典型工业固体废物碳酸化反应性能的比较

选择4种典型的工业固体废物(固废)——粉煤气化粉煤灰(GFA)、电厂燃烧粉煤灰(CFA)、钢渣(SS)和电石渣(CS)，进行捕集封存CO2的碳酸化反应规律对比研究。在相同实验条件下，比较固废CO2封存率（K）与其碱性组分(以CaO为主)的相关性。采用热重(TG)、X射线衍射(XRD)、红外(IR)和扫描电子显微镜 能量色散谱(SEM-EDS)等分析表征方法及碳酸化反应机理分析，揭示4种固废的碳酸化反应规律。结果表明，GFA、CFA、SS和CS的CO2封存能力依次增加，平均K值分别为0.45%、1.23%、14.94%、60.70%。不同固废的CO2封存能力不仅与碱性组分含量有关，更与钙基活性物相类型及反应特性密切相关。2种粉煤灰中钙基组分主要以非晶相存在，因没有碳酸化活性，表现出很低的CO2封存能力;而电石渣和钢渣CO2捕集封存能力强，因其碱性组分中含有大量钙基活性物相，以石灰（CaO）和波特兰（Ca(OH)2）为主，其次为硅酸二钙（2CaO?SiO2）和硅酸钙（CaO?SiO2）。因此，进一步研发电石渣和钢渣直接矿化的低成本绿色高效CO2捕集封存技术，实现以废治废，具有广泛应用前景。     

BZA吸收剂和BZA-MEA混合吸收剂对锅炉烟气二氧化碳吸收性能的研究

BZA被认为是用于CO2捕集系统的一种有前途的吸收剂,然而关于其在填料塔中性能评价的研究还很少。因此,本文在鼓泡反应器中研究了BZA吸收剂以及不同浓度和组成的BZA-MEA吸收剂的吸收和再生性能。由于高浓度下BZA吸收剂会与CO2反应生成白色乳状沉淀,所以在中试捕集装置中只研究4 mol MEA/1 mol BZA的吸收再生性能。实验得到：MEA/BZA吸收剂中BZA的浓度越高,吸收速率越高,传质速率和传热速率越快,但是随着吸收剂CO2负荷的增加,BZA的传质速率比MEA传质速率下降更快。此外,4 mol MEA/1 mol BZA吸收剂在高的CO2负荷时在吸收塔和再生塔以及管道中产生白色乳状沉淀造成堵塞。     

FCC再生烟气中CO2捕集技术的试验研究

根据FCC再生烟气特点,应用化学吸收法对烟气中CO2进行捕集。在 2 m3/h烟气中CO2捕集试验装置上对烟气中CO2捕集技术进行试验研究,结果表明：FCC再生烟气中CO2捕集的适宜工艺条件为：吸收剂质量分数15%～30%,吸收温度60~70 ℃,解吸温度90~120 ℃,气液体积比70~250,吸收液为全回流状态。在上述条件下,采用开发的新型吸收剂CHA,烟气中CO2的捕集率达95%,解吸率达80%。与单乙醇胺吸收剂相比,CHA的吸收速率相当,解吸能耗低,对设备的腐蚀性小,腐蚀速率仅为0.013 6 mm/a,同样条件下MEA的腐蚀速率为0.032 5 mm/a。烟气中的SO2对CO2的捕集效果影响较大,在CO2捕集前应先脱除。     

用于二氧化碳捕集的新混合吸收剂的吸收和再生性能研究

近来,一种混合吸收剂乙醇胺-甲醇吸收剂相比于MEA吸收剂有较好的CO2捕集性能。然而,甲醇的挥发是对其应用的最大的阻碍,所以在吸收和再生过程中减少甲醇的挥发是很有必要的。在本研究中,研究了两种混合吸收剂（乙醇胺/三乙醇胺/甲醇和乙醇胺/丙三醇/甲醇）,并且和MEA水溶液吸收剂和MEA-甲醇吸收剂进行了比较。乙醇胺/丙三醇/甲醇的吸收性能在一定的反应时间内好于乙醇胺水溶液吸收剂的吸收性能,而乙醇胺/三乙醇胺/甲醇吸收剂的吸收性能很差,不适于作为CO2的吸收剂。吸收剂中加入三乙醇胺,减少乙醇胺,其对CO2的吸收速率,捕集效率和吸收量均降低。在吸收剂中加入丙三醇,则会降低其对CO2的循环吸收量,增加再生温度,同时吸收剂的密度和粘度也会显著地增加。所以在乙醇胺-甲醇吸收剂中添加三乙醇胺或丙三醇,并不能提高其对CO2的捕集性能。     

FCC再生烟气中CO_2捕集技术的试验研究

根据FCC再生烟气特点,应用化学吸收法对烟气中CO2进行捕集。在2m3/h烟气中CO2捕集试验装置上对烟气中CO2捕集技术进行试验研究,结果表明,FCC再生烟气中CO2捕集的适宜工艺条件为:吸收剂质量分数15%~30%,吸收温度60~70℃,解吸温度90~120℃,气液体积比100~250,吸收液为全回流状态。在上述条件下,采用开发的新型吸收剂CHA,烟气中CO2的捕集率达95%,解吸率达80%。与单乙醇胺吸收剂(MEA)相比,CHA的吸收速率相当,解吸能耗低,对设备的腐蚀性小,腐蚀速率仅为0.013 6mm/a,同样条件下MEA的腐蚀速率为0.032 5mm/a。烟气中的SO2对CO2的捕集效果影响较大,在CO2捕集前应先脱除。     

基于铁酸钙载氧体的稻壳化学链气化反应特性

铁酸钙载氧体(CaFe2O4/Ca2Fe2O5,简称CF)具有弱氧化性,在化学链气化过程中对CO选择性高,且可以通过碳酸化反应捕集CO2,提高合成气的低位发热量。分别在热重分析仪和固定床反应器上对基于铁酸钙载氧体的稻壳（简称R）化学链气化反应特性进行研究,分析铁酸钙载氧体与CO2的碳酸化反应特性,考察铁酸钙载氧体与稻壳的质量比(mCF/mR)、反应温度和循环反应次数对稻壳化学链气化特性的影响,并采用XRD和SEM等手段对载氧体进行表征。结果表明：当反应温度为370~840 ℃时,铁酸钙载氧体与CO2发生碳酸化反应;当反应温度为800 ℃、mCF/mR =0.73时,反应器出口合成气的CO2产率较低,低位发热量最高;经过10次化学链循环气化反应,CaFe2O4循环再生能力良好,但铁酸钙载氧体的碳酸化反应性能下降。     

基于化学吸收法的二氧化碳捕集技术研究进展

化学吸收法是二氧化碳捕集技术中最具潜力、应用最广泛的碳捕集技术，但再生能耗高的问题仍普遍存在，加大了碳捕集的成本，制约了化学吸收碳捕集技术的推广。从化学吸收剂（胺类吸收剂、两相吸收剂、均相少水吸收剂、离子液体与低共熔溶剂）和工艺（吸收工艺优化、解吸工艺优化与复合工艺优化）两方面进行了总结，并对化学吸收法的未来发展进行了展望。分析表明，未来的重点研究方向是开发新型混合胺体系，研发低共熔溶剂，降低两相吸收剂、少水吸收剂与功能化离子液体的黏度与成本以及实现吸收剂低能耗再生；改进吸收工艺与解吸工艺时要充分利用系统中的余热，复合工艺改进需合理耦合若干个单一工艺优化方法，以最大程度降低系统能耗。     

新型烟气CO2捕集吸收剂测试分析与优化

进行了高效CO2捕集吸收剂的筛选工作,以中石化新开发的吸收剂为考察对象,以室内烟气CO2捕集实验装置和已建的胜利燃煤电厂烟气100t/d的CO2捕集纯化示范工程为研究平台,进行了吸收剂的测试分析。着重考察了操作条件对CO2产量及再生能耗的影响,并将实验结果与国内某知名公司吸收剂进行了对比分析,提出了优化方案。     

适用于烟气CO2捕集的相变吸收剂研究进展

有机胺化学吸收法具有CO₂脱除率高、选择性好等优点，成为当前应用最为广泛的碳捕集技术。然而传统有机胺化学吸收法也存在再生能耗高、吸收性能不足等问题，因此再生能耗低、吸收性能良好的碳捕集技术的开发成为国内外研究关注的热点。相变吸收剂具有吸收CO₂后可相变分层的特性，相变吸收剂通过减少吸收液再生体积达到降低能耗的目的，成为新一代有机胺化学吸收体系研究的核心。介绍了传统相变吸收剂(液固相变吸收剂与液液相变吸收剂)和新型相变吸收剂(离子液体相变吸收剂与纳米流体相变吸收剂)的研究进展。通过对比分析发现，相较于单乙醇胺溶液，相变吸收剂体系的CO₂吸收容量和循环容量有较大提高，并且再生能耗更低。通过对研究进展的深入分析，指出了相变吸收剂未来的重点研究方向。     

几种候选吸收剂在燃烧后CO2捕集中的吸附和再生性能的实验研究

目前,乙醇胺(MEA)仍然是CO2捕集的标准工业吸收剂,但是由于MEA的失效和高能耗的问题,需要寻找新型有效的吸收剂。
本文研究了混合溶剂MEA-甲醇的吸收和再生性能,并在鼓泡反应器中一乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)和三乙醇胺(TEA)的吸收再生系能相比较。
此外,研究了不同浓度的MEA-甲醇的吸收性能、再生性能以及密度和粘度等。并且在中试装置中研究了MEA-甲醇代替MEA作为吸收剂的工业潜力。
结果表明,MEA-甲醇吸收剂的初始吸收速率是最快的,MEA-甲醇相比于MEA吸收剂具有更大的传质系数、更大的CO2吸收效率和更低的再生能耗。
并且通过对CO2与MEA-甲醇和MEA吸收剂的反应热研究可得到：MEA-甲醇的解吸热仅为MEA的30%左右,
表明MEA-甲醇有希望替代MEA成为二氧化碳捕集用吸收剂。
       

甲烷水蒸气重整和部分氧化反应制合成气

研究了Ni担载量大小，CeO₂、La₂O₃ 和ZrO₂助剂及反应条件对Ni/γ-Al₂O₃作为催化剂的甲烷水蒸气重整和部分氧化制合成气反应的影响。实验表明：在反应温度为850 ℃，甲烷空速为1.2×10⁴mL/g·h，V（CH₄）∶V（O₂）∶V（水蒸气）=2∶1∶1时，催化剂Ni含量在9％时反应性能最佳，甲烷的转化率和CO的选择性分别为97％和94％，反应3小时后有积炭存在。向Ni/γ-Al₂O₃催化剂中添加CeO₂、La₂O₃、ZrO₂助剂后发现，添加6％CeO₂对改善催化剂的活性和抗积炭能力有显著的效果，CH₄的转化率和CO的选择性分别提高到98.2％和96.4％，而且反应3小时后催化剂活性没有降低。XRD测试结果表明，添加CeO₂后的催化剂生成了NiAl₂O₄尖晶石，这有助于催化剂的抗积炭性能。     

低水碳比下新型甲烷蒸汽重整催化剂的研究

采用高温固相反应法制备了Ca0.08Mg0.03Al0.89Ox复合金属氧化物(CMAO)大孔载体,用ZrO2,Y2O3,CeO2对其进行修饰,再采用浸渍法制备了甲烷蒸汽重整Ni基催化剂;采用BET、X射线衍射、X射线光电子能谱、CO脉冲色谱、氢程序升温还原、氧程序升温氧化等技术对催化剂进行了表征,并考察了修饰物种和La2O3助剂对催化剂性能的影响。实验结果表明,ZrO2,Y2O3,CeO2修饰物种及La2O3助剂可提高催化剂表面Ni晶粒的分散度,从而提高催化剂的活性和抗积碳性能。Ni-La/Y2O3-ZrO2-CMAO催化剂在低水碳比(水蒸气与甲烷的摩尔比为2.5)时,对甲烷蒸汽重整反应表现出很高的活性,甲烷转化率高达95%,连续运转100h后活性未见下降。     

钛基复合氧化物担载的CuO催化剂上CO氧化催化性能

对几种钛基复合氧化物负载的ＣｕＯ催化剂的ＣＯ氧化催化性能进行了初步探讨。结果发现,添加不同的金属氧化物导致催化剂的活性不同。Ａｌ２Ｏ３的加入,抑制了反应的进行;ＺｒＯ２的加入,对催化剂的活性影响不大;ＳｎＯ２和ＣｅＯ２的添加则有效地促进了该反应的进行。此外,采用不同制备方法得到的催化剂的催化活性也都不同,利用浸渍法制备的催化剂均比共沉淀法得到的催化剂的催化活性高。     

助剂对Ni/Co双金属催化剂上沼气重整制氢的影响

用传统的等体积浸渍法制备了不同助剂掺杂的NiCo/γ-Al2O3双金属催化剂,用V(CH4)/V(CO2)=1的混合气体模拟沼气,考察了助剂对沼气重整制氢催化剂NiCo/γ-Al2O3的催化性能与结构的影响。运用X射线衍射(XRD)、H2程序升温还原(H2-TPR)、BET比表面积与孔结构分析(BET)、热重-差示扫描量热(TG-DSC)、程序升温加氢(TPH)等手段对催化剂进行了表征。结果表明,NiCo/γ-Al2O3催化剂掺杂La2O3、CeO2或CaO后活性较好。CeO2在反应前后发生了晶型转变,ZrO2反应后仍以晶体形式存在,其它助剂以无定形均匀地分散在载体中。除ZrO2外的助剂增强了载体与金属之间的相互作用,使催化剂难以被还原。助剂的添加使催化剂的比表面积、孔容都有所减少,却明显改善了催化剂的抗积炭性能,其中La2O3与CeO2是较好的助剂。     

合成气直接制取二甲醚催化剂的制备因素及其应用

研究了ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３和ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３／ＨＺＳＭ－５催化剂的制备方法及合成反应条件对合成气直接制取二甲醚反应的影响。结果表明，采用共沉淀沉积法制备催化剂，３５０°Ｃ下焙烧，２３０～２４０°Ｃ下还原ＣｕＯ／ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的活性最高。ＣｕＯ－ＺｎＯ－Ａｌ２Ｏ３／ＨＺＳＭ－５催化剂上合成反应的适宜条件：温度２７０～３００°Ｃ，压力４．０ＭＰａ，空速１５００ｈ－１，Ｈ２ＣＯ＝２～２．８（ｍｏｌ比），原料气中ＣＯ２的浓度为５％（ｖ）。     

CuO/ZnO/Al2O3和ZSM-5双功能复合催化剂在苯与合成气烷基化制甲苯中的研究

制备了由共沉淀法制备的CuO/ZnO/Al2O3催化剂与ZSM-5混合形成的用于合成气与苯在液相中直接合成甲苯的烷基化反应的双功能复合催化剂,并采用H2-TPR、XRD对催化剂进行了表征。在浆态床反应器中考察反应温度、反应压力、催化剂投加量、ZSM-5硅铝比、ZSM-5与CuO/ZnO/Al2O3的比例对催化剂性能的影响。结果表明:当反应温度为250℃、反应压力为1MPa、苯和催化剂投加量分别20mL和2g、ZSM-5硅铝比为130、ZSM-5与CuO/ZnO/Al2O3的催化剂质量比为1:1时,可达到最佳的反应效果,在8h的反应中,CO的转化率为85.79%,甲苯的选择性为44.91%,甲苯的产量为1.77g。     

原位红外光谱研究Cu/Zn/Al催化剂的还原过程

采用原位红外技术 ,研究了用Na2 CO3 沉淀法制备的Cu/Zn/Al催化剂的程序升温还原过程。结果表明 ,在催化剂的程序升温还原过程中 ,CuO和ZnO表面吸附的CO2 可进行加氢反应和逆水汽变换反应。在催化剂中 ,ZnO与CuO、Al2 O3 均发生相互作用。Al2 O3 对CuO和ZnO具有分散作用。提出了Cu/Zn/Al催化剂在还原过程中的反应机理。     

凝胶网格共沉淀法制备CuO/ZnO/Al_2O_3及其催化CO_2加氢合成甲醇研究

以琼脂为分散介质采用凝胶网格沉淀法制备了CuO/ZnO/Al2O3催化剂,利用N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM等方法对催化剂进行了表征,研究了其CO2加氢合成甲醇的催化反应性能,并与草酸盐凝胶共沉淀法和传统并流共沉淀法制备的催化剂进行了对比。结果表明:采用凝胶网格共沉淀法制备的催化剂具有较小的颗粒尺寸和较低的还原温度,在2.0MPa、230℃、空速2400mL/(g.h)、V(H2)∶V(CO2)=3∶1的反应条件下进行CO2加氢合成甲醇反应,甲醇的选择性和收率分别为43.12%和6.63%,相对其它两种方法制备的催化剂有比较明显的提高。