BCFNO透氧膜反应器所用催化材料的选择分析

透氧膜反应器稳定性除受膜材料本身性能和膜反应器所处气氛影响外,重整过程所用催化剂与膜材料的反应问题同样值得关注。以透氧膜反应器焦炉煤气甲烷部分氧化重整用BCFNO膜材料为研究对象,分别通过SEM和XRD分析Al2O3、MgO、YSZ、β分子筛、TiO2等催化载体材料与BCFNO透氧膜材料的长时间反应情况,目的是为BCFNO透氧膜反应器所用催化剂材料选择提供依据。实验结果表明β分子筛、Al2O3和TiO2容易与BCFNO透氧膜材料反应形成新的相。MgO也与BCFNO反应,但反应较小,YSZ不与BCFNO发生反应。     

温度对Ag-Cu合金钎焊陶瓷透氧膜的界面反应和连接性能影响的研究

利用座滴法润湿实验和连接强度测试对Ag-3.3%(摩尔分数)Cu空气钎焊BaCo(0.7)Fe(0.2)Nb(0.1)O(3-8)(BCFNO)混合导体透氧膜陶瓷进行研究.结果表明,此钎料能够很好的润湿BCFNO透氧膜陶瓷,且随着温度的升高润湿角逐渐减小,钎焊界面的连接强度升高.当钎焊温度控制在偏晶反应温度以上一定范围...     

Ag-CuO钎料与BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ透氧膜陶瓷润湿及界面反应机理的研究

利用座滴法润湿实验,借助SEM和EDS测试,研究了Ag-CuO钎料与BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ透氧膜陶瓷润湿及界面反应机理。结果表明Ag-Cu-O/BCFNO间的润湿遵从界面反应润湿机制,随Cu含量增加和温度升高,润湿角快速减小。当Cu含量为3.3%(摩尔分数)时,在界面处BCFNO侧开始生成1层反应层,反应层的存在降低了固液界面能,使界面润湿性得到改善,相互冶金作用增强。反应层产生的原因是界面处发生了界面反应CuOx+BaCoFeNbO→Ba-Cu-O+Co-Cu-O,生成的复杂氧化物Ba-Cu-O、Co-Cu-O在BCFNO基体的晶粒边界上呈岛状分布。     

焦炉煤气部分氧化重整制氢用透氧膜材料的研究

为了研究混合导体透氧膜材料用于焦炉煤气(COG)部分氧化重整制氢的可行性,本文通过XRD研究了BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)(BCFN)和Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)(BSCF)材料在高温H_2、CO_2气氛条件下相成分的变化;通过TG研究材料在不同气氛和温度条件下的重量变化;通过四电极法对透氧膜材料总电导率随温度的变化规律进行了研究;同时研究了透氧膜材料在焦炉煤气部分氧化重整条件下的透氧量。研究结果表明, BCFN比BSCF在H_2和CO_2气氛下具有更好的高温化学稳定性。BCFN中加入YSZ后,制备出了两相混合导体材料,可显著提高BCFN的高温化学稳定性能和力学性能,但YSZ的加入量>5%时,材料的电导率会明显下降,将会降低材料的透氧性能。     

钙钛矿中空纤维透氧膜的制备及应用

采用相转移纺织技术制备了致密的纯相钙钛矿BaCo_0.4Fe_0.4Zr_0.2O_3-δ(BCFZ)中空纤维透氧膜. 并用所制备的BCFZ中空纤维膜构建反应器对甲烷部分氧化制合成气进行研究. 结果表明: 在没有催化剂时, BCFZ膜材料本身对甲烷的活性较低, 甲烷转化率低于3%; 而加入Ni基催化剂后, 甲烷的转化率提高到93%以上、CO选择性为80%左右, 透氧量为11mL/min·cm²左右. 中空纤维膜反应器中初始阶段的活化只需要90min, 比片状膜反应器要快得多. 同时对在反应情况下, BCFZ中空纤维膜膜反应器的稳定性进行了初步的研究, 结果表明:BCFZ中空纤维膜在40h的操作中具有较好的稳定性.     

基于3D打印技术的甲烷水蒸气重整研究

天然气(主要成分为甲烷)重整是天然气高效清洁利用的重要途径,重整获得富含氢气的重整气,可供固体氧化物燃料电池进行高效发电。甲烷水蒸气重整需要反应器以及负载其上的重整催化剂,基于3D打印技术的多孔结构具有良好的耐高温、抗氧化和结构稳定性等特点,负载Ni基催化剂用于甲烷催化重整可有效提升反应器稳定性,但相关研究较少。采用浸渍法将Ni-CeO₂/γ-Al₂O₃催化剂负载于3D打印制备的多孔结构和金属泡沫反应器,通过催化剂形貌、分布规律、相结构以及热稳定性的表征,研究了重整反应温度、浆料配比、反应器结构等因素对甲烷水蒸气重整效果的影响。结果显示,催化剂的最佳配比是PVA含量为3.5%(若无特殊说明,均为质量分数),Ni含量为19%,CeO₂和γ-Al₂O₃的含量分别为16%和2.5%。重整测试结果表明,负载催化剂前,重整反应温度低于700℃时,Inconel625和泡沫Ni多孔反应器重整得到的氢气浓度均低于13%(体积分数),而重整反应温度高于800℃时,Inco...     

BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ透氧膜材料的性能研究

为了研究BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFN)透氧膜材料用于焦炉煤气(COG)部分氧化重整制氢的可行性,通过XRD研究了BCFN材料在H2、CO2条件下相成分的变化;通过TG研究材料在不同气氛和温度条件下的重量变化;通过4电极法对BCFN总电导率随温度的变化规律进行了研究;同时研究了BCFN材料作为透氧膜在焦炉煤气部分氧化重整条件下的透氧量.研究结果表明,BCFN比Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)在H2和CO2气氛下具有更好的高温化学稳定性.BCFN材料呈现p型导电的特征,600℃总电导率达到3.6S/cm,600～650℃之间因为晶格中氧的脱附消耗了大量电子孔穴而导致总电导率有所降低,650℃之后电导率随温度升高缓慢增加.1mm厚的BCFN透氧膜材料在870℃,焦炉煤气(COG)吹扫量为44ml/min下的透氧量为5.5ml/(min·cm2),可满足焦炉煤气(COG)部分氧化重整制氢的需要.     

乙醇对金属钯复合膜透氢性能影响的研究

利用化学镀的方法制备了不同厚度的钯膜,着重研究了乙醇水蒸气重整反应气氛下钯膜的透氢性能.实验结果表明:573~623K时,乙醇氢气混合气(Et/H2)气氛对钯膜透氢性能的影响大于乙醇水蒸气混合气(Et/H2O)气氛;623~673K时,Et/H2O气氛对钯膜透氢性能的影响大于Et/H2气氛.当钯膜暴露在H2/N2/Et和H2/N2/Et/H2O气氛下50min后,透氢量分别能恢复至初始值的96%和89%.此外,乙醇水蒸气重整反应气氛中,较大的水醇摩尔比[(10~13)∶1]和较薄的钯膜(2~6μm)有利于抑制钯膜透氢量的下降.     

汽油氧化重整制氢反应镍催化剂的实验研究

在小型固定床反应器中,考察了汽油氧化重整制氢反应体系中镍催化剂 的催化性能。实验考察了镍/三氧化二铝催化剂,活性组分镍含量对汽油氧化重整制氢反应的影响,实验还考察了镍/三氧化二铝催化剂中加入贵金属助剂的催化性能。实验结果表明单组元镍/三氧化二铝催化剂对汽油氧化重整制氢反应在反应温度低于650℃时,其活性较低,生成氢气的选择性也不高;反应温度高于650℃时,其反应活性及生成氢的选择性有明显的提高。镍/三氧化二铝催化剂中加入贵金属组分作为助催化剂制成的双金属催化剂在汽油制氢反应中的催化活性及生成氢的选择性均有明显的提高。     

用于水煤气变换的透氢膜反应器研究现状

综述了以Pd膜和微孔SiO2膜透氢膜材料为膜反应器核心部件在水煤气变换制氢气中的应用研究.由于Pd膜和微孔SiO2膜对氢气有很好的选择性渗透,能够有效地提高膜反应器中的水煤气变换反应时CO的转化率.通过调整反应条件使得反应能够超过平衡转化率,在一定条件下CO甚至能够完全转化.     

Enhancing the oxygen permeability of BaCo(0.7)Fe(0.2)Nb(0.1)O(3-δ) membranes by coating GdBaCo(2-x)Fe(x)O(5+δ) for partial oxidation of coke oven gas to syngas

The dense ceramic membranes BaCo(0.7)Fe(0.2)Nb(0.1)O(3-δ) (BCFN) combined with GdBaCo(2-x)Fe(x)O(5+δ) (0 ≤ x ≤ 2.0) surface modification layers was investigated for hydrogen production by partial oxidation reforming of coke oven gas (COG). As oxygen permeation of BCFN membrane is controlled by the rate surface exchange kinetics, the GdBaCo(2-x)Fe(x)O(5+δ) materials improve the oxygen permeation flux of the BCFN membrane by 20-44% under helium atmosphere at 750 °C. The maximum oxygen permeation flux reached 14.4 mL min(-1) cm(-2) in the GdBaCoFeO(5+δ) coated BCFN membrane reactor at 850 °C, and a CH(4) conversion of 94.9%, a H(2) selectivity of 88.9%, and a CO selectivity of 99.6% have been achieved. The GdBaCo(2-x)Fe(x)O(5+δ) coating materials possess uniform porous structure, fast oxygen desorption rate and good compatibility with the membrane, which showed a potential application for the surface modification of the membrane reactor.     

气相色谱法测定电石炉气中氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙炔气体含量

采用气相色谱法,测定了电石炉气中氢气(H_2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)、乙炔(C_2H_2)气体的含量。该方法的检测限为H_2≤8.5μmol/mol、CO≤2.8μmol/mol、CO_2≤15.2μmol/mol、CH_4≤0.22μmol/mol、C_2H_2≤0.53μmol/mol。方法简便、快速,并具有较好的准确度和精密度。     

极高真空校准室内残余气体的成分分析

用四极质谱计对316L不锈钢制作的极高真空(XHV)校准室在烘烤前、后的残余气体成分进行了分析。一个热阴极电离规(IE514)和一个四极质谱计(QMS200)连接在XHV校准室上。烘烤前,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有H2O、CO、H2、CH4和CO2。烘烤后,开、关热阴极电离规以及对其进行除气,放出的气体主要有CO、H2、CO2和CH4。整个烘烤过程完成后2h,XHV校准室内的压力在室温下通过分子泵串联抽气机组抽至8.97×10-9Pa,用四极质谱计分析到的残余气体成分主要为H2和CO。整个烘烤过程完成后4h,打开非蒸散型吸气剂泵(NEGP)对XHV校准室抽气,结果表明NEGP对H2具有较大的抽速,但对碳氢类化合物(如CH4)和惰性气体几乎没有抽速。用NEGP对XHV校准室连续抽气72h后,XHV校准室内的压力从8.34×10-9Pa下降到9.12×10-10Pa。不锈钢XHV校准室内的残余气体成分中大量的CO和CO2主要来自于四极质谱计。     

不同助剂对合成甲醇工业催化剂二氧化碳加氢性能的影响

采用浸渍法制备了以工业铜基催化剂C301为基体,含CeO2、ZrO2、La2O3、MnO2、Pr2O3、SrO、V2O5助剂的一系列催化剂,在微型固定床反应器上考察了其对CO2加氢合成甲醇的催化性能及影响,并采用XRD、BET、H2-TPR和CO2-TPD等手段进行了表征。研究结果表明,除助剂Pr2O3外,CeO2、ZrO2、La2O3、MnO2、SrO、V2O5助剂的加入均促进了C301催化剂的CO2加氢合成甲醇活性,其中ZrO2的加入使CO2转化率提高了近5%,甲醇收率提高了近8%。     

苯基修饰微孔SiO2膜的氢气分离和水煤气变换反应性能

通过正硅酸乙酯与苯基三乙氧基硅烷共水解缩聚反应制备苯基修饰SiO2膜,研究膜材料的氢气渗透和分离性能,并将其作为膜反应器的关键材料应用于水煤气变换反应.结果表明,氢气在苯基修饰SiO2膜中的渗透率随着温度的升高而增大,遵循活化扩散机理,300℃下H2渗透率达到4.67×10-7 mol/(m2·s·Pa),理想分离系数H2/CO、H2/CO2和H2/SF6分别达到10.54、10.50、21.16.在300℃,反应物H2O/CO摩尔比为2∶1的条件下进行水煤气变换反应,膜反应器的CO的转化率比传统固定床反应的CO的转化率高约12％,其原因是苯基修饰的SiO2膜对H2具有一定的选择性.     

低温共熔盐法制备LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2的结构与电化学性能

低温共熔盐0.434LiNO3-0.266LiOH·H2O-0.3CH3COOLi·2H2O在80～90℃范围实现很好的熔融态。采用这种低温共熔盐制备出了锂离子电池正极材料LiNi0.8Co0.2O2,XRD检测显示材料结晶度高,具有规整的层状α-NaFeO2结构,SEM扫描显示样品形貌均一,颗粒大小均匀。充放电测试表明,材料具有良好的电化学性能,在2.8～4.3V电压范围0.2C首次放电比容量为174.1mAh/g,循环20次后容量保留95%。     

Studies on nanosized iron based modified catalyst for Fischer-Tropsch synthesis application

To improve catalytic performance iron based catalyst, the effects of some metal promoters, especially potassium, copper and other transition metal oxides as well as different supports have been reported. A series of Fe/K/Cu catalysts promoted with magnesium and ceria by precipitation method, followed by impregnation method; keeping Cu and K content same. The catalysts were characterized by XRD, N2 physisorption, TPR and TEM techniques. From XRD, the presence of hematite (Fe2O3) phase was detected in all precipitated iron catalysts and CFe2.5 phase in all used catalysts. TPR results showed that addition of Mg facilitated the reduction of Fe2O3 and decrease in reduction temperature. The catalytic performance was investigated in a fixed-bed reactor at 250 degrees C, 2 MPa pressure and H2/CO molar ratio of 2. Concentration of Mg was found to affect the CO conversion and product distribution. It was found that precipitated iron catalyst Fe/Mg/Cu/K with Mg/Fe ratio of 0.1 showed highest conversion (60.6%) and C5(+) selectivity (92.4%) among all catalysts tested.     

渗透物小分子在致密高聚物膜内传递行为的研究(Ⅱ)动态吸附行为

推导出了整个扩散区的扩散方程和动态吸附初期的吸附方程 ,实验研究并分析了CH2 Cl2 、CH3OH、CH3CH2 OH和H2 O 4种渗透物小分子在不同厚度的聚酰亚胺高聚物膜内的动态吸附行为 ,并计算出了反常扩散指数dw.     

Using a membrane reactor for the oxidative coupling of methane: simulation and optimization

An oxidative coupling of methane (OCM) is a promising process to convert methane into ethylene and ethane; however, it suffers from the relatively low selectivity and yield of ethylene at high methane conversion. In this study, a membrane reactor is applied to the OCM process in order to prevent the deep oxidation of a desirable ethylene product. The mathematical model of OCM process based on mass and energy balances coupled with detailed OCM kinetic model is employed to examine the performance of OCM membrane reactor in terms of CH₄ conversion, C₂ selectivity, and C₂ yield. The influences of key operating parameters (i.e., temperature, methane-to-oxygen feed ratio, and methane flow rate) on the OCM reactor performance are further analyzed. The simulation results indicate that the OCM membrane reactor operated at higher operating temperature and lower methane-to-oxygen feed ratio can improve C₂ production. An optimization of the OCM membrane reactor using a surface response methodology is proposed in this work to determine its optimal operating conditions. The central composite design is used to study the interaction of process variables (i.e., temperature, methane-to-oxygen feed ratio, and methane flow rate) and to find the optimum process operation to maximize the C₂ products yield.