反应吸附强化C2/C3烃水蒸气重整制氢反应热力学计算

为拓宽反应吸附强化水蒸气重整制氢(ReSER)原料的应用范围,采用化工流程模拟软件Aspen Plus,针对包括C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的C2/C3轻烃ReSER制氢反应可行性和优化条件进行热力学分析计算。在选择的反应压力0.1~5 MPa,温度200~800℃,水碳摩尔比(S/C)1~8和吸附剂中氧化钙和原料碳摩尔比(Ca/C)0~5条件下进行热力学分析计算。计算结果表明:在优选的水碳比(S/C)4,钙碳比(Ca/C)2.5,温度200~650℃,压力0.1~1.8 MPa的条件下,C2H4、C2H6、C3H6、C3H8均可分别通过ReSER反应获得H2含量在95%以上的产物,产物中H2浓度均随着水碳比和钙碳比的增大而提高。在假设的水碳比4,钙碳比2.5条件下,当CO2脱除率达到0.9以上,C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的反应温度分别高于250、400、250、350℃时,产物中H2摩尔分数均可达到95%以上,产物中的H2浓度随着反应温度的升高和CO2脱除率的增加而提高。当CO2脱除率低于0.9,产物H2摩尔分数要达到95%时,C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的反应温度均需升高50℃。在相同长度C链的烃类中,烯烃比烷烃更容易发生ReSER反应。而原料的碳链越长,则越容易发生ReSER制氢反应。     

焦炉煤气常量含碳气氛对加氢脱硫催化剂活性、选择性和积炭的影响

利用微型固定床反应装置对工业Fe-Mo预加氢脱硫催化剂进行加氢脱硫(HDS)评价，研究焦炉煤气中不同常量含碳原料组分(CH₄、C₂H₄、C₂H₆、CO、CO₂)对催化剂加氢活性、选择性以及积炭的影响，并采用红外碳硫分析仪、N₂吸附-脱附、Raman以及TPRS-MS对催化剂进行表征。结果表明：在N₂气氛下，COS、CS₂和C₄H₄S加氢转化由易到难顺序为：COS>CS₂>C₄H₄S，但COS加氢转化受含碳气氛影响最明显，致使焦炉煤气加氢脱硫中COS难以完全脱除；不同气氛对硫化物加氢选择性都会产生影响，其中C₂H₄气氛对选择性影响最明显，而对H₂S收率影响最明显的是CO₂和CO；不同含碳...     

C2H6/C3H8影响CH4爆炸极限参数及动力学特性研究

为研究C₂H₆/C₃H₈对甲烷爆炸极限参数及动力学特性的影响,采用标准的可燃气体爆炸极限测定装置测定了不同配比的C₂H₆/C₃H₈混合气体对甲烷爆炸极限的影响规律,同时得出了氮气惰化条件下甲烷爆炸临界参数的变化规律。此外,利用Chemkin软件模拟了C₂H₆/C₃H₈混合气体对甲烷爆炸过程中中间产物浓度的影响情况,并进行了敏感性分析。结果表明,C₂H₆/C₃H₈的存在降低了甲烷的爆炸上下限,增大了甲烷的爆炸危险度;在氮气惰化过程中甲烷的爆炸上限下降,爆炸下限上升,最终爆炸上下限重合,重合点处甲烷浓度和氮气临界浓度均随C₂H₆/C₃H₈的添加而逐渐减小;此外,C₂H₆/C₃H₈混合气体使甲烷爆炸过程中CO和·H的生成量逐渐增大,而CO₂、·O和·OH的生成量则有下降趋势,通过对爆炸过程中甲烷体积的敏感性分析,发现C₂H₆/C₃H₈的存在在某种程度上促进了甲烷爆炸。对比不同配比的C₂H₆/C₃H₈混合气体,发现C₃H₈含量越高,其对甲烷爆炸过程中相关参数的影响越大,这可为工矿企业的安全生产提供一定的理论依据。     

联合发射光谱与动力学计算的非热等离子体重整CO2-CH4机理

非平衡等离子体重整CO₂-CH₄制合成气是实现2种温室气体资源化利用的新兴技术途径。综合采用发射光谱分析、反应动力学计算和连续质谱对常温常压介质阻挡放电(DBD)非热等离子体重整CO₂-CH₄反应途径进行探索。比功率S_EI为52 J/cm³时,可得到CH₄和CO₂转化率最大分别为22.8%和9.4%。稳态气相产物连续质谱在线分析表明,C₂H₄为C₂烃生成重要中间体,CH₄比例越高C₂烃生成量越大,且按C₂H₆2H₄2H₂顺序升高。发射光谱检测到·CH、·C₂自由基和CO、CO■特征谱线,·CH相对强度随比功率增加明显降低,CO■相对强...     

CH4/C2H6/C3H8在MOF-505@5GO上吸附相平衡和选择性

应用溶剂热法合成了不同氧化石墨烯（GO）负载量的MOF-505@GO复合材料,分别采用全自动表面积吸附仪、P-XRD、SEM和Raman对材料进行了性能表征,测定了CH₄、C₂H₆和C₃H₈在MOF-505@GO上的吸附等温线,并进行Langmuir-Freundlich方程拟合,依据IAST理论模型计算了C₂H₆/CH₄和C₃H₈/CH₄二元混合气在MOF-505@5GO上的吸附选择性。研究结果表明,随着GO负载量增大,MOF-505@GO复合材料的孔容及BET比表面积先增大后减小,当GO负载量为5%（质量）时,复合材料MOF-505@5GO的孔容及BET比表面积达到最大,当GO负载量进一步增大至8%（质量）和10%（质量）时,复合材料的孔容及BET比表面积逐渐降低。在0.1 MPa和298 K条件下,MOF-505@5GO对CH₄、C₂H₆和C₃H₈的吸附容量分别为0.88、4.81和5.17 mmol·g^-1,相比MOF-505分别提高了14.9%、30.7%和13.1%。MOF-505@5GO对C₂H₆/CH₄和C₃H₈/CH₄的吸附选择性分别为40.1和3056.1,其对C₂H₆/CH₄和C₃H₈/CH₄具有极高的吸附选择性。     

类水滑石的制备及其焙烧产物催化苯制苯酚

采用共沉淀法制备了类水滑石CuNiAl,450 ℃焙烧后得到复合氧化物催化剂,利用XRD和FT-IR对其结构进行表征。研究了该催化剂体系对苯直接氧化制苯酚反应的催化性能,并考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、溶剂用量和n(C₆H₆)∶n(H₂O₂)对收率的影响。结果表明,类水滑石CuNiAl经焙烧后,催化苯直接氧化制苯酚反应的转化率提高,适宜的反应条件为：反应温度65 ℃,反应时间6 h,催化剂用量10 mg,溶剂用量15 mL,n(C₆H₆)∶n(H₂O₂)=3∶1,产物中没有发现副产物,苯转化率达6.5%。     

Pd-Rh/TiO2光催化CO2氧化乙烷脱氢研究

采用浸渍还原方法制备Pd-Rh/TiO₂催化剂用于常温光催化CO₂氧化乙烷脱氢制C₂H₄。研究不同Pd/Rh比催化剂的光反应性能,利用XRD、EDX-mapping、TEM、HRTEM、XPS技术表征催化剂表面和电子特性,通过UV-Vis、PL技术考察催化剂光响应性能,采用原位红外光谱技术分析Pd-Rh/TiO₂光催化CO₂氧化乙烷脱氢反应机理。研究表明,Pd-Rh双金属体系可有效提高光反应活性,光照下Pd和Rh金属之间存在内部电子转移的作用,降低了Pd表面的电子云密度,促进光生电子和空穴的分离,同时促进了C₂H₆和CO₂在材料表面的吸附。Ar替换CO₂的对比实验证明,反应中的CO₂消耗H₂,可消除催化剂表面积碳,促进C₂H₄生成。     

活性碳纤维负载型脱硫剂在矿井气体环境条件下的应用

H₂S作为煤炭开采过程中经常会出现的气体,对煤矿的生产安全造成不利影响,必须进行脱除工作。然而煤矿中还可能存在其他组分的气体,这些气体可能会一定程度上影响H₂S的脱除。本文选取活性碳纤维分别负载氢氧化钠及氧化铜,并选取两种材料的最佳负载量。之后,模拟煤矿实际条件,探讨复合脱硫剂在实际矿井气氛条件下的脱硫性能。结果表明,煤体在受热情况下会产生的多组分混合性气体,这些气体会对脱硫剂性能产生极大的影响,当煤体温度升高,其产生的CO、CO₂等气体呈指数增大,并且会产生少量的CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂等气体,随着这些气体生成量增大,脱硫剂脱硫性能开始下降。且在矿井气体氛条件下SO₂气体的产生受到了抑制,特别在煤气组分含量大的情况下,SO₂气体甚至晚于H₂S气体出现。此外通过测量脱硫剂失活后的表面pH,发现即便在一些气体氛围下脱硫剂的脱硫时间更短,其脱硫后产物的表面pH极为相近,说明煤体产生的酸性气体CO以及CO₂等可能也被吸附到脱硫剂的表面上生成酸性物质。     

不同氧浓度下煤挥发分燃烧的化学动力学研究

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害,而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环,本文以煤热解气为燃料,通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明,O₂浓度升高促进了O和OH的生成,进而提高H浓度,突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外,乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化,并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆),而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆,因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。     

不同氧浓度下煤挥发分燃烧的化学动力学研究

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害,而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环,本文以煤热解气为燃料,通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明,O₂浓度升高促进了O和OH的生成,进而提高H浓度,突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外,乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化,并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆),而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆,因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。     

EMIES/nC9H10O2基低共熔溶剂的制备及其氧化脱硫活性的研究

通过简单加热1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯（EMIES）离子液体和3-苯丙酸（C₉H₁₀O₂）的混合物，制备了一系列酸性低共熔溶剂EMIES/nC₉H₁₀O₂（n=0.25,0.5,1,2,4）。通过FTIR，¹H NMR和TGA的表征，确定EMIES/nC₉H₁₀O₂的结构。以该低共熔溶剂为催化剂和萃取剂，H₂O₂为氧化剂，组成氧化-萃取脱硫体系，用于脱除模拟油中的硫化物。考察了原料配比、反应温度、氧硫比（O/S）、低共熔溶剂加入量和不同硫化物对脱硫性能的影响。结果表明，在EMIES和C₉H₁₀O₂摩尔比为1∶1，反应温度为50℃，O/S比为8，低共熔溶剂加入量为1.5 g和模拟油5 ml的反应条件下，二苯并噻吩、4,6-二甲基二苯并噻吩和苯并噻吩的脱除率分别为94.8%、91.6%和46.4%。低共熔溶剂可循环使用6次，活性无明显下降。此外，对该氧化-萃取脱硫体系的脱硫机理进行了探讨。     

Chemical Effects of CO2 Concentration on Soot Formation in Jet-stirred/Plug-flow Reactor

Soot formation was investigated numerically with CO2 addition in a jet-stirred/plug-flow reactor （JSR/PFR） C2H4/OJN2 reactor （C/O ratio of 2.2） at atmospheric pressure. An updated Kazakov mechanism empha- sizes the effect of the O2/CO2 atmosphere instead of an O2/N2 one in the premixed flame. The soot formation was taken into account in the JSR/PFR for C2H4/O2/N2. The effects of CO2 addition on soot formation in different C2H4/O2/CO2/N2 atmospheres were studied, with special emphasis on the chemical effect. The simulation shows that the endothermic reaction CO2 ＋ H - CO ＋ OH is responsible of the reduction of hydrocarbon intermediates in the CO2 added combustion through the supplementary formation of hydroxyl radicals. The competition of CO2 for H radical through the above forward reaction with the single most important chain branching reaction H ＋ O2, ＇ O ＋ OH reduces significantly the fuel burning rate. The chemical effects of CO2 cause a significant increase in residence time and mole fractions of CO and OH, significant decreases in some intermediates （H, C2H2）, polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs, C6H6 and CI6H10, etc.） and soot volume fraction. The CO2 addition will leads to a decrease by only about 5% to 20% of the maximum mole fractions of some C3 to Clo hydrocarbon intermediates. The sensitivity analysis and reaction-path analysis results show that C2H4 reaction path and products are altered due to the CO2 addition.     

Transformations of the products of methane oxidative coupling in the post-catalytic zone of the convertor

Catalytic oxidative coupling of methane with pyrolysis of C₂ H₆ in a heated post-catalytic zone /PCZ/ has been carried out in a stainless steel pilot scale convertor. The mechanism of transformations of C₂H₆, C₂H₄, CO₂, CO, H₂O, H₂ in PCZ have been studied and the routes of their decay and formation established. A strong catalytic wall effect has been demonstrated in several cases. The inevitability of some C₂H₄ losses in PCZ has been indicated.     

餐厨垃圾溶剂热法制备负载铁生物质炭

以餐厨垃圾为原料运用溶剂热法制备了负载铁的球状生物质炭,系统研究了pH、醋酸锌（C₄H₆O₄Zn·2H₂O）与六水合三氯化铁（FeCl₃·6H₂O）投料质量比、碳化温度、碳化时间等条件对生物质炭制备的影响。在此基础上利用响应曲面法对生物质炭的制备条件进行了优化,分析了不同因素之间的交互作用。结果表明,在pH为2.26、C₄H₆O₄Zn·2H₂O与FeCl₃·6H₂O的质量比为0.51、碳化温度为203.96 ℃、碳化时间为2.92 h时,生物质炭的实际得炭率达到最大为56.82%,回归模型在研究区域内的水平显著,且预测的准确性较高。生物质炭的物相和形貌表征证明了四氧化三铁（Fe₃O₄）负载在球状生物质炭的表面,生物质炭的比表面积可以达到52 m²/g,负载Fe₃O₄相较于未负载Fe₃O₄的生物质炭对铜离子具有更好的吸附性,且吸附过程可以使用准二级动力学方程进行描述。     

Potassium–copper and potassium–cobalt catalysts supported on alumina for simultaneous NOx and soot removal from simulated diesel engine exhaust

This paper deals with the activity of bimetallic potassium–copper and potassium–cobalt catalysts supported on alumina for the reduction of NO_x with soot from simulated diesel engine exhaust. The effect of the reaction temperature, the soot/catalyst mass ratio and the presence of C₃H₆ has been studied. In addition, the behavior of two monometallic catalysts supported on zeolite beta (Co/beta and Cu/beta), previously used for NO_x reduction with C₃H₆, as well as a highly active HC-SCR catalyst (Pt/beta) has been tested for comparison. The preliminary results obtained in the absence of C₃H₆ indicate that, at temperatures between 250 and 400 °C, the use of bimetallic potassium catalysts notably increases the rate of NO_x reduction with soot evolving N₂ and CO₂ as main reaction products. At higher temperatures, the catalysts mainly favor the direct soot combustion with oxygen. In the presence of C₃H₆, an increase in the activity for NO_x reduction has been observed for the catalyst with the highest metal content. At 450 °C, the copper-based catalysts (Cu/beta and KCu2/Al₂O₃) show the highest activity for both NO_x reduction (to N₂ and CO₂) and soot consumption. The Pt/beta catalyst does not combine, at any temperature, a high NO_x reduction with a high soot consumption rate.     

Reduction of carbon dioxide with water under concentrated sunlight using photocatalyst combined with Fe-based catalyst

The reduction of CO₂ with water into valuable organic compounds under concentrated sunlight was investigated for the first time over a hybrid catalyst, in which a Pt-loaded K₂Ti₆O₁₃ photocatalyst was combined with a Fe-based catalyst supported on a dealuminated Y-type zeolite (Fe-Cu-K/DAY). In this reaction system, the Pt/K₂Ti₆O₁₃ catalyst decomposes water to produce H₂ and the Fe-Cu-K/DAY catalyst reduces CO₂ with the resulting H₂ into organic compounds. When only the Pt/K₂Ti₆O₁₃ photocatalyst was used, organic compounds such as CH₄, HCOOH, and HCHO were formed together with H₂, indicating that CO₂ can also be directly reduced over Pt/K₂Ti₆O₁₃. On the contrary, when the hybrid catalyst was used, CH₃OH and C₂H₅OH were produced in addition to the above products, depending on the reaction temperature and catalyst composition. The reaction temperature significantly increased by concentrating the solar irradiation, reaching 600 K and increasing the product yields. It is suggested that such a high reaction temperature facilitates both the photoreduction and hydrogenation of CO₂ over Pt/K₂Ti₆O₁₃ and Fe-Cu-K/DAY, respectively.     

蛇纹石与绿矾耦合提取富镁溶液矿化二氧化碳并回收镍

蛇纹石与绿矾耦合提取镁用于矿化二氧化碳,并富集回收蛇纹石中的镍,这为处理蛇纹石和绿矾提供了一条新的路径。为得到富镁溶液,同时从溶液中分离镍,以蛇纹石与绿矾混合焙烧-浸出后得到的溶液为研究对象,采用水解沉淀法除铁,二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)络合法分离镍镁,得到镍的产物和富镁溶液并将其用于二氧化碳矿化。结果表明,该方法能够高效地去除杂质、分离镍镁。在30℃、p H为5.0条件下,铁的去除率达97.36%,而镍、镁的损失率较低。在最佳络合条件下,镍的络合率达到99.50%,而镁的损失率仅为3.03%。此外,对络合机理进行了研究,DDTC中的特征官能团是—SH,络合之后镍和铁分别以Ni[(C₂H₅)₂NCS₂]₂,Fe[(C₂H₅)₂NCS₂]₃的形式存在,而镁不会被络合。富镁溶液在80℃下矿化率达92.63%。每1 000 kg蛇纹石可固定227.38 kg的二氧化碳...     

K和Ca元素对生物质快速热解瞬态轻烃及含氧气体的影响

K、Ca元素以无机态和有机态的形式赋存于生物质内,影响着生物质热解过程中木质素、纤维素及半纤维素分子的断链及解聚过程,进而一定程度地影响着生物质热解气相产物形成与转化。热解反应过程中中间瞬态产物作为气体合成的中间产物对于热解反应最终气相产物的形成具有极为重要的研究意义。将生物质（稻壳）进行了酸洗处理,再定向负载K、Ca元素,利用Py-GC/MS在500~900℃热解温度下,对生物质原料进行了快速热解的实验研究。利用气相色谱质谱仪（GC/MS）对进样延迟时间为20 s时生物质快速热解瞬态轻烃及含氧气态组分的种类及含量进行了在线半定量分析,从而进一步表征了K和Ca元素对生物质快速热解气相组分的影响以及热解反应过程中气相中间产物的形成转化机制。研究结果表明：低温条件下（≤600℃）,H-form、K-loaded和Ca-loaded生物质快速热解瞬态气体产物以CO、CO₂、CH₄为主,K与Ca元素促进了生物质热解CO与CO₂的生成。高温条件下（≥700℃）,C₃H₆成为20 s瞬态热解过程的主要气相产物,Ca元素对C₃（C₃H₆）等物质的形成具有一定的促进作用,而K元素一定程度上抑制了C₃H₆的生成。     

The reduction phase in NOx storage catalysis: Effect of type of precious metal and reducing agent

The effect of different reducing agents (H₂, CO, C₃H₆ and C₃H₈) on the reduction of stored NO_x over PM/BaO/Al₂O₃ catalysts (PM = Pt, Pd or Rh) at 350, 250 and 150 °C was studied by the use of both NO₂-TPD and transient reactor experiments. With the aim of comparing the different reducing agents and precious metals, constant molar reduction capacity was used during the reduction period for samples with the same molar amount of precious metal. The results reveal that H₂ and CO have a relatively high NO_x reduction efficiency compared to C₃H₆ and especially C₃H₈ that does not show any NO_x reduction ability except at 350 °C over Pd/BaO/Al₂O₃. The type of precious metals affects the NO_x storage-reduction properties, where the Pd/BaO/Al₂O₃ catalyst shows both a high storage and a high reduction ability. The Rh/BaO/Al₂O₃ catalyst shows a high reduction ability but a relatively low NO_x storage capacity.