生物质气合成二甲醚实验研究

采用水蒸汽气化木屑制备生物质气,在下游的重整反应器内,通过两段催化重整焦油,焦油裂解率高得96.70%.在双功能催化剂JC207/HZSM-5催化剂上,对生物质气合成二甲醚进行了实验研究.利用原生物质气以及脱碳生物质气考察了不同温度、压力和空速对合成二甲醚的影响.结果表明,在260℃,4 MPa、2400 L/(kgcat·h)条件下,原生物质气的CO单程转化率达到67.95%,单位质量催化剂的最大二甲醚时空收率0.338g/(gcat·h).脱碳生物质气的CO单程转化率达到75.52%,单位质量催化剂的最大二甲醚时空收率0.583g/(gcat·h).     

百吨级生物质合成气合成二甲醚中试系统设计及运行分析

该系统以农业废弃物玉米芯经富氧气化制备的低H_2/CO合成气为气源,采用固定床一步法合成二甲醚工艺,高效生产DME产品.运行结果表明,在空速为650h~(-1)和1200h~(-1)时,CO单程转化率分别为82.00%和73.55%.DME选择性分别为73.95%和69.73%,DME时空产率分别为124.28kg/(m~3·h)和203.80kg,(m~3·h).生物质合成气的深度脱氧和脱焦油是保证合成系统稳定运行的关键.合成尾气H_2/CO较高,经脱CO_2后循环利用可大大提高DME的产率.     

生物质气一步法合成二甲醚本征动力学研究

采用双功能催化剂,在压力3～6MPa,反应温度220～270℃,质量空速3.0～6.0L/(gcat.h)条件下,在固定床反应器中对脱碳生物质气一步法合成二甲醚动力学进行研究。用单纯形法与遗传算法相结合进行优化拟合模型参数,回归得到对应于甲醇合成、甲醇脱水和水煤气变换反应的反应动力学表达式,经检验该模型可靠,模型计算值与实验数据吻合良好。     

三种生物质气一步法合成二甲醚的比较

比较了由生物质气化衍生的3种原料气:气体(A)(以空气-水蒸汽气化生物质得到)、气体(B)(在NiO-MgO固溶体催化剂上,添加沼气重整气体(A)得到)和气体(C)(在生物质气(A)中添加H2调变气体组分得到)在双功能催化剂上一步法合成二甲醚的性能.3种生物质气的氢碳比(f=(PH2-PCO2)/(PCO PCO2))值分别为0.33、0.88、0.66,PCO/PCO2分别为0.49、6.08、1.89,其中气体(B)和气体(A)在相同氢分压下,两种气体的CO转化率(XCO)、DME选择性(SDME)、DME时空产率(STYDME)之比分别为1.52、1.43和2.95.3种气体在各自最佳合成温度下,XCO分别为33.5%,47.6%和51.3%,STYDME顺序为气体(A)<气体(B)<气体(C),气体(A)的时空产率为0.18g·(mL·h)-1,仅为气体(B)的1/3.当空速为1500～6000h-1时,空速增加,3种气体的STYDME均随之增加.在空速为1500h-1时,气体(B)和气体(A)的STYDME之比为1.65;当空速为6000h-1,两种气体STYDME之比增大为2.43.     

生物质间接液化制洁净燃料二甲醚

生物质可以代替化石燃料来制备合成气，进而合成洁净燃料二甲醚。介绍了生物质气化和二甲醚的性质与制法，并分析了通过生物质气化的方法制备二甲醚的可行性和关键技术，同时对技术路线的选择进行了讨论。     

生物质合成气合成甲醇

在高压微型反应装置上进行了生物质合成气合成甲醇的实验研究。利用组成为V(H2)/V(CO)/V(CO2)/V (N2)=50/25/20/5的富CO2原料气考察了不同温度、压力和空速条件下甲醇的时空产率、甲醇和水的选择性等指 标。结果表明,在所考察的范围内,温度、压力和空速对甲醇的产率和选择性都有影响。在反应压力为4．6MPa, 空速为7000h-1时,时空产率的最大值为0．69g/(mL·h),甲醇的选择性范围为93％-97．2％。和富CO的原料气 相比,利用富CO2的生物质合成气合成甲醇,甲醇的时空产率和选择性都有所下降,时空产率下降的幅度在 10％-30％之间,选择性的下降幅度在2％-8％之间。通过控制适宜的操作条件,可降低甲醇的产率和选择性 的下降幅度。     

生物质热解气化制备二甲醚合成气的灰关联分析

通过制备二甲醚合成气的生物质慢速热解气化实验,得到了热解气化炉中主要可调节参数热解温度、进料速率等与生物质热解气中H_2、CO等含量的数据.利用灰色关联方法,分析了主要可调节参数与生物质气中H_2、CO含量及H_2/CO比值的关系.结果表明:热解温度对生物质气中心、CO含量及H_2/CO比值的影响最为明显(其关联度为(0.705,0.760,0.641)),进料速率次之,罗茨风机抽气速率最弱;CO含量受3个主要可调节参数的影响最为明显(其关联度为(0.760,0.628,0.709)~T).根据该实验制备H_2/CO比值接近2的二甲醚合成气的目标和灰关联分析结果,提供了增大H_2/CO比值的方法.找出了热解气化炉中的可调节参数中影响生物质热解气体产物H_2、CO含量的主要参数,为生物质热解气化合成二甲醚中制备较高含量的H_2、CO及合适H_2/CO比值的合成气提供了前提条件.     

串行流化床生物质气化合成二甲醚的模拟

以稻秸秆为研究对象,利用Aspen Plus软件建立了串行流化床生物质气化制取合成气合成二甲醚（DME）的模型,研究了不同气化温度、水蒸气与生物质的质量比（mS/mB）、DME合成温度、合成压力、吸收塔操作压力及吸收剂与DME的配比（nA/nD）对合成工艺的影响.结果表明：对于采用串行流化床生物质水蒸气气化技术制取DME的一步法合成系统,建议气化温度取750℃左右,mS/mB取0.3,DME合成温度取260℃,合成压力取4MPa,用水作吸收剂,吸收塔的操作压力控制在3～4MPa,nA/nD取0.5;在此工况下,1kg生物质（干燥基）所能产生的二甲醚物质的量约为6.1mol.     

生物质气化合成甲醇二甲醚技术现状及展望

综述了国内外生物质气化合成甲醇技术的研发现状,介绍了国外几种生物质气化合成甲醇工艺,包括美国的Hynol工艺和NREL项目,瑞典的Bal-Fuels项目、BioMeet项目和造纸黑液气化制汽车燃料技术,以及日本三菱重工的MHI项目。讨论了生物质气化合成甲醇技术与我国联醇工艺的结合,对我国开发生物质制甲醇技术提出了建议。     

生物质气化合成燃料的绿色化学效应分析

对生物质原料特性及其应用进行了分析，并通过生命周期法（LCA）对生物质和煤气化合成二甲醚燃料的过程进行对比评价。与煤相比，以生物质为原料，每生产1kg二甲醚，可减少排放924．11gCO2，25．01gNOx，70．93gSOx，痕量金属排放量也大大减少。     

合成气一步法制二甲醚技术研究

综述了合成气一步法制备二甲醚的研究进展,针对该过程关键影响因素之一——催化剂,从催化机理入手着重介绍了其活性影响因素,探讨了该过程其他影响因素,提出了相关改进方案。     

三元硝酸熔盐高温劣化的化学热力学计算

就太阳能蓄热用三元硝酸熔盐53%KNO₃-7%NaNO₃-40%NaNO₂高温劣化问题进行了化学热力学计算。结果显示:熔盐中NaNO₂含量持续减少是热力学的必然结果。NaNO₂与O₂反应的△_rG^θ在327～727℃范围内从-91.17 kJ·mol^-1增大到-21.95kJ·mol^-1。NaNO₂分解为NaNO₃（1）、Na₂O（s）和N₂反应的△_rG^θ在327～727℃范围内从-30.73 kJ·mol^-1增大到-19.56 kJ·mol^-1。两个反应的△_rG^θ在熔盐使用温度范围内皆为负,意味着反应一定可以发生。熔盐可以在450℃下使用是由于反应处于动力学惰性状态。降低NaNO₂分解和氧化反应速度可适当提高熔盐使用温度。     

管网水力计算的一种求解方法

本文提出并研究了管网水力计算的一种求解方法，该方法将管网计算的回路法和节点法两者结合起来，具有编程简单，计算收敛迅速的特点，适用于沿程阻力损失系数分布复杂的管网水力计算。     

A novel route to synthesis of glycerol dimethyl ether from epichlorohydrin with high selectivity

The effective utilization of glycerol, a by-product in the production of biodiesel, into useful chemicals is desirable from the viewpoint of green chemistry. With this in mind, a novel and highly selective route to synthesizing glycerol dimethyl ether (2,3-dimethoxy-1-propanol), a potential fuel additive, from glycerol was proposed. This route uses both glycerol and methanol as starting materials, takes epichlorohydrin as an intermediate product, and utilizes HCl as a recycling agent. Hereinto, the key step of this route is the reaction between epichlorohydrin and methanol to produce 2,3-dimethoxy-1-propanol which is identified by GC–MS, ESI-MS, IR and NMR. The thermodynamics of this reaction was analyzed and the result showed that the thermodynamics of a reaction was favorable and a high product yield was expected. The effect of various parameters such as kind of acid catalyst, molar ratio of epichlorohydrin to methanol, reaction temperature and reaction time was studied. Among various acid catalysts investigated, the acidic ionic liquid [HSO₃-b-N(CH₃)₃]HSO₄ exhibited the highest activity and selectivity: conversion of epichlorohydrin of 100% and selectivity of 2,3-dimethoxy-1-propanol of 99% at 393 K, 10 h, an initial pressure of 0.1 MPa and a molar ratio of catalyst:ECH:CH₃OH of 0.01:1:5. After the reaction, [HSO₃-b-N(CH₃)₃]HSO₄ was separated by vacuum distillation and then reused for the next cycle directly. The results showed that the product selectivity remained at about 94% but the conversion of epichlorohydrin dropped to 75% after being used five times. Subsequently, a reaction mechanism for the synthesis of 2,3-dimethoxy-1-propanol from epichlorohydrin and methanol was proposed.