甲烷蒸汽重整MCFC重整器的研究

以MCFC(熔融碳酸盐燃料电池)应用为背景,从提高MCFC整个系统能效的角度出发,研究以电池堆为热源给反应器供热,并且出口气满足MCFC要求的甲烷蒸汽重整反应的各种工况条件。整个实验以MCFC的工作温度为基础,研究了温度、水碳比、空速等反应条件下的重整结果。当反应条件为温度650℃、水碳比6、空速403h-1、压力0 3MPa时,出口气体可以较好地满足MCFC工作要求。     

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。     

微通道反应器内毫秒级甲烷蒸汽重整过程分析

微通道反应器具有强化热量和质量传递、流动均一、无放大效应等优点.本文建立了微通道反应器模型,模拟了高活性Rh催化剂在微通道反应器内催化甲烷蒸汽重整过程,预测操作条件和反应器结构参数对毫秒级重整过程的影响.结果表明:增大反应器壁面温度、减小空速、减小微通道高度均可以增大过程转化率;其中微通道高度严重影响反应的转化率,特征尺寸小于500 μm的微通道反应器能够达到毫秒级操作要求.     

异形甲烷蒸汽转化催化剂传质传热耦合数学模型

针对甲烷蒸汽转化催化剂异形化过程中理论研究困难、性能数据主要依靠实测的问题,建立了适用于异形甲烷蒸汽转化催化剂的传质-传热耦合三维数学模型,用有限元法求解,求解方法简单、快速、精确。应用本模型计算了七孔球形转化催化剂的效率因子,获得了催化剂粒内的浓度、温度、反应速率、温度梯度分布。效率因子模型值与实验值较为吻合,平均相对误差8 22%。模拟结果表明:七孔球形催化剂效率因子在0 2～0 4之间,粒内存在10～16℃的温差,不能视为等温;催化剂粒内浓度、温度变化剧烈,有效反应区仅存在于靠近催化剂外表面的较小范围内,粒内存在较大的死区。     

甲烷蒸汽重整反应中表面修饰载体对Ni基催化剂抗氧化性能的影响

在甲烷蒸汽重整反应中,Ni基催化剂在高温下生成NiAl2O4尖晶石是催化剂失活的一个重要原因。本实验利用单层分散负载耐高温ZrO2作载体表面修饰,再浸渍Ni制备成催化剂。经过900℃或1200℃的高温焙烧后,利用甲烷蒸汽重整反应的活性实验和催化剂表征考察载体表面修饰对催化剂抗氧化能力的影响。结果表明,载体表面修饰的催化剂具有较好的抗氧化能力,特别是掺杂Y2O3的ZrO2修饰在载体上具有更好的抗氧化能力。     

EXAMINATION OF THE HYDROLIQUEFACTION BEHAVIOR OF CHINESE LIGNITE

ABSTRACT

In order to examine the hydroliquefaction behaviour of Chinese lignites a series of bench scale experiments with four lignites, obtained from Inner Mongolia and province Yunnan, in comparison with three foreign lignites or brown coals were performed under three sets of constant reaction conditions. The results show that Chinese lignites in general are comparable with other lignites and conversion can be precaculatad from analytical data with reasonable accuracy. The H/C-ratio of the organic coal matter is an appropriate characterization parameter for the evaluation of the hydroliquefaction behaviour of lignites. Chinese lignites Shengli and Xun-dian reveal higher hydrogenation reactivity than the other five lignite samples. Under conditions used a maximum conversion of more than 80% with oil yields of 60% are obtained. The influence of temperature, H-transfer potential, catalyst and residence time on the product distribution were also investigated in detail. Each lignite has specific sensivities for these factors. The experimental results provide interesting informations for a perspective on hydroliquefaction of these lignites.     

The Static and Dynamic Modeling of a Steam Methane Reforming Hydrogen Plant

Abstract

Actual hydrogen plant data consisting of temperatures and partial pressures of inlet and outlet gases of the reformer were collected over a five-year period. Subsequently a one-dimensional pseudohomogeneous reactor model comprising the Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson reaction kinetic has been developed. Established intrinsic kinetic parameters from literature were used and the effect of intraparticle gradients was accounted for by incorporation of effectiveness factor. The validated model was used to predict the actual plant conversions and temperature profiles in the reformer tube. The steady-state one-dimensional pseudohomogeneous model was then extended to include the temporal variation of heat and mass transfer phenomena and then the dynamic response of the reformer under sudden disturbances in the feed conditions were studied.     

反应条件对介孔Ni-CaO-ZrO_2催化剂上CH_4耦合重整反应性能的影响

利用并流沉淀法制备了介孔Ni-CaO-ZrO2催化剂,在该催化剂上考察了水蒸气重整(SRM)、CH4部分氧化(POM)和CO2重整(CDR)反应的不同耦合方式对CH4重整反应的影响,以及反应温度和气态空速对CH4三重整反应制合成气过程的影响。实验结果表明,与单纯的CDR反应相比,SRM-CDR耦合反应与CDR-POM耦合反应均具有明显的优势,前者侧重于产物分布的调节,而后者则对增强催化剂的活性和稳定性有重要意义。CH4三重整条件下催化剂失活的主要原因是复杂气氛条件下的晶相烧结;在反应温度为973 K、气态空速35.0 L/(h.g)、n(CH4)∶n(CO2)∶n(O2)∶n(H2O)=2∶1∶0.875∶0.50的条件下,催化剂上CH4转化率约为83%,产物合成气中n(H2)∶n(CO)约为2.00,且在反应10 h内催化剂活性稳定。     

甲烷干重整反应中CO2解离路径的分子模拟

采用量子化学计算方法考察Ni基催化剂上甲烷干重整反应中CO2解离路径的能量、结构和电荷分布.计算结果表明,CO2的直接解离和氢助解离路径总体都是吸热反应.其中活化能较低的路径为:CO2中碳原子先被氢进攻生成甲酸基(—COOH),随后甲酸基(—COOH)裂解生成CO(g)和—OH.CO2更容易沿此活化能较低的路径解离.随...     

制氢转化炉下集合管与引压管焊缝开裂的处理

介绍了制氢转化炉下集合管与引压管焊缝开裂的情况,分析焊缝开裂原因主要是由于温度变化频繁和变化幅度大,造成焊缝热疲劳蠕变损伤以及设计安装流程不当产生的拉应力损伤而引起开裂。针对焊缝开裂情况及原因,制定并实施了在高温、低压下的补焊方案。     

甲醇催化重整制氢的宏观反应动力学

在温度220～280℃、液态空速0 8～2 0h-1、压力1 3～2 7MPa条件下,于无梯度反应器中测定了ALC-1A型双功能催化剂工业颗粒的宏观反应速率,并对实验测定的数据进行了参数估值,得到了以逸度表示的甲醇裂解重整多重反应的双速率宏观动力学方程。各组分的逸度由PR状态方程求得,并通过多参数估值得到了逸度系数的关联式。     

甲烷分步重整制氢催化剂研究进展

介绍了甲烷分步重整制氢工艺过程;对影响催化剂活性、稳定性的因素,如活性金属类型、助催化剂、载体及再生气氛进行了综述。     

CN-9催化剂上甲烷蒸汽转化动力学及有效因子

在反应压力 3 12MPa(绝 ) ,反应温度 5 5 0～ 75 0℃ ,n(H2 O) /n(∑C) =2 0～ 4 0 ,甲烷空速 3 0 0 0～ 10 0 0 0h- 1的条件下 ,采用内循环无梯度反应器 ,研究了CN -9催化剂上甲烷蒸汽转化反应的宏观动力学。以平行反应模型表示转化反应 ,用非线性参数估值法处理测得数据 ,得到CO和CO2 的生成速率方程。建立了CN -9五筋车轮型催化剂数学模型 ,推导出了计算其有效因子的解析计算式。由此得到该催化剂的有效因子为 0 13～ 0 2 1。     

助剂对甲烷自热重整制氢反应NiO/Al2O3催化剂引发过程的影响

The catalysts Ni/Al2O3, Ni/ZrO2-CeO2-Al2O3 and Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 were prepared by the co-precipitation method at a pH of 9 using Na2CO3 as the precipitant. The Ni loading(mass fraction) of the catalysts was 10%. The ignition process on the catalysts for the autothermal reforming of methane to hydrogen was investigated and the surface properties of the catalysts were characterized by XPS. The results showed that the Ni/Al2O3 catalyst could not ignite the process of autothermal reforming of methane to hydrogen. However, the Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst could ignite the process of autothermal reforming of methane to hydrogen at lower reaction temperature(650 ℃) with the conversion of methane reaching 76%. The result of XPS analysis indicated that the promoters could change the binding energy(BE) of Ni2p3/2 obviously. The species of Cu in the Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst comprised Cu2 O and Cu2+. The formation of ZrO2-CeO2 solid solution and a large amount of Cu2 O might be the reason leading to good oxygen storage capacity and mobility of lattice oxygen of the Ni/CuO-ZrO2-CeO2-Al2O3 catalyst, which could ignite the process of autothermal reforming of methane to hydrogen at lower reaction temperature.     

The Determination of Effective Diffusivity Coefficients in a Solvent Gas Heavy Oil System for Methane

Abstract

In this investigation, an accurate high pressure and temperature diffusion setup was applied to measure the diffusion coefficients of methane in Iranian heavy oils in presence and absence of porous media by using the pressure-decay method. The solvent diffusivity in heavy oil was determined by both graphical and numerical methods. In addition, the effects of the porous medium and the temperature on the molecular diffusion coefficient of the solvent gas in the liquid phase were discussed and finally, using experimental data, a functionality dependence of molecular diffusivity on temperature and porous medium characteristics was proposed.     

钴基催化剂上甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应

用TPR、XRD和活性评价等手段研究了Co/SiO2 、Co/γ -Al2 O3和Co/α -Al2 O3催化剂上金属 -载体相互作用以及Co/α-Al2 O3催化剂上钴负载量对甲烷部分氧化与甲烷二氧化碳重整耦合反应性能的影响。实验结果表明 ,Co/γ -Al2 O3和Co/SiO2 催化剂活性很差的原因主要是金属 -载体的相互作用太强或太弱 ,只有金属 -载体相互作用适中的Co/α -Al2 O3催化剂才具有高的催化活性。在Co/α -Al2 O3催化剂中钴的负载量对催化性能有很大影响 ,当负载量低时催化剂易发生Co0 →CoAl2 O4 相转变而失活 ,而负载量太高时催化剂容易积碳 ,大颗粒的金属钴是积碳的活性中心     

甲醇水蒸气重整制氢的铜基催化剂研究

制备了用于甲醇水蒸气重整制氢的Cu/Zn/Al和Cu/Zn/Al/Ce系列催化剂,考察了不同组成、不同的催化剂制备方法、反应温度等因素对催化剂性能的影响,对催化剂前体进行了热分析,对部分焙烧后催化剂进行了X射线衍射分析。结果表明:铜基催化剂对甲醇水蒸气重整制氢反应有较好的活性和选择性,合适的组成是Cu∶Zn∶Al的原子质量百分比为47.5∶47.5∶5,在210℃的转化率达到100%;铈的添加对Cu/Zn/Al催化剂的低温活性有较大的提高,1%的铈使Cu60Zn30Al10在210℃的转化率从85.9%提高到97.6%;并流共沉淀法和热分解法制备的催化剂都具有较好的催化性能。     

甲烷与二氧化碳重整制取合成气研究进展

甲烷 二氧化碳重整制取高附加值合成气的过程是近十几年来世界范围的研究热点之一,该过程的研究具有重要的理论和实际意义。本文综述了甲烷 二氧化碳重整制取合成气反应的进展,对重整催化剂、积炭过程、非常规供能方式在重整反应中的应用等进行了讨论和分析。     

CO2重整甲烷用Ni／MgO催化剂的制备及性能研究

以六水氯化镁和不同的沉淀剂为原料,采用沉淀法制备MgO载体,并用浸渍法制备不同负载型Ni／MgO催化剂。用BET技术对载体和催化剂的比表面积进行测定,以CP2重整CH4制合成气反应为探针反应对其重整活性进行了研究。结果表明,以Na2CO3为沉淀剂,500℃焙烧制得MgO载体负载活性组分后比表面积最大,且在CO3重整CH4反应中表现出较高的活性和较好的稳定性,甲烷的转化率达91％以上。     

负载型镍镧催化剂用于煤油蒸汽转化制合成气

制备了一种以堇青石为载体的负载型镍镧催化剂,应用于煤油蒸汽转化制合成气。采用热重分析和X射线衍射分析对不同焙烧温度制备的催化剂和在不同温度下反应后的催化剂进行了表征,并研究了N iO负载量对催化剂的反应活性和稳定性的影响。实验结果表明,焙烧温度对催化剂的性能影响明显,在反应温度773K和空速2 300h-1的条件下,N iO负载质量分数为25%的催化剂具有最佳的反应性能,此时N i组分以高分散化合物形式存在。