新工科建设背景下化工安全与环保课程案例教学实践

新工科建设对化学工程与工艺专业学生的安全环保素养提出了更高的要求。结合《化工安全与环保》课程特点,以案例教学为中心,从知识体系重构、思政元素融入等方面对该课程的教学进行了改革,以期提高课程的教学质量。实践结果表明,案例教学能够有效激发学生学习兴趣,有利于系统掌握课程知识,提高解决复杂工程问题的能力,显著增强学生安全环保素养。     

木屑高温水蒸气气化制备合成气研究

在常压固定床反应器中进行木屑高温水蒸气气化制取合成气研究。分别在750~1000℃温度和0.32~1.02g/min水蒸气流量下进行实验,反应时间为10 min。主要研究反应温度和水蒸气流量对碳转化率、合成气产率及合成气组分的影响。研究结果表明,木屑水蒸气气化具有很高的反应活性,合成气产率在0.81~1.74 L/g之间;反应温度和水蒸气流量对碳转化率和合成气热值及组分影响显著;在反应温度950℃,水蒸气流量0.67 g/min时,碳转化率达到最高值99.47%;合成气主要由H2、CO、CO2、CH4及少量CnHm组成,其中(H2+CO)比例达到63%~75%,合成气热值在10.5~11.5 MJ/m3之间,H2/CO比在1.0~2.3之间。     

生物质到生物燃料—费托合成催化剂的研究进展

费托合成反应是煤、甲烷和生物质等非油基碳资源转化制高品质液体燃料或化学品的重要途径。以生物质基合成气为原料,利用传统的Fe、Co催化剂制备生物燃料引起普遍关注。本文简要总结了近年来高性能Fe基和Co基费托合成催化剂的发展,以及近年来新型材料和核壳结构的双功能催化剂在费托合成中的应用。重点关注了生物质合成气方面的应用,比较了Fe、Co催化剂在该应用中的特点。虽然Co基催化剂较Fe基催化剂有更好的活性,但在BTL（Biomass-To-Liquid）过程中需要考虑多种因素,Fe基催化剂可能更具优势,开发廉价高性能的Fe基催化剂可能成为BTL-FT催化剂的发展方向。     

生物质催化气化研究进展

本文从介绍影响气化反应的主要因素入手,分析了各类催化剂的特点及其对生物质气化结果的影响:白云石和橄榄绿等催化剂来源广,价格低,但是机械强度较差;碱金属类催化剂能降低气化过程中焦油量以及催化甲烷气体进一步转化为CO和H2,高温下易熔融而导致失活;镍基催化剂和复合催化剂催化焦油裂解效果好,H2产率高,存在的问题是价格昂贵,气化工艺复杂和催化剂回收困难。最后,本文对生物质催化气化研究方向进行了展望。     

反应温度对木屑炭水蒸气气化产物的影响

以木屑炭为原料,在固定床反应器中进行了水蒸气气化试验。试验在水蒸气流量为0.854 g/min,温度为800～1 000℃条件下,反应15 min。主要考查气化反应温度对碳转化率、合成气产率、燃气热值及燃气组成的影响。研究结果表明,在高温条件下木屑炭与水蒸气具有很高的反应活性,燃气产率为0.9～3 L/g;在气化温度为1 000℃时,碳转化率最高达到80%;燃气热值为8.9～9.4 MJ/m3,合成气(H2+CO)比例为68%～79%,H2/CO为4.02～6.32。     

Fe3O4@C核壳结构纳米粒子结构特性表征及应用

目的采用一步法合成Fe_3O_4@C纳米粒子,分析其核壳结构的形成机理,并研究该纳米材料在磁性防伪油墨方面的应用。方法以FeCl_3·6H_2O为铁源,乙二醇为溶剂,葡萄糖为碳源,尿素为碱源,制备具有核壳结构的Fe_3O_4@C纳米粒子,分别采用X射线衍射、场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、红外光谱仪和激光拉曼光谱等对其表面形貌和结构进行表征,并对所制备磁性油墨的粘度、抗摩擦性、细度和磁性进行测定。结果所制备的Fe_3O_4@C纳米材料是以平均粒径18 nm的Fe_3O_4为核,厚度为2 nm的无定形碳为壳层的单分散球形纳米粒子,葡萄糖是核壳结构形成的关键;该材料在室温下具有典型的软磁特性,饱和磁化强度为71.2 A·m~(-2)/kg,矫顽力为10 984.8 A/m,所制磁性油墨的墨层耐磨性参数为81%,印记有磁性,粘度为95 Pa·s,各项性能均符合磁性防伪油墨的要求。