微波辐照生物质焦强化CO2重整CH4制备合成气

为实现CO2重整CH4高效转化合成气,以生物质焦为催化剂和吸波介质,开展基于微波辐射的CO2重整CH4制备合成气的实验研究,主要考察反应温度、CO2与CH4摩尔比、生物质焦添加量以及水蒸汽的引入等条件对重整反应转化合成气的影响特性。研究表明,提高反应温度,加大CO2与CH4摩尔比以及增加生物质焦添加量均可促进反应气向合成气转化,但对合成气品质影响不一,升高温度能够提升合成气中H2与CO的比值,而加大CO2与CH4摩尔比和增加生物质焦添加量均会降低H2与CO的比值。水蒸汽的引入强化重整反应的进行,促使合成气中氢碳比的提高。     

微波辐照下活性炭催化CO2重整CH4制备合成气

利用微波加热装置,用活性炭作催化剂,进行CO 2重整CH 4的实验研究,考察了微波功率和CH 4/CO2比值对重整反应的影响,测试了活性炭的催化性能,借助比表面积分析和Boehm滴定法分析了活性炭失活原因。研究表明：增加微波功率和减小CH 4/CO 2比值有利于提高CH 4和CO 2转化率以及出口气体中合成气比例,并导致H 2与CO的摩尔比降低;反应初期活性炭表现出良好的催化性能,40 min后活性炭催化性能显著降低;孔结构特性的改变和含氧官能团数量的减少是造成活性炭失活的主要原因。     

微波辅助下生物焦对CH4/CO2重整的影响

为了探讨生物焦对微波辅助下CH4/CO2重整反应的催化性能,通过改变制焦原料、调整制焦温度和原料脱灰等得到不同类型的生物焦,进而在固定床反应器上通过反应气转化率考查生物焦对重整反应的作用特性。研究表明,生物焦中金属氧化物本身对重整反应有催化效果,而且能够影响生物焦对微波的响应。所以,生物焦中金属氧化物的含量是影响其催化活性的决定因素。脱灰生物焦对CH4/CO2重整反应的作用效果进一步证实了上述结论。生物焦的比表面积和孔隙特性对生物焦的催化性能有一定影响。为考查添加物对生物焦催化性能的影响,将生物焦与不同物质均匀混合。结果发现,添加Na2CO3和K2CO3的生物焦强化了CO2转化,但抑制了CH4转化。MgO,CaO和NiO的添加对生物焦的催化活性有改良效果。加入SiO2的生物焦对重整反应不利。     

微波焙烧黄铁矿热分解动力学研究

黄铁矿在常规焙烧方式下热分解机理属于未反应缩合模型,利用实验室微波发生设备,在微波辐射下,对粒度为-0.074mm的黄铁矿进行温度分别为600℃、650℃、700℃的恒温焙烧试验,研究了氩气焙烧气氛中黄铁矿纯矿物热分解的动力学机理,采用未反应缩核模型和均相反应模型对试验结果进行模拟。模拟结果表明微波辐射下黄铁矿热分解反应机理属于均相反应动力学模型,其机理函数方程为dx/dt=k(1-x),与常规焙烧方式相比,微波焙烧黄铁矿热分解反应的活化能降低了148.65kJ/mol,有利于黄铁矿热分解反应的进行。     

大佛寺井田4号煤CH_4与CO_2吸附解吸实验比较

以迅速降低大佛寺4号煤含气量,提高地面煤层气井采收率为目标,进行CO2驱替CH4技术的实验研究。对采自大佛寺矿井40114工作面的样品,进行多个温度点柱体原煤与60~80目平衡水样的CH4与CO2吸附解吸对比实验。结果表明:CO2在煤孔隙表面与CH4一致,吸附过程符合Langmuir方程,解吸过程可用解吸式描述;由热力学计算可知,柱体原煤升压过程CO2吸附热为56.827 kJ/mol,CH4吸附热为12.662 kJ/mol,降压过程CO2吸附热为115.030 kJ/mol,CH4吸附热为23.602 kJ/mol,无论升压过程还是降压过程CO2吸附热远大于CH4吸附热,两种气体在煤孔隙表面竞争吸附时CO2占据优势,导致置换解吸;吸附势、吸附空间计算验证了这个结论;利用CO2驱替CH4技术,提高煤层气采收率,理论依据充分可行。     

神木煤焦与CO 2和水蒸气反应后期动力学特性

采用等温热重法对比神木煤焦在900～1 050 ℃分别与CO 2和水蒸气气化的反应活性。为研究气化残炭反应性,分别采用均相模型、缩核模型、混合模型和修正体积模型对煤焦气化后期反应速率与碳转化率的关系进行拟合。结果表明：混合模型和修正体积模型对实验数据有很好的拟合效果;均相模型和缩核模型的拟合效果随气化温度和反应气氛而变化;不同模型预测煤焦分别与CO 2和水蒸气反应后期的活化能范围分别为200.65～231.00 kJ/mol和105.48～169.10 kJ/mol;修正体积模型预测神木煤焦在这两种气氛中反应后期的活化能都比前中期高36 kJ/mol左右;在实验温度范围内,神木煤焦气化后期以化学反应控制为主。     

微波加热强化赤泥浸铁的研究

以赤泥和硫酸为原料,采用微波加热法对赤泥中的铁进行浸出,分析各因素对铁浸出率的影响,研究微波对铁浸出的强化效果。微波加热下最佳浸出条件为:液固比11∶1 m L/g、温度90℃、硫酸浓度2.5 mol/L、赤泥颗粒粒径0.15～0.30 mm、搅拌速度200 r/min、浸出时间45 min。在最佳浸出条件下,铁的最大浸出率为93%。对浸出过程进行动力学分析中,采用缩核模型得到微波加热浸出过程的活化能(Ea=36.47 kJ/mol)和传统水浴加热浸出过程的活化能(Ea=42.35 kJ/mol),微波加热能显著降低浸出过程的活化能,对铁浸出具有强化作用。与传统水浴浸出对比表明,微波加热可以在一定程度上减少酸的消耗,缩短浸出时间,提高铁的浸出效率。     

高温下神府煤焦/CO2气化反应动力学

在950~1 400 ℃,以神府煤为原料制备了各种慢速和快速热解焦,并对各种热解焦的CO2气化反应动力学进行了研究。研究结果表明：在高温范围内,修正体积模型对神府煤焦/CO2气化反应的模拟明显优于收缩未反应芯模型和随机孔模型;神府煤焦气化反应动力学从低温到高温存在一个偏折点,即低温区(950~1 150 ℃)属化学动力学控制,高温区(1 150~1 400 ℃)属扩散动力学控制。在950~1 150 ℃,神府慢速和快速热解煤焦的表观活化能范围分别为109.21~205.30 kJ/mol和86.88~116.90 kJ/mol;在1 150~1 400 ℃,分别为16.58~52.16 kJ/mol和14.00~32.91 kJ/mol;神府煤焦/CO2气化反应过程也存在动力学补偿效应。     

微波辐照再生载硫活性炭的机理及其动力学

在微波再生试验台上进行化学吸附SO2后活性炭的再生实验,通过再生产物的分析揭示再生机理并进行动力学分析。结果表明：微波场中活性炭升温速率快,而且终温较为稳定;载硫活性炭微波再生出口气体成分有SO2,CO2,CO等气体,再生反应的本质是H2SO4与C的反应;再生气体中SO2峰值出现之前,主要发生再生反应,峰值之后,再生气体中部分CO2和CO来源于吸附过程中形成的活性炭表面含氧官能团的分解。再生反应的主区域内反应级数为1.55级,与微波功率无关;随着微波功率的增加,反应速率常数逐渐增加。由Arrhenius方程得出再生反应的表观活化能Ea为46.0 kJ/mol,指前因子为7.357 s -1。     

HDS 废催化剂碱浸取提钒的动力学研究

用空气焙烧-碱浸取的方法从HDS 废催化剂中提取钒, 研究了分别用Na₂CO₃-H₂O、NH₄HCO₃-H₂O 及NH₃·H₂O 浸取焙烧产物中钒的动力学规律。用最小二乘法对实验数据进行非线性回归, 得到了3 种碱液浸取提钒的动力学方程式。由动力学方程式计算的钒浸取转化率与实验值绝对偏差不超过6%, 平均偏差小于3%。通过比较化学反应与内、外扩散过程阻力的大小, 证实了在实验条件下, 浸取过程的控制步骤为化学反应控制。3 种碱液浸取反应的活化能分别为20.50 kJ/mol、45.74 kJ/mol 和42.31 kJ/mol。     

微波还原鲕状赤铁矿中铁晶粒的形核生长机理

采用Avrami-Erofeyev模型对微波还原鲕状赤铁矿含碳球团过程中铁晶粒的形核与生长动力学进行了研究,并采用XRD、SEM、EDX对还原样物相组成、铁晶粒形貌尺寸、元素组成分布等进行了测试分析。研究结果表明,在1 173~1 473 K下20 min时间内可获得金属化率77.6%~92.6%;微波还原鲕状赤铁矿球团过程中铁晶粒形核速率与铁晶粒生长速率与模型拟合度高,1 173~1 473 K下置信度R2范围分别为0.941 1~0.997 7与0.948 4~0.984 8。拟合得出了动力学参数,获得铁晶粒形核活化能为51.21 kJ/mol、生长活化能为18.05 kJ/mol,还原速率受形核速度控制。通过与常规加热对比发现,微波场中铁晶粒形核与生长速率更快。扫描电镜观察发现铁晶粒的生长形态部分为球形熔滴状、部分为蠕虫状链晶,视域内最大单个铁晶粒尺寸约为10 μm。     

粗铅精炼除铜反应的热分析动力学

加硫除铜是粗铅火法精炼除铜的主要方法,根据硫化铅和铜的反应温度和动力学条件,分别对硫化铅和铜摩尔比1:1和1:2的固相反应进行差热分析,利用Kissinger方程和FWO方程求得反应活化能.结果表明,反应开始温度在350℃ 左右,升温速率越大,峰形越宽,峰值温度越高,反应峰向高温方向移动,出现反应滞后现象.通过动力学方...     

焦炭体系下煤焦油模化物的微波转化

为研究焦炭体系下煤焦油转化规律,选择甲苯和苯为焦油模化物,研究微波和常规加热下甲苯和苯催化裂解与CO2重整反应特性。研究表明:微波加热对甲苯和苯的裂解有利,"热点效应"是主要原因;同一工况下,甲苯裂解率高于苯;750℃时甲苯裂解率为92.8%,其后较稳定;增加空速对甲苯和苯的裂解不利,尤其是甲苯;温度从600℃变化到850℃,微波条件下甲苯裂解的氢气选择性增长了17.0%,其增幅低于常规加热;苯裂解反应的氢气选择性不受温度影响,微波和常规加热下分别在97%和94%左右;通入合适比例的CO2可以促进甲苯和苯定向转化合成气,在载气的流量不变下,微波和常规加热下甲苯在CO2/(CO2+N2)体积比为0.4和0.2时达到最佳转化,苯达到最高转化所对应的CO2/(CO2+N2)体积比分别为0.3和0.1;通入CO2还能够提升合成气收率和降低合成气氢碳比。     

空化洗油微波溶胀对新疆准东西沟煤直接液化性能影响及其动力学分析

以空化洗油为溶胀剂,优化新疆西沟煤微波溶胀条件,考察微波溶胀对煤样直接液化性能的影响及其动力学分析。在微波时间55 min、功率600 W和温度344 K条件下,煤样溶胀度达到1.625,且发现其微波溶胀是一个膨胀-微爆-碎裂-再膨胀-再微爆的过程。热解动力学研究表明,与原煤样相比,在623~773 K中温段,煤样经微波溶胀后活化能从99.95 k J/mol减小至89.51 kJ/mol,相对降低了10.45%。液化动力学研究表明,经微波溶胀后,煤样的转化速率常数从0.019 39 s~(-1)增加到0.050 08 s~(-1),相对提高了158%。与原煤样相比,微波溶胀煤样从煤和前沥青烯转化为油的速率常数分别相对提高了170%和258%,且增加了沥青烯生成油的反应途径,其速率常数为0.039 33 s~(-1)。因此,微波溶胀不仅降低了煤样热解中温段的活化能,而且改善了煤样直接液化效果。     

微波辐照下硫化铅矿常压溶解动力学

本文研究了微波辐照下FeCl_3溶液常压溶解硫化铅矿动力学。结果表明,微波辐照加热下铅溶解速率较传统加热下铅溶解速率快。考查了微波辐照下温度、FeCl_3浓度和粒度对铅溶解率的影响。根据非恒温动力学方程,求得反应活化能。表观总速率方程为:     

印尼褐煤湿煤末(煤泥)热解和燃烧特性及动力学分析

为获得印尼褐煤湿煤未(煤泥)热解燃烧的反应机理,采用热重法研究了印尼褐煤湿煤末在不同加热速率下的热解和着火燃烧过程,得到热解和燃烧反应特征参数;并采用Coats-Redfern积分法进行动力学分析。结果表明:升温速率对热解和燃烧反应特征温度和其他特征参数基本都有正相关的影响。对于热解过程,反应线性拟合结果呈明显的三段式分布,不同升温速率下质量平均表观活化能分别为43.2,33.2和33.9 kJ/mol。相同转化率区间内,试样热解活化能与升温速率关系不大;而在同一升温速率下,试样热解反应活化能随转化率的增加而增加,呈正相关性。与热解反应不同,燃烧反应动力学参数在整个反应区间直接线性拟合结果较好。10,30和50℃/min升温速率下的反应分别为2级、1.5级和1.5级化学反应,活化能分别为101.74,72.93和51.82 kJ/mol。