤中碳转化为CO₂的比率逐渐递增,碳的残余率逐渐递减。反应器出口气体CO₂、CO、H₂、CH₄的生成率随反应时间呈单峰特性,H₂生成率的峰值远小于CO的峰值;且随反应器温度升高,CO₂生成率升高,CO、H₂、CH₄的生成率降低。反应温度高于900℃时,流化床反应器NiO载氧体煤化学链燃烧在9 min之内就基本完成,CO₂含量高于92%。     

VSA-SA/PS固定载体复合膜的制备及其CO2/CH4分离性能

以自由基共聚合和水解的方法合成了一种新型的CO₂固定载体膜材料N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠-丙烯酸钠共聚物 (VSA-SA).以VSA-SA为表层,聚砜超滤膜为支撑体制得复合膜.研究了复合膜对CO₂/CH₄体系的渗透选择性,考察了金属离子交联剂和交联时间以及进料气组成对复合膜性能的影响.本文制得的复合膜运行1周仍能维持良好的分离因子和CO₂渗透速率.     

铁含量对Fe-Mn-K催化剂上CO2加氢反应性能的影响

在370 ℃、2.0 MPa和600 h^－1条件下，考察了Fe-Mn-K复合催化剂上的CO₂选择性加氢合成低碳烯烃性能。XRD表征表明，复合催化剂中负载的金属组分主要以Fe₂O₃和MnO₂形式存在。通过H₂-TPR和CO₂-TPD研究了Fe-Mn-K催化剂对H₂的还原性能和CO₂吸附性能的影响，当催化剂中Fe负载质量分数为12%时，H₂-TPD温度较低，CO₂转化率大于30%，C⁼₂～C⁼₄低碳烯烃选择性也较高。CO₂-TPD结果表明，随Fe含量的增加，初始脱附温度提高，脱附量增加，催化剂对CO₂的吸附强度逐渐增大。     

CO2固定载体膜过程中物质间相互作用及其影响

采用自由基聚合合成了聚乙烯基吡咯烷酮，经水解得到了聚N-乙烯基-γ氨基丁酸钠(PVSA).该聚合物含有能与CO₂进行可逆反应的仲胺基和羧基.以PVSA为表层，以微孔膜为支撑体，制备了新型CO₂固定载体复合膜.以CO₂/CH₄体系为分离对象，研究了CO₂、CH₄、PVSA、水、膜中小分子杂质和支撑膜等相互之间的作用，同时探讨了这些相互作用对膜结构和性能的影响.     

Z型甲烷蒸汽转化催化剂用于补碳制合成甲醇合成气的研究

选择工业应用效果较好的CNYQ、Z-2和Z-3型催化剂，并补加CO₂,对在其上的甲烷水蒸汽转化制合成气催化反应过程进行了测试研究。结果表明，在适当补加CO₂、反应温度600～850 ℃下，制得的合成气适合于甲醇合成。Z型催化剂用于CH₄-H₂O-CO₂转化制合成甲醇合成气，在当前情况下可满足某些合成甲醇厂的需要。     

基于化学链燃烧的吸收剂引导的焦炉煤气水蒸气重整制氢过程模拟

建立了基于化学链燃烧供能的吸收剂引导的焦炉煤气水蒸气重整制氢系统，该系统包含吸收剂引导的焦炉煤气重整反应器（SECOGSR）、燃料反应器和空气反应器。该系统能产生高纯H₂［93.23%（mol）］，仅通过冷凝即可实现CO₂的捕获，分离能耗低。采用Aspen Plus软件对吸收剂引导的焦炉煤气重整制氢过程进行了模拟，得到优化的反应条件为：温度650℃，压力1.5 MPa，Ca/C=1，H₂O/C=4。并对系统进行了模拟，以NiO/Y₂O₃/ZrO₂(0.73/0.022/0.248，摩尔比）为化学链燃烧的载氧体和载能体，在满足反应器自热平衡和系统吸放热平衡的基础上，重整1mol焦炉煤气，燃料反应器和空气反应器所需的焦炉煤气、空气及载氧体NiO/Y₂O₃/ZrO₂的量分别为0.139、0.648、3.11 mol。该系统消耗1 mol焦炉煤气的产H₂量为1.30 mol，捕获的CO₂的量为0.355 mol。     

工业化甲醇催化剂在CO2加氢制备甲醇过程中的应用研究

系统地将工业化甲醇催化剂应用于CO₂加氢制备甲醇反应中,考察5种工业化甲醇催化剂在CO₂加氢反应中的反应活性,运用ICP、N₂-物理吸附、XRD和H₂-TPR等手段对催化剂进行表征。结果表明,Cu/Zn/Al催化剂具有较高的CO₂加氢反应活性,在温度220 ℃和压力3 MPa条件下,CO₂转化率为22.9%,甲醇选择性为64.8%。催化剂活性与组分含量、晶粒大小、比表面积和孔结构等因素有关,CuO和ZnO组分含量越高,催化活性越好,适度晶粒大小的CuO物种可能是该反应中有效催化活性位前驱体,反应规律与甲酸铜中间体理论基本吻合;高比表面积和规整孔结构均有助于提高催化活性。     

高聚物/陶瓷复合膜的制备及性能表征

采用聚合 热解法修饰陶瓷基膜和浸涂法制备高聚物 /陶瓷复合膜 ,通过正交设计考察膜制备过程的各种影响因素 ,并制备出了完整无缺陷的硅橡胶 /陶瓷复合膜和PPESK/陶瓷复合膜 ,其O2 /N2 分离系数皆达到了纯高聚物膜的本征分离系数 .实验结果表明复合膜有良好的热稳定性 ,为在较高温度环境下的气体分离及膜反应等的应用准备了条件 .     

Ceramic Supported PDMS and PEGDA Composite Membranes for CO2 Separation

Composite membranes have attracted increasing attentions owing to their potential applications for CO2 separation. In this work, ceramic supported polydimethylsiloxane （PDMS） and poly （ethylene glycol） diacrylate （PEGDA） composite membranes were prepared. The microstructure and physicochemical properties of the compos- ite membranes were characterized. Preparation conditions were systematically optimized. The gas separation performance of the as-prepared membranes was studied by pure gas and binary gas permeation measurement of CO〉 N2 and H〉 Experiments showed that PDMS, as silicone rubber, exhibited larger permeance and lower separation factors. Conversely, PEGDA composite membrane presented smaller gas permeance but higher ideal selectivity for CO2/N2. Compared to the performance of those membranes using polymeric supports or freestanding membranes, the two kinds of ceramic supported composite membranes exhibited higher gas permeance and acceptable selectivity. Therefore, the ceramic supported composite membrane can be expected as a candidate for CO2 separation from light gases.     

响应面优化法在PDMS/PVDF膜制膜条件优化中的应用

用响应面优化法优化了乙烯基封端PDMS/PVDF渗透汽化透醇膜的制膜条件,研究了硅橡胶浓度、B/A质量比、交联温度和交联时间对膜性能的影响,拟合了分离因子、渗透通量与四因素之间的回归方程,并用方差分析法考察了四因素的主效应、二次效应以及相互作用效应对复合膜的分离因子与渗透通量的影响。研究发现,硅橡胶浓度对膜的分离因子与渗透通量的影响最为显著,交联时间对分离因子几乎没有影响。通过对回归方程的优化分析得知,在料液乙醇浓度为10%(wt),操作温度40℃条件下,当硅橡胶浓度为93%(wt),B/A质量比为0.08,交联温度为100℃,交联时间为13.83 h时,膜的综合分离性能达到最佳,此时分离因子与渗透通量预测值分别为9.47、77.57 g(m2 h)1,渗透侧乙醇浓度达到51.3%(wt)。回归方程的验证实验结果表明,回归方程的估计值与实验值较为吻合,可用于乙烯基封端的PDMS/PVDF复合膜的渗透汽化性能的预测与优化。     

纳米白炭黑填充硅橡胶复合膜的制备与渗透汽化分离性能

制备以聚酯(PET)为支撑层,白炭黑填充的聚二甲基硅氧烷(PDMS107)为皮层的硅橡胶复合膜,并以乙醇水物系为料液,对比分析白炭黑增强硅橡胶复合膜的渗透蒸发分离性能,分离因子比空白膜有所提高,在乙醇浓度为3%～5%时,分离因子可达16.09,渗透通量为75.39 g/m2·h;测定填充白炭黑硅橡胶复合膜的拉伸强度,结果表明:拉伸强度可达1.828 MPa,相当于空白膜(0.368 MPa)的5倍.     

电力封堵用缩合型硅橡胶泡沫防火材料的制备及性能

研究了不同黏度和用量的乙烯基硅油、具有不同形态的防火填料对脱氢缩合型硅橡胶泡沫材料泡孔结构及防火性能的影响,使用橡胶加工分析仪表征了硅橡胶发泡过程中的发泡速率和交联速率,同时考察了氢氧化铝、云母、硅灰石3种填料对硅橡胶泡沫材料防火性能的影响。结果表明,不加入乙烯基硅油时,硅橡胶泡沫材料的储能模量较低,泡孔以闭孔结构为主;乙烯基硅油的加入提高了硅橡胶泡沫材料的交联速率和储能模量,使之形成较多的开孔结构,同时对硅橡胶泡沫材料泡孔尺寸分布也有影响;加入片状云母容易造成泡孔的坍塌或破裂,但是经火焰烧蚀后泡孔结构和烧蚀面的完整性保持较好,所形成的完整的陶瓷化阻隔层可起到较好的防火作用,而加入氢氧化铝和硅灰石后硅橡胶泡沫材料烧蚀后开裂比较严重。     

有机杂化纳米CaCO3/SiO2复合粒子对硅橡胶性能的影响

以纳米碳酸钙（CaCO3）为原料,采用溶胶沉积法制备出具有核/壳结构的纳米CaCO3/SiO2复合粒子,并将其原位有机杂化。用纳米CaCO3/SiO2复合粒子替代部分气相法白炭黑作为硅橡胶的补强填料,采用扫描电子显微镜、拉力试验机、热失重仪等对改性硅橡胶的力学性能和热稳定性能进行表征。结果表明：有机杂化剂的种类不同,纳为CaCO3/SiO2复合粒子对硅橡胶的补强效果不同;与用未杂化的纳米CaCO3/SiO2复合粒子取代部分气相法白炭黑的硅橡胶相比,用经A-151杂化的复合粒子取代部分气相法白炭黑的硅橡胶,其拉伸强度、断裂伸长率得到明显改善,耐热性也得到提高;但撕裂强度大大降低。同时还发现,硅橡胶的力学性能及耐热性能在很大程度上也与复合粒子的取代量有关;即使是经KH-570杂化的复合粒子,当取代量小于10%时,其硅橡胶的性能也优于全部用气相法白炭黑补强的硅橡胶。     

含钴PDMS／三甲基硅基甲基纤维素复合膜的富氧性能研究

以乙烯基质量分数为5％的硅橡胶为基质材料,加入一定量的三甲基硅基甲基纤维素,以含氢硅油为交联剂、氯铂酸为催化剂,通过硅氢加成反应,将羧酸钴结构键合到膜内的交联网络中,室温硫化成膜。膜的富氧性能研究表明,在硅橡胶交联网络中,混入三甲基硅基甲基纤维素,不仅提高了分离系数,也改善了成膜性和膜强度。由于三甲基硅基甲基纤维素（TMS—MC）的混入,20℃时氧氮分．离系数（αO2/N2）升高到3．7,透氧系数（PO2）稍有降低为437Barrer。     

陶瓷支撑的有机复合膜及其在渗透汽化中的应用(英文)

Pervaporation(PV),as an environmental friendly and energy-saving separation technology,has been received increasing attention in recent years.This article reviews the preparation and application of macroporous ceramic-supported polymer composite pervaporation membranes.The separation materials of polymer/ceramic composite membranes presented here include hydrophobic polydimethylsiloxane(PDMS) and hydrophilic poly(vinyl alcohol)(PVA),chitosan(CS) and polyelectrolytes.The effects of ceramic support treatment,polymer solution properties,interfacial adhesion and incorporating or blending modification on the membrane structure and PV performance are discussed.Two in-situ characterization methods developed for polymer/ceramic composite membranes are also covered in the discussion.The applications of these composite membranes in pervaporation process are summarized as well,which contain the bio-fuels recovery,gasoline desulfuration and PV coupled proc-ess using PDMS/ceramic composite membrane,and dehydration of alcohols and esters using ceramic-supported PVA or PVA-CS composite membrane.Finally,a brief conclusion remark on polymer/ceramic composite mem-branes is given and possible future research is outlined.     

Amorphous alloy/ceramic composite membrane: preparation, characterization and reaction studies

A Ni-P amorphous alloy/ceramic membrane with high selectivity and permeability for hydrogen was prepared by a novel technique of local electroless Ni-plating with metal-activated paste. The separation factor obtained is higher for H₂/Ar compared with γ-Al₂O₃/ceramic composite membrane. In addition, two kinds of Ni-P alloy/ceramic composite membranes, as-prepared and crystallized ones, were applied to the membrane reactor of ethanol dehydrogenation, and the effect of the reaction temperature, argon sweeping rate and space time on ethanol conversion and yield of acetaldehyde was investigated. The results demonstrated that ethanol conversion in an as-prepared Ni-P amorphous alloy membrane reactor was significantly higher than that in a Ni-P alloy membrane reactor after crystallization, owing to an original structure of as-prepared Ni-P membrane. Meanwhile, the morphology of the membrane was observed by SEM. The crystallized process of non-supported Ni-P alloy membrane was detected by XRD. The surface composition and valence state of the membrane before and after reaction was investigated by XPS. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.