耐硫变换催化剂QCS—04的研制

针对以煤或渣油为原料的大、中型中压制氨或制取城市煤气装置工艺流程的特点和现有工业催化剂价格较高或在性能上达不到要求的现状，开发出一种具有特殊载体并含有新型助剂的ＣＯ耐硫变换催化剂ＱＣＳ—０４。实验室研制结果表明：ＱＣＳ—０４具有强度高、强度稳定性和结构稳定性好、低温活性高、易于硫化和再生且价格适中等特点，是中压制氨和制取城市煤气装置较为理想的耐硫变换催化剂。     

镍催化剂上甲烷化反应的压力效应本质

在反应条件，甲烷比催化剂上吸附的ＣＯ和Ｈ＿２都可分为可逆与不可逆吸附两类。甲烷的生成是可逆吸附氢与不可逆吸附ＣＯ作用的结果，可逆吸附ＣＯ只与生成乙烷等到产物有关。随着体系中氢分压的增加催化剂表面上可逆氢浓度增加，不可逆吸附ＣＯ则在较低一氧化碳分压下，吸附量先有所增加，后维持一恒定量。动力学研究结果表明，镍催化剂上甲烷化反应速率主要决定于表面不可逆ＣＯ浓度，因此镍催化剂上甲烷化反应无需加压进行。从而揭示了甲烷化反应的压力效应本质。     

原料气模值对完全甲烷化反应产物的影响

煤制天然气关键流程包括气化、耐硫变换、低温甲醇洗和完全甲烷化等过程。完全甲烷化过程一般为高低温串并联流程,包括高温大量甲烷化反应和低温补充甲烷化反应。来自低温甲醇洗净煤气的模值(M)对天然气产品的组成至为关键。研究了净煤气M值在2.8~3.0范围内变化对CO和CO_2转化率的影响。结果表明:当M值在此范围内下降时,CO总转化率不受影响,但CO_2总转化率明显降低,影响了天然气产品气的质量。因此,操作上应将模值的波动控制在接近化学计量比附近。     

钠作助剂的Ni／Al_2O_3上的CO_2加氢反应

用稳定态活性测试法研究了一系列不同载钠量Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３催化剂上的ＣＯ_２加氢甲烷化行为，并对它们进行了ＸＲＤ和程序升温还原表征。实验结果表明，在所用钠量范围内，于Ｎｉ／Ａｌ_２Ｏ_３上的ＣＯ_２加氢生成甲烷的活性随Ｎａ加入量的改变而变化，这与催化剂上Ｎｉ物种的分配有关，６７３Ｋ附近还原出的Ｎｉ物种可能是良好的ＣＯ_２加氢甲烷化活性中心。Ｎａ助剂的作用主要是改变Ｎｉ物种的分配。通过Ｎａ助剂的加入，可获得在化学剂量ＣＯ_２／Ｈ_２比下使ＣＯ_２几乎完全转化为甲烷的低镍催化剂。     

适用于高氧硫化碳(COS)含量的水解剂QSJ—01研制成功

齐鲁石化公司研究院研制开发的新型水解剂ＱＳＪ— 0 1可直接用于煤气的ＣＯＳ脱除 ,工业应用实践表明煤气中Ｏ2 含量达0 6%、ＣＯＳ含量达 1 2‰时 ,ＱＳＪ— 0 1仍能正常使用。该水解剂已成功用于山东肥城阿斯德公司和济南石化集团煤气制甲酸、烟台合成革煤气制ＭＤＩ(二甲基甲烷二异氰酸酯 )及垦利天然气制甲醇。该水解剂在联醇、合成氨、合成聚丙烯和食品ＣＯ2 的工艺条件下 ,性能更加卓越适用于高氧硫化碳(COS)含量的水解剂QSJ—01研制成功$齐鲁石化公司研究院@付元胜 $齐鲁石化公司研究院@周广林…     

CO_2催化合成C_2~+烃新进展

简要介绍了ＣＯ２催化合成Ｃ２＋烃的几条途径。ＣＯ２加氢经甲醇制Ｃ２＋烃通常采用含铜的氧化物与分子筛组成的复合催化剂；ＣＯ２加氢一步直接合成Ｃ２＋烃，担载铁系催化剂具有很大潜力；ＣＯ２加甲烷经合成气制Ｃ２＋烃的研究主要集中于ＣＯ２重整制合成气这一步骤，如何在高温条件下保持催化剂的稳定性是目前所要解决的主要问题；ＣＯ２加甲烷一步直接合成Ｃ２＋烃的研究尚不活跃，但因其合成路线简单，原料廉价易得而引起重视，可望有新进展。     

ABO_3钙钛矿复合氧化物催化剂上甲烷和乙烷选择氧化制乙烯

研究了钙钛矿复合氧化物ＣａＴｉｌ－ ｘＬｉｘＯ３ － δ催化剂用于炼厂干气中甲烷和乙烷选择氧化制乙烯的催化性能。通过加入ＭｎＣＯ３ 和负载Ｐｔ 改善催化性能,并考察了空速和催化剂装填量的影响。结果表明ＣａＴｉ０－８Ｌｉ ０－２Ｏ３ － δ中加入质量分数为３０ ％ 的ＭｎＣＯ３ ,在７７５ ℃甲烷和乙烷的转化率略有增加的同时乙烯的选择性增加１０ ％ 以上,乙烯收率可达５５ ％ 。３０ ％ ＭｎＣＯ３／ＣａＴｉ０－８Ｌｉ０－２Ｏ３ － δ催化剂再负载质量分数为０－２ ％ 的Ｐｔ 可进一步提高乙烯选择性,最佳乙烯收率可达６３ ％ 。单纯甲烷氧化偶联和单纯乙烷氧化脱氢试验表明,ＭｎＣＯ３ 的加入可以提高甲烷氧化偶联反应中甲烷的转化率和乙烷氧化脱氢反应中乙烯的选择性。     

甲烷氧化偶联反应中氢气生成机理的研究

研究了石英、陶瓷和不锈钢等材质空管反应器中及催化剂上甲烷氧化偶联反应中氢气生成的现象。考察了氢气生成量随反应温度、反应气流速、烷氧比反应条件的变化规律。考察了催化剂存在与不存在下甲烷、乙烷、乙烯的蒸汽重整反应、ＣＯ－Ｈ２Ｏ的水气变换反应，进而研究和讨论了甲烷氧化偶联反应中氢气生成的主要途径和机理     

在 M/MgO 催化剂上甲烷部分氧化制合成气

比较了以ＭｇＯ为载体的四种负载型催化剂在甲烷部分氧化反应中的催化活性，表明Ｒｈ具有最高活性。用Ｄ２（氘）－ＣＨ４同位素交换反应揭示，金属组份解离甲烷的能力与其催化活性紧密相关，在甲烷部分氧化反应中具有高活性的催化剂解离吸附甲烷分子的能力强，且以形成ＣＤ４为主的氘代甲烷产物分布，其次序为：Ｒｈ＞Ｒｕ＞Ｐｔ＞Ｐｄ。揭示了ＣＯ选择性随反应气流量增大、反应接触时间的缩短而提高，表示ＣＯ可能是甲烷部分氧化反应中的初始产物。还探讨了双金属组份催化剂的催化行为。     

担载型过渡金属催化剂上CH4＋CO生成CH3CHO反应的初…

利用程序升温脉冲反应，恒温脉冲反应及探针分子的表面反应技术，较系统地考察了担载型过渡金属催化剂上甲烷接羰基化制乙醛的反应，研究发现，通过采用总反应分解法操作，好首先使甲烷在过渡金属表面分解，然后引入ＣＯ使其与甲烷分解产生的表面碳物种反应，实现甲烷的直接羰基化。这种操作能够克服甲烷直接羰基化反应的热力学限制，将总反应转化为两个可在较温和条件下发生的反应，首次实现了ＣＨ４＋ＣＯ→ＣＨ３ＣＨＯ的反应。本     

蒸汽喷射循环煤气甲烷化工艺研究

提出无外加动力的蒸汽喷射自循环煤气甲烷化工艺。 2 5L、15 0h现场单管实验表明 ,在入口 2 2 / 1的高水气比和 2 0 0 0h-1空速条件下 ,化肥工业通用的甲烷化催化剂具有良好的反应活性 ,单程CO甲烷化率可达 90 %以上。     

微通道反应器内Ni-Ru/ZrO_2催化剂上CO选择性甲烷化

利用微通道反应器,对富氢重整气在Ni-Ru/ZrO2催化剂上的CO选择性甲烷化反应进行了研究;考察了反应温度、原料气中CO含量和CO2含量对Ni-Ru/ZrO2催化剂活性的影响,并考察了Ni-Ru/ZrO2催化剂的稳定性。实验结果表明,在微通道反应器中,Ni-Ru/ZrO2催化剂对CO选择性甲烷化反应具有良好的活性,当原料气中CO体积分数不大于1.0%时,在260～300℃内可将CO出口体积分数降至1×10-4以下;CO出口体积分数的最低值随原料气中CO含量的增加而增大,当原料气中CO含量增加到一定程度时,需采用温度梯级甲烷化法才能将CO出口体积分数降至1×10-4以下;120h的稳定性实验结果表明,Ni-Ru/ZrO2催化剂具有良好的稳定性,CO转化率均保持在99.50%以上。     

水煤浆配套一氧化碳变换装置低压导气动态分析

采用动态模拟的方法，对水煤浆制氢配套高水气比一氧化碳变换装置低压导气超温过程进行了研究，并对几种常见的控温措施，包括补入高压蒸汽和高压锅炉水、增大粗合成气流量、切断进料并泄压吹扫进行了模拟分析，从理论上直观展示了低压导气过程中的超温现象，以及阀门开度、粗合成气流量、变换气温度、甲烷化反应程度、系统压力等工艺参数随导气深度及时间的变化关系，并结合实际操作经验，给出了控温措施适用情况及建议。     

膜反应器对CO_2甲烷化反应性能的影响

采用水蒸气选择渗透SiO2 复合膜及填充Ru/Al2 O3固定床催化剂 ,构成反应 -分离耦合的膜反应器 ,研究其对CO2 甲烷化反应性能的影响。相同反应条件下与管式固定床反应过程比较 ,膜反应器的转化率最大可提高 11%。通过对膜反应器数学模型的数值解析 ,考察渗透速率与反应速率之比等因素对平衡移动的影响 ,为无机膜的制备及膜反应器的设计提供依据。     

环己烷水蒸汽转化反应动力学

在450—555℃及30atm的条件下,用等温积分反应器研究了Z409镍催化剂上的环己烷水蒸汽转化反应动力学。结果发现环己烷同时转化为CO、CH_4、CO_2及H_2,不转化为其它烃类;水煤气变换反应和甲烷化反应均未达到平衡;反应温度升高时,生成CH_4的选择性降低。通过模型筛选和参数估值,得到了环己烷水蒸汽转化反应动力学模型。最后对动力学模型方程进行了讨论。     

丙烷化学链氧化脱氢过程模拟与能耗分析

采用金属氧化物催化丙烷氧化脱氢的化学链反应过程，利用晶格氧选择性燃烧生成氢，推动反应热力学平衡向生成丙烯方向移动，提高丙烯收率，降低过程热负荷；基于Aspen Plus软件对传统丙烷脱氢工艺(Oleflex)和化学链氧化脱氢工艺进行全流程模拟，对比分析两工艺的能耗；并基于流程模拟与分析，对氢气转化率和反应-再生系统设计进行了讨论。结果表明，对于化学链氧化脱氢工艺，由于不需要临氢环境，氢气与催化剂晶格氧及积炭的反应使其能耗比Oleflex工艺降低 43.01%。若采用丙烯 丙烷热泵精馏分离技术替代传统精馏技术，化学链氧化脱氢过程总能耗比Oleflex工艺可进一步降低。随着氢气转化率的提高，脱氢反应系统对下游供热的能力将逐渐提升。     

1025t/h循环流化床内气固两相流动及反应特性的数值研究

应用欧拉-欧拉双流体模型模拟气固流动行为,同时采用气固相间的化学反应模型,气固相间曳力采用基于颗粒悬浮输送能量最小(MECST)的曳力模型模拟,研究1 025t/h循环流化床内气固流动及其反应特性。结果表明,炉膛内气体温度的分布呈现底部气体温度较低、裤衩腿末端区域气体温度较高、顶部气体温度降低的分布特性,模拟获得了炉膛内O2、CO2及CO质量分数的分布规律。     

低浓度瓦斯脉动燃烧器尾管的换热特性研究

煤炭开采过程中浓度(体积分数,下同)低于8%的抽采瓦斯数量占整个抽采瓦斯总量的50%以上,该低浓度瓦斯处于爆炸浓度范围,由于常规的燃烧方式很难将其安全高效利用,故通常都被直接排入大气从而造成能源的极大浪费。为了达到节能减排的目的,将脉动燃烧技术与低浓度瓦斯燃烧利用相结合,建立了低浓度瓦斯脉动燃烧实验平台,着重对低浓度瓦斯脉动燃烧器尾管的换热性能进行了实验研究。结果表明:1低浓度瓦斯脉动燃烧的最佳频率为82~92 Hz,相对应的燃烧器尾管长度为2.0~2.5 m;2燃烧器尾管传热系数随着燃烧器热负荷的增加而增大,但其增加值逐渐减少,换热系数最终趋于定值;3随着脉动燃烧器热负荷的增加,燃烧器尾管脉动换热强化比值下降;4脉动压力振幅对尾管换热系数有着较大的影响,尾管换热系数随着脉动压力振幅的增大而增大。该研究成果对于优化低浓度瓦斯脉动燃烧器设计、实现低浓度瓦斯的高效清洁燃烧利用具有参考作用。     

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现代化的高效联合循环中，最大的不可逆损失是由于燃烧引起的。即使燃气轮机采取很高的温度，仍有将近30%的火用因为燃烧而被浪费掉了。而在燃料电池中，燃料的化学能量直接转化为电能，不受卡诺循环效率的限制。电化学反应过程中的火用损失要比常规的燃烧过程小得多。高效循环减少了二氧化碳排放而达到环境保护的目的，另外NO_x的排放量也比常规电厂大大减少。通过对已有管式固体氧化物燃料电池建模思路的考察，确立了零维模型结合ASPEN PLUSTM流程模拟的建模方法。模型采用天然气作为燃料输入，其验证的结果表明：该模型可以比较准确地预测不同工作条件下(独立的管式固体氧化物燃料电池发电系统或是构成混合循环)的管式固体氧化物燃料电池系统的性能。     

天然气与人工煤气的快速经济置换

针对传统燃气置换方法存在的弊端，提出了广东省广州市天然气置换中有别于常规方式的新思路--城市燃气分步置换技术。以美国燃气协会(A.G.A)提出的脱火互换指数、回火互换指数和黄焰互换指数的互换性判断准则作为理论依据，并辅以燃具实际燃烧性能测试，研究出了能同时适配人工煤气燃具和天然气燃具稳定燃烧的过渡气源组成及燃烧特性参数；提出了先用过渡气置换现有油制气，再用天然气与过渡气进行置换的二次置换技术思路。通过二次置换的方式可实现天然气与现有城市燃气的平稳互换，弥补了常规的分区域逐步置换方式的不足，圆满地解决了置换难题，达到了节省转换费用、缩短转换时间、消除安全隐患的目的，提高了经济、环保和社会效益。