吸附强化甲醇水重整制氢工艺条件研究

研究了吸附增强技术对甲醇水重整制氢过程的作用效果。对商业水滑石、Ca基吸附剂、负载型MgO吸附剂3种吸附剂进行了CO2-TPD考察。考察了反应温度、液空速、水醇摩尔比对甲醇水重整制氢的影响。在此基础上,选择Ca基吸附剂,利用响应面法,进行了吸附强化甲醇水重整制氢条件考察。研究结果表明,适宜的工艺条件为反应温度245~247℃,液空速0.30~0.31 h-1,水醇摩尔比3.15~3.19。在此条件下,与无强化的甲醇水重整制氢相比,氢产率为2.528 mol/mol,提高了32.77%,氢含量为92.1451%,提高了26.49%,氢产率相同则反应温度可降低57℃,是一条高效节能减排的制氢路线。     

锂基CO2吸附剂在吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢中的应用研究进展

简介了吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢的研究背景,重点介绍了新型锂基CO2吸附剂(包括Li2ZrO3、Li4SiO4、Na2ZrO3)在吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢中的应用研究进展,对新型吸附剂在吸附强化制氢中的应用研究进行了展望。     

一种吸附增强甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法

本发明公开了属于石油化工技术领域的一种吸附增强甲烷水蒸气重整制氢反应装置及方法。该装置包括混合器、格栅式流化床反应器、旋风分离器、再生反应器、第一料封、第二料封。该方法主要包括格栅式流化床反应器吸附增强甲烷水蒸气重整和吸附剂煅烧再生两个主要步     

吸附强化蒸汽重整制氢中CO2固体吸附剂的研究进展

吸附强化蒸汽重整（SESR）制氢技术是集重整反应（H₂生产）和选择性分离（CO₂吸附）于一体的新型技术。该技术的特点为采用固体吸附剂在高温下对CO₂进行原位脱除,以改变反应的正常平衡极限,提高烃类转化率,提高H₂产量,减少CO₂排放。在整个SESR制氢技术中,吸附剂的选择与反应条件至关重要。本文探讨了CaO、水滑石、Li₂ZrO₃、Li₂SiO₃以及双功能吸附剂在SESR制氢过程中的性能,总结了提高这些吸附剂吸附性能的不同方法。确定了固体吸附剂的反应条件,如温度、压力、水蒸气量等因素的影响及相关的反应机理。分析表明,CaO基吸附剂由于其低廉的价格及较高的吸附能力,被认为是最具潜力的吸附剂,然而在SESR制氢过程中,CaO基吸附剂面临着多次循环再生后吸附能力衰减的挑战。集吸附与催化双重功能的吸附催化材料由于可以克服SESR制氢中不同固体催化剂和吸附剂的匹配问题、降低所用固体材料的成本,从而使其在吸附强化蒸汽重整制氢方面具有巨大优势,并成为该领域未来研究的一个重要方向。     

半焦在富含甲烷气体转化制备合成气中的作用

用一个石英玻璃管反应器考察了700℃～1300℃下,半焦对甲烷的水蒸气和二氧化碳重整制备合成气的影响．实验发现,半焦的存在明显提高甲烷的转化率,降低甲烷的开始转化温度．通过对反应前后C原子和H原子的物料恒算,可以得出半焦的重量在甲烷的二氧化碳重整反应过程中几乎没有变化,半焦对重整反应的作用类似于“催化”过程．     

甲烷水蒸气重整制氢反应及其影响因素的数值分析

本文通过建立包含动量、能量、质量以及化学反应的多物理场耦合数值模型, 以多孔介质模型表征催化剂层, 对工业转化炉管中的甲烷水蒸气重整制氢过程进行了详细分析。计算得到了转化炉管内甲烷重整过程反应物及产物气体的速度、温度及浓度场分布, 以此分析了甲烷重整制氢过程的反应特性, 并阐明了转化炉管的壁面温度、原料气入口水碳比以及入口速度对甲烷转化率的影响。结果表明:水蒸气重整在转化炉管的入口区域反应迅速, 沿着气体流动方向, 反应速率由于反应物浓度的不断降低而减小, 导致混合气体流动速度和温度也逐渐趋于稳定;水碳比和转化管壁面温度的增加以及原料气体入口流速的降低, 都会提高甲烷的转化率。本文所得到的结论对于优化实际生产中甲烷水蒸气重整制氢反应的工况条件具有一定的参考和借鉴意义。     

反应吸附强化甲烷水蒸气重整制氢反应技术概述

根据CaO碳酸化反应强化甲烷水蒸气重整(ReSER)制氢反应的作用原理,分析综述了CaO基吸附剂的性能与反应条件两个主要因素对ReSER强化制氢效果的影响,进一步对ReSER制氢反应工业化的反应器类型和流程研究进展进行了综述。通过分析总结认为:CaO基吸附剂的吸附性能是影响CaO碳酸化反应耦合强化重整反应的根本因素,其吸附容量稳定性是实现ReSER技术工业化的关键;反应条件直接影响ReSER制氢的CH_4转化率以及H_2浓度等,实际反应条件的选择需要综合考虑强化反应效果和经济成本;根据ReSER反应的特点,选择循环流化床反应器以及相应的反应系统成为可行的工业化的流程,ReSER制氢因反应本身的优势极具工业应用潜力。     

纳米钙基吸附剂脱碳强化生物乙醇蒸汽重整制氢工艺

将纳米钙基二氧化碳吸附剂用于反应脱除二氧化碳,强化生物乙醇蒸汽重整制氢反应过程。研究反应温度、水醇摩尔比和反应空速等工艺条件对乙醇制氢反应转化率和产物氢气浓度的强化作用效果。研究表明,在常压下,反应温度为560℃,水醇摩尔比为7:1,乙醇体积空速为800 h-1时,乙醇转化率为90.5%,气相色谱检测反应产物气体中氢气浓度为98.2%,CO浓度仅为0.05%,无CO2存在。研究结果对采用生物乙醇制氢提供燃料电池原料氢气具有参考意义。     

用于PEMFC的天然气水蒸气制氢系统

针对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的应用要求,开发了一个包括天然气水蒸气重整、CO变换和变压吸附净化的制氢工艺过程,并着重对重整反应和变压吸附的操作条件进行了实验研究。考察了温度、空速和水碳比对重整反应的影响,得到适宜的工艺操作条件,实验结果表明：温度650℃、水碳比6、空速42h^-1时,氢气含量为70.21%,甲烷转化率为77.41%;分析了温度、流速对变压吸附脱除CO效果的影响,结果表明：在0.2MPa、40℃和吸附、脱附时间120s的条件下,产品气中CO浓度接近于1×10^-6,经过多次循环后产品气质量稳定,可以连续获得满足80W质子交换膜燃料电池要求的高纯度氢气。     

CuO/ZnO/Al2O3不锈钢纤维毡结构整体催化剂的甲醇水蒸气重整制氢性能

以切削法制备的商用多孔不锈钢纤维毡为催化剂载体,采用浸渍法制备CuO/ZnO/Al₂O₃结构整体催化剂,研究其对甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。采用扫描电镜(SEM)对多孔不锈钢纤维毡结构整体催化剂进行微观形貌分析。通过改变反应空速和反应温度,考察结构整体反应器与固定床反应器的制氢性能。结果表明：相比于固定床反应器,填充不锈钢纤维毡结构整体催化剂的反应器可强化反应过程的传质和传热,在反应温度为280℃时,氢气流量为0.55 mol/h,甲醇转化率为95.07%;不锈钢纤维毡结构整体催化剂可降低甲醇水蒸气重整制氢的反应温度,减少反应系统的能量消耗。     

沉淀法SiO2包覆纳米CaCO3吸附剂性能

以CO₂为沉淀剂,Na₂SiO₃为硅源,制备了SiO₂包覆纳米CaCO₃吸附剂。TEM测试证实纳米CaCO₃表面包覆一层SiO₂膜, 用SEM & EDX 测试5个包硅样品Si含量为0.67%～4.93%。采用TGA考察吸附剂的分解温度及600℃、20% CO₂条件下的吸附性能。结果表明：采用CO₂沉淀法包覆SiO₂后,与未包硅的纳米CaCO₃相比,分解温度降低9～42℃。纳米SiO₂/CaCO₃吸附剂的循环吸附率、吸附容量、吸附速率均随Si含量的减小先增加后降低。Si含量为1.05%的纳米SiO₂/CaCO₃吸附剂显示最佳吸附性能,第1、5次循环吸附容量分别为8.9、6.0 mol·kg^-1,与未包覆SiO2的纳米CaCO₃相比,分别提高11%、50%,同时在第5次循环快反应段吸附速率较纳米CaCO₃提高10%。与纳米CaCO₃相比,包硅后的吸附剂具有较高的吸附容量和循环吸附率,循环稳定性较好。     

纳米钙基CO2吸附剂反应吸附与分解动力学

采用TGA测定纳米钙基CO₂吸附剂在500～650℃温度范围内,CO₂分压0.015～0.025 MPa氮气气氛中的吸附反应动力学。针对纳米钙基CO₂吸附剂吸附CO₂反应特征,提出以两倍最大吸附速率对应的时间点前后分别为快速反应段与慢速反应段。分别采用Boltzmann方程与Avrami-Erofeev方程拟合快速反应段与慢速反应段吸附反应动力学方程,得到纳米钙基CO₂吸附剂在快速反应段与慢速反应段的活化能分别为27.52、70.25 kJ·mol^-1。吸附率拟合与实验值平均相对误差分别为10.29％、4. 17%。研究测试了纳米钙基CO₂吸附剂在650～800℃温度范围内,N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的分解反应动力学。忽略反应过程中传热、传质影响,采用收缩核模型,分别求得吸附剂在N₂,0.02、0.04 MPa CO₂分压氮气气氛中的活化能为141.9、34.7、113.2 kJ·mol^-1。碳酸钙分解率与实验值比较平均相对误差分别小于5.66% 、7.82%、5.01%。     

铜铁尾矿制酸烧渣制备纳米Fe/SiO2核壳复合粒子的微波吸收性能

以铜铁尾矿制酸烧渣为原料,经熟化、酸浸、还原和净化等步骤制备亚铁离子;在乙醇-水液相体系中,以NaBH₄作为还原剂,反应生成纳米Fe粒子;最后通过正硅酸四已酯（TEOS）水解包覆制得纳米Fe/SiO₂核壳复合粒子。产物分别采用XRD、TEM、IR等手段进行表征。进一步地,使用矢量网络分析仪在2.0 ~ 18.0 GHz波段内来研究样品的吸波性能。结果表明,IR光谱上在1389 cm^-1和878 cm^-1分别出现对应于四配位Si—O键和Si—O—Fe键的特征吸收峰,说明在Fe粒子表面包覆有SiO₂。通过测试计算得知,当吸波样品厚度为4.5 mm时,其微波吸收性能在17.2 GHz处达到最小值-39.0 dB。由此可见,以铜铁尾矿制酸烧渣为原料,可制得吸波性能优良的纳米Fe/SiO₂核壳复合粒子微波吸收材料。     

负载型K2CO3/Al2O3二氧化碳吸收剂的碳酸化反应特性

The carbonation characteristics of K₂CO₃/Al₂O₃ supported sorbent for CO₂ capture was investigated with thermogravimetric apparatus（TGA）,X-ray diffraction（XRD）,scanning electron microscopy analysis（SEM）and N₂ adsorption.The results showed that the carbonation rate of K₂CO₃ before being loaded on Al₂O₃ was slow.However,the K₂CO₃/Al₂O₃ upported sorbent showed excellent carbonation performance.The difference in carbonation behavior between K₂CO₃ nd K₂CO₃/Al₂O₃ supported sorbent was analyzed from the microscopic view.The analytical reagent K₂CO₃ sample was of monoclinic crystal structure and could react quickly with H₂O in the experimental carbonation environment to produce K₂CO₃•1.5H₂O,which was unfavorable to carbonation reaction.When K₂CO₃was loaded on Al₂O₃,the surface area and porosity of the sorbent was improved greatly.So the carbonation properties of the K₂CO₃/Al₂O₃ supported sorbent was also improved.     

溶胶-凝胶法制备PEW/SiO2杂化材料及表征

通过熔融接枝反应将乙烯基三甲氧基硅烷（VTMS）接枝到聚乙烯蜡（PEW）分子链上,接枝物红外光谱（FTIR）的1090、1030、960 cm^-1等处出现了—Si—O—CH3的特征吸收峰。以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体,混入接枝PEW中,通过溶胶-凝胶法（sol-gel）制备了PEW/SiO₂杂化材料。使用透射电镜（TEM）和热重分析（TG）研究了杂化材料的形态及性能,结果表明,通过sol-gel可以制备SiO₂含量为0. 98%～4. 12%的杂化材料,SiO₂颗粒与PEW接枝物分子间具有良好的相容性,纳米SiO2的存在提高了PEW的耐热性能,当SiO₂含量为3. 75%时,PEW的分解温度提高了21. 34℃。     

溶胶-凝胶法制备H3PW12O40/SiO2及催化合成三羟甲基丙烷三庚酸酯

H3PW12O40/SiO2 (PW/SiO2) was prepared by the sol-gel method and trimethylolpropane triheptanoate (TMH) was synthesized by trimethylolpropane (TMP) and heptylic acid (HA) in the presence of H3PW12O40/SiO2. The results showed that the catalyst with 50% (mass) PW had good activity and stability. The optimal esterification conditions were as follows: nTNP：nHA = 1：4, 2%(mass) PW/SiO2, reaction temperature 120-200℃ and 3 h. The structure of TMH was characterized by GC, IR, ^1HNMR spectra and the rate of esterification was up to 95%.     

水热法制备CdS/TiO2及其光活性

研究了CdS/TiO₂光催化的耦合效应.以TiO₂、CdCl₂和Na₂S为原料在200 ℃、6 h水热反应条件下一次合成CdS含量不同的CdS/TiO₂,通过XRD、SEM、EDS和IR对样品进行表征,并通过谢乐公式（Scherrer equation）估算出样品晶粒的粒径.XRD图表明CdS/TiO₂为锐钛矿型TiO₂、立方相和六方相CdS的混合相.SEM表明CdS粒径为20～50 nm,TiO₂粒径为50～100 nm.通过罗丹明B(rhodamine B)光降解脱色,表征了样品的光活性,结果表明当CdS∶TiO₂为1.0时,CdS/TiO₂开始出现耦合效应,当CdS∶TiO₂为1.5时,CdS/TiO₂的光活性最强,在30 min内紫外光降解4 mg•L^-1罗丹明B溶液的降解率达74.3%.     

水溶液中新生态MnO2对苯酚的吸附作用

研究了新生态MnO^₂对水溶液中苯酚的吸附作用.对一些影响因素,如pH、高价正离子Al³⁺和高价负离子PO^3-₄进行了考察,并探讨了反应机理.实验结果表明,新生态MnO₂对苯酚的吸附等温线为“S”形,对苯酚的吸附过程包括表面吸附和孔内扩散两部分.pH在6～9的范围内,随pH升高苯酚吸附量下降,但变化不大;当pH≥10时,苯酚去除率几乎降为零.少量铝离子有利于苯酚的吸附.因为铝离子吸附在新生态MnO₂表面,改变了新生态MnO₂的表面性质,有利于苯酚的吸附.磷酸根离子极易与苯酚络合而带负电荷,不利于新生态MnO₂对苯酚的吸附.     

Li2MgxZn1-xSiO4离子导体材料的合成与表征

引　言Li4 SiO4 具有有利于离子传导的结构 ,是锂离子导体理想的基质材料[1～ 5] 而用M2 +(M =Zn ,Mg等 )部分取代Li4 SiO4 中的Li+离子 ,在一定的范围内所形成的固溶体可大大提高材料的离子导电性 ,且其导电性随取代量的增加而增高[6 ] 文献报道的合成方法多为固相法 ,但固相法不易保证成分的准确性、均匀性 ,且合成温度较高 低温软化学合成法已经成为目前新型功能性固体材料制备的主要方法 ,利用该方法 ,在较缓和的条件下获得了如薄膜、纳米材料、陶瓷和磁性材料等多种形式的无机功能材料[7] 其中溶胶 凝胶法是近年来发展起来的…     

纳米MnO2离子筛的锂吸附性能

通过控制水热合成反应条件制备了不同晶相的一维纳米MnO₂,进一步用浸渍法制备了Li-Mn-O三元氧化物前驱体,并经酸处理后得到对锂离子具有特殊选择性的离子筛。用XRD、TEM、吸附等温线及反应动力学等手段对产物的晶相结构和锂吸附性能进行了研究。实验结果表明,反应物浓度对MnO₂不同晶面的生长速率有不同的影响;从TEM图像中可以清楚地看到,水热合成法制备出了尺寸为φ5nm×400nm的一维MnO₂纳米线;在pH＝9.19时每克离子筛的单分子层锂离子饱和吸附量Q_m为2.43mmol·g^-1;吸附速率常数为2.17×10^-6 s^-1;吸附量随溶液pH值的增加而增加,当pH=12.5时,相应的吸附量为3.47mmol·g^-1。