工艺条件对Ni/Al2O3和Ni/CeO2-Al2O3催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响

采用共沉淀法制备γ-Al₂O₃载体和不同Ce添加量的CeO₂-Al₂O₃载体,然后用浸渍法制备Ni负载质量分数10%的Ni/γ-Al₂O₃和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂。在固定床微反装置中考察了反应温度、原料气配比和CH₄空速等工艺条件对Ni/γ-Al₂O₃和Ni/Ce₃₀Al₇₀O_δ催化剂在甲烷自热重整制氢反应中催化性能的影响。结果表明,添加Ce的催化剂催化性能有较大提高,在Ni/Ce₃₀Al₇₀O_δ催化剂上,反应温度750 ℃时, CH₄转化率94.3％,与Ni/Al₂O₃催化剂相比,提高20％。Ni/γ-Al₂O₃和Ni/CeO₂-Al₂O₃催化剂的CH₄转化率均随反应温度的升高而增大。原料气中n(O₂)∶n(CH₄)和n(H₂O)∶n(CH₄)的增加均能提高各催化剂的CH₄转化率。但n(O₂)∶n(CH₄)和n(H₂O)∶n(CH₄)的变化对各催化剂的催化性能的影响不同。随着n(O₂)∶n(CH₄)的增大,产物中n（H₂）∶n（CO）降低,n（CO₂）∶n(CO＋CO₂)升高;而n(H₂O)∶n(CH₄)增大时,产物中n（H₂）∶n（CO）和n（CO₂）∶n(CO＋CO₂)均升高。随着CH₄空速的增加,Ni/Al₂O₃催化剂上CH₄转化率、n（H₂）∶n（CO）和n（CO₂）∶n(CO＋CO₂)均较大程度下降;而在Ni/Ce₃₀Al₇₀O_δ催化剂上,随着CH₄空速的增加,CH₄转化率、n（H₂）∶n（CO）和n(CO₂）∶n(CO＋CO₂)变化不大。     

甲基丙烯酸二甲氨基乙酯-丙烯腈共聚物膜的制备及其气体渗透性能

采用水溶液沉淀法合成了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）和丙烯腈（AN）的共聚物,用红外光谱、黏度法和X射线衍射分析了聚合物的结构.实验考察了反应条件对共聚物结构的影响.在此基础上,通过溶液浇注法制备了甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DM）和丙烯腈（AN）的共聚物膜,研究了聚合物膜的CO₂、CH₄渗透性能.结果表明,由于共聚物中含有能与CO₂进行可逆反应的叔胺基,共聚物膜表现出较好的CO₂渗透性和CO₂/CH₄选择性,如在25℃、压力为1140 Pa时,CO₂的渗透速率可达 3.53×10^-12 cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1 , CO₂/CH₄ 的理想分离因子达到104.5.利用膜吸附CO₂和CH₄后红外光谱的变化,分析了膜对CO₂的促进传递机理.     

碳化钼催化剂的制备及噻吩加氢脱硫性能

以MoO₃为前躯体,CH₄/H₂为还原碳化气,采用自制的程序升温还原碳化反应装置制备出Mo₂C催化剂,并用XRD、BET进行表征.借助原位TG-DTA方法研究了MoO₃在CH₄/H₂气氛中的还原碳化历程和适宜的还原碳化温度.以噻吩/环己烷溶液为模型反应物,采用高压微反-色谱实验装置考察了制备的碳化钼催化剂的噻吩加氢脱硫反应性能.结果表明：程序升温条件下的局部规整反应可提高催化剂的比表面积,且制备的碳化钼催化剂具有较高的噻吩加氢脱硫反应活性,在体积分数为5%的噻吩/环己烷溶液中,反应压力为3.0 MPa,空速为6 h^-1,H₂/原料液体积比500∶1的反应条件下, 370℃时的噻吩转化率达到98%以上,明显高于相应的硫化钼催化剂.还原碳化终温的提高,导致碳化钼催化剂比表面积的减少和表面积炭的增多,进而使其加氢脱硫反应活性降低.MoO₃在CH₄/H₂气氛中的还原碳化历程应为MoO₃→MoO₂→MoO_xC_y→Mo₂C,实验确定的适宜还原碳化温度为675℃.     

α-硝基萘在介孔结构碳化钨催化剂上的电化学还原行为

以喷雾干燥处理的偏钨酸铵为前驱体，分别采用CH₄/H₂和CO/CO₂为还原碳化气氛，利用固定床气固反应法制备了两种具有介孔结构的碳化钨（WC）粉体.以WC粉末作为电催化材料制成了碳化钨粉末微电极（WC-PME），并采用循环伏安和线性扫描等方法研究了酸性溶液中两种介孔结构WC对α-硝基萘（NP）电还原过程中的电催化行为.结果表明，以CH₄/H₂为还原碳化气氛所制备的WC粉末，其制成的粉末微电极对NP具有更良好的电催化活性，这主要与该WC粉末的结构形貌及其制备后的处理工艺有关，同时该WC-PME具有良好的化学稳定性.     

用PVP水解物制备CO2固载膜及膜的性能

以自由基聚合合成了聚乙烯基吡咯烷酮（PVP），并用其水解产物聚N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠（PVSA）和聚砜（PS）超滤膜制备了PVSA/PS复合膜；用红外光谱、X射线衍射等方法研究了PVP及其水解产物PVSA的结构，证实了PVSA含有可作为CO₂载体的仲胺基与羧基；测试了复合膜的透气性能及对CO₂/CH₄的选择性.结果表明，在26℃，压力为1333Pa时，CO₂渗透速率可达5.46×10^-7 cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1，CO₂/CH₄的理想分离因子达到212.1.随着进料气压力的增大，CO₂/CH₄的分离因子及CO₂的渗透速率均呈下降趋势.依据膜的渗透通量随压力的变化特性以及不同状态下膜的红外光谱，分析了膜对CO₂的促进传递机理.     

CH4和CO2在活性炭微球内扩散系数的测定

活性炭微球是一种储存及净化天然气的新型碳材料.采用高精度的重力分析仪(IGA-003, HIDEN)对天然气主要成分CH₄和CO₂杂质在活性炭微球材料内的扩散性质进行了研究.运用Fick扩散模型关联得到了CH₄及CO₂在活性炭微球内的扩散系数.研究结果表明,CH₄与CO₂在活性炭微球内的扩散属于晶体扩散,二者的扩散系数处于10^-13m²·s^-1数量级上.同时,CH₄与CO₂在介孔活性炭微球内的扩散速率均随着温度的增加而增加,随着体系平衡压力的增加而减小,而且CH₄的扩散速率要略大于CO₂的扩散速率.研究结果可用于活性炭微球吸附剂应用中传质性质的计算.     

含聚乙烯基胺共混固定载体复合膜制备及其 CO2/CH4分离性能

通过溶液共混法制备了聚乙烯基胺（PVAm）/聚乙二醇（PEG）和PVAm/聚N-乙烯基-γ-氨基丁酸钠（PVSA）共混聚合物.分别以这两种共混聚合物为分离层,以聚醚砜超滤膜为支撑层制备了用于分离CO₂的固定载体复合膜.研究了共混组成对膜结构和性能的影响,结果表明共混可以改善固定载体膜的透过分离性能.PEG质量含量为10%的PVAm/PEG共混膜具有整体最优的透过分离性能,当温度为25℃、压力为125kPa时,纯CO₂渗透速率为4.34×10^-9cm³(STP)•cm^-2•s^-1•Pa^-1,CO₂/CH₄理想分离因子为63.5;对PVAm/PVSA共混膜,PVSA质量含量为33.3%的膜具有最高的CO₂/CH₄理想分离因子,而PVSA质量含量为50%的膜具有最高纯CO₂渗透速率.     

低浓度瓦斯气体水合分离过程中十二烷基硫酸钠和高岭土的影响

为了探寻有效改善瓦斯水合分离动力学条件的方法,本文研究了十二烷基硫酸钠(SDS)和高岭土对瓦斯水合物生成过程及CH₄分离效果的影响。实验获取了低浓度瓦斯在4个体系中,即：SDS质量分数为10.34%的SDS溶液及高岭土质量分数为1.47%、5.64%和8.23%的SDS-高岭土复配溶液中瓦斯水合物生成过程压力-温度-时间（p-T-t）曲线,利用气相色谱仪测定了分离产物中CH₄的浓度。结果表明：SDS和SDS-高岭土复配体系缩短了瓦斯水合物生成诱导时间,提高了瓦斯水合物生成速率。4个体系中,瓦斯水合物生成诱导时间最短为72 min,平均生成速率最大可达5.261×10^-6 m³·h^-1;一级水合分离产物中CH₄浓度比原料气提高了12.40%～20.61%;在SDS-高岭土复配溶液中,瓦斯水合物分形生长,CH₄提纯浓度最高可达58.41%。     

10 kWth级串行流化床中木屑化学链燃烧试验

设计并建立了10 kW_th级串行流化床化学链燃烧反应器系统,以NiO/Al₂O₃为载氧体,在该系统上进行生物质（松木木屑）化学链燃烧分离CO₂的试验研究,探讨了燃料反应器温度T、水蒸气/生物质比率S/B对两个反应器（空气反应器和燃料反应器）气体产物组成以及燃烧效率的影响。试验结果表明,燃料反应器温度是影响生物质化学链燃烧过程的重要因素,随着温度的升高,燃料反应器气体产物中CO₂浓度不断上升,CH4浓度显著降低,CO浓度先升高而后迅速下降;较高的反应器温度有助于燃烧效率的提高。随着S/B的增加,燃料反应器气体产物中CO和CH₄浓度均会增大,CO₂浓度以及燃烧效率有所降低。在100 h的连续试验过程中,采用共沉淀法制备的NiO/Al₂O₃载氧体展现出良好的氧化-还原性能和较强的持续循环能力,是生物质化学链燃烧理想的载氧体。     

天然气-煤共气化制备合成气热态模拟

天然气-煤共气化制备通用合成气技术是基于天然气蒸汽转化法和煤气化过程开发的新工艺，通过技术原理分析，可以直接制备出H₂/CO在1.0～2.0之间可调的粗合成气.应用移动床反应器进行热态模拟实验，主要研究了不同操作参数对火焰区温度及合成气有效成分(H₂＋CO)和H₂/CO的影响.结果表明：天然气与氧气在同一位置喷入反应器，控制喷吹参数H₂O/CH₄/O₂以及流量，在气化炉炉温不低于1000 ℃的条件下，煤或焦炭中挥发分基本裂解，可以直接制备出H₂/CO在1.0～2.0之间，有效成分大于90.0%，残留的CH₄小于2.0%的粗合成气.     

Rh/MgO/γ-Al2O3上的毫秒级甲烷蒸汽重整过程

采用负载型Rh/MgO/γ-Al₂O₃催化剂研究了毫秒级甲烷蒸汽重整过程,在水碳比为1和3的条件下,详细考察了反应温度、空速和催化剂Rh含量对反应转化率和选择性的影响。研究结果表明,Rh/MgO/γ-Al₂O₃催化剂在毫秒级操作条件下具有良好的催化性能,使用5%（质量分数）Rh催化剂,在水碳比3、反应温度1150 K、空速641.11 L•（g cat）^-1•h^-1时,CH₄转化率约90%,CO₂选择性约20%,毫秒级接触时间反应行为即可接近热力学平衡。高温有利于毫秒级甲烷蒸汽重整过程。     

还原空速对Fe/Cu/K/SiO2催化剂浆态床F-T合成性能的影响

在浆态床反应器中详细考察了合成气还原空速对微球状工业铁基催化剂还原和反应后的物相以及F-T合成反应性能的影响. 研究结果表明：空速能够影响铁基催化剂还原反应进程，催化剂在较高的空速下易被还原，还原后催化剂的比表面积降低，平均孔径增大. 在较低空速下还原时，还原形成的高的CO₂分压对铁物相有一定的氧化作用，使得还原态催化剂中的Fe³⁺(spm)含量增大. 还原空速对F-T合成烃产物分布影响不明显，但对催化剂的反应活性和运行稳定性影响较大，较低和较高空速还原后的催化剂失活速率均较高，适宜的还原空速为1.0～2.0 L•（g cat）^-1•h^-1.     

秸秆水解液发酵产丁二酸高产菌株的选育及其代谢调控

采用酸解与酶解处理秸秆并对菌株代谢途径进行分析,以软X射线诱变选育乙酸及乳酸代谢阻断突变株,并围绕HMP与EMP流量比调控H还原力以及围绕木酮糖激酶实施五、六碳糖共代谢调控。结果表明200 g秸秆水解得57 g葡萄糖和11 g木糖,出发株代谢流量显示丁二酸、乳酸及乙酸流量分别为2.547、0.726、0.611 mmol•g^-1•h^-1。乳酸脱氢酶突变株HF-1代谢分析显示,其乳酸流量降至0.0296 mmol•g^-1•h^-1,氟乙酸抗性突变株HF-2的代谢分析显示,其乙酸流量降至0.100 mmol•g^-1•h^-1,丁二酸流量有所下降。H还原力代谢平衡调控显示,少量柠檬酸盐的添加使HMP与EMP流量比从1.389∶0.389增至1.684∶0.330时,间接促进丁二酸代谢流量从3.005 mmol•g^-1•h^-1增至3.468 mmol•g^-1•h^-1。酶活调控显示,碳酸镁取代碳酸钙作为中和剂促使木酮糖激酶酶活从76 U•mg^-1增至560 U•mg^-1,进而使木糖代谢流量从0.0444 mmol•g^-1•h^-1增至0.453 mmol•g^-1•h^-1,最终五、六碳糖共代谢产丁二酸达68.7 g•L^-1。     

海因酶法制备D-苯丙氨酸的酶催化过程动力学

采用自行筛选的兼有海因酶和N-氨甲酰氨基酸水解酶活性的Burkholderia cepecia 1003菌种,利用海因酶法大规模制备D-苯丙氨酸,对其中涉及的各过程的动力学参数进行了测定.结果表明:L-苄基海因的消旋速率常数为3.975×10^-3min^-1;海因酶的米氏常数为16.7894 mmol•L^-1,最大反应速率为0.6127 mmol•L^-1•min^-1;N-氨甲酰氨基酸水解酶的米氏常数为0.82688 mmol•L^-1,最大反应速率为4.828×10^-4 mmol•L^-1•min^-1.对DL-5-苄基海因的溶解、L-苄基海因的消旋、D-海因的水解开环及其中间产物（N-氨甲酰苯丙氨酸）的水解脱酰氨过程建立了动力学模型,并在此基础上进行了动力学参数显著性分析和优化.结果表明：对于这一级联酶转化反应,D-海因酶的水解反应是快速反应,而N-氨甲酰氨基酸脱氨甲酰的反应速率极小,是该过程的控制步骤.提高氨甲酰水解酶的活力将有助于提高总体的转化速率,而L-海因的消旋速率则是影响外消旋苄基海因转化率的主要因素.     

超临界介质中三相浆态床甲醇合成

在总压6.0～7.0 MPa、合成气分压3.0～3.7 MPa、温度235～260 ℃、气体质量空速450～1600 L(STP)•（kg cat）^-1•h^-1的实验条件下,采用液体石蜡为惰性液相热载体,正己烷作为超临界介质,于机械搅拌反应釜中对催化剂C302-2进行了介质处于超临界状态的三相浆态床甲醇合成过程研究,考察了操作条件对CO转化率和甲醇出口摩尔分数的影响,结果表明在正己烷处于超临界状态的反应温度范围内CO转化率和甲醇出口含量皆随温度的增大而减小,随质量空速的增加而降低.此外,对使用超临界介质和不使用超临界介质的三相浆态床甲醇合成过程进行了对比实验,超临界状态下三相浆态床甲醇合成的CO转化率和甲醇出口含量皆高于三相浆态床甲醇合成,验证了超临界状态下三相浆态床甲醇合成的优越性.     

基于氧碳平衡的重组巴氏毕赤酵母碳源代谢分析

基于氧元素和碳元素平衡对重组巴氏毕赤酵母（Pichia pastoris)的不同碳源代谢进行了分析.结果表明：以甘油为惟一碳源,当比生长速率由0.064h^-1增大到0.257h^-1时,用于细胞生长的甘油代谢比速率由1.36mmol•g^-1•h^-1增大到5.46mmol•g^-1•h^-1,而用于细胞维持代谢流比例降低了10.4%,同时甘油用于合成代谢和分解代谢的比速率均增大,但是分解代谢流比例逐渐下降,而合成代谢流比例却升高了5.9％;以甲醇为碳源进行表达重组人血清白蛋白恒化培养时,当比生长速率由0.019h^-1增大至0.046h^-1时,用于产物重组人血清白蛋白形成的比速率呈先增大后减少的趋势,在比生长速率为0.027h^-1时最大,为0.31mmol•g^-1•h^-1,占甲醇总代谢流的13.2%.     

利用硫化氢制备氢气和硫化锌新方法

利用电化学溶解-沉淀法回收利用硫化氢制取氢气和硫化锌.考察了不同硫化氢含量、进气流速对吸收反应的影响,并对电解制氢和硫化氢吸收反应的双系统匹配运转进行了详细研究.结果表明,在温度为25℃、搅拌速率为100 r•min^-1条件下,硫化氢的一次吸收率可达99.9%以上,电解液可循环使用;电解反应可在低电压0.5 V和25℃条件下进行,制氢电耗低于1.2 kW•h•m^-3H₂.     

煅烧升温速率对于钙基吸收剂脱碳性能的影响

A wire-mesh reactor capable of heating samples at a given heating-rate (1—1000 K•s^-1) was used to investigate the effect of heating-rate on Ca-based absorbent performance of CO₂ capture.BET method was used to analyze the morphology of the produced CaO, and the capabilities of the absorbent were compared.It was found that CaO calcined at a higher heating-rate had more appropriate pore distribution for CO₂ capture, and the capability of CaO calcined at 1000 K•s^-1 was 15% higher than that calcined at 1 K•s^-1 determined by TGA.     

模板法制备有序中孔炭材料及其性能

以SBA-15为模板,蔗糖为炭源,在不同的炭化温度下合成了不同比表面积的中孔炭材料。利用红外光谱(IR), 小角X射线衍射(XRD), 透射电镜(TEM),N₂吸脱附及循环伏安测试等技术考察了不同炭化温度对中孔炭材料形貌、比表面积、孔体积及比电容的影响。结果表明：最佳炭化温度为700℃,TEM观测表明,700℃炭化所制备的样品孔结构呈二维六角有序分布,N₂吸脱附测试表明,该样品的孔体积为1.88 cm³•g^-1,比表面积为1394 m²•g^-1,具有典型的中孔结构和集中的中孔分布,它的最可几孔径为3.4 nm;采用循环伏安测试电极及电容器的电化学行为,结果显示,该样品单电极在6 mol•L^-1的KOH电解液中,扫描速度为1 mV•s^-1时,比电容可达212 F•g^-1,是一种理想的超级电容器电极材料。     

快速流化床提升管中气固流动行为的非线性分析

对φ100mm×16m、FCC固体颗粒的快速流化床提升管内环-核流动区局部颗粒含量脉动行为进行了非线性分析,用Kolmogorov熵表征了其气固流动行为.结果表明,Kolmogorov熵沿提升管环-核流动区径向有3个显著变化区域,以此为依据将提升管环-核流动区的气固流动行为沿径向分成3个流域：单颗粒随机运动控制的核心流域;单颗粒混沌控制的过渡流域;边壁控制的环形流域.同时,从颗粒对垂直气固流动系统中气固湍动程度影响的角度,解释了Kolmogorov熵的径向分布特征及其与流动结构的关系.