纤维素在超临界水中的催化气化制氢研究

在间歇式高压反应釜中,温度为450～500℃时,反应时间为20 min,压力在24～26 MPa,以K2CO3和Ca(OH)2为催化剂(助催剂),对纤维素在超临界水中的气化制氢特性进行了实验研究.结果表明:K2CO3和Ca(OH)2都有较好的催化作用,并且加入量存在一最佳值.加入0.2 g K2CO3时,H2产率为9.456 mol·kg-1,约为不加入催化剂时的2倍,加入1.6 g Ca(OH)2时,H2产率为8.265 mol·kg-1,比加入K2CO3时的产氢效果稍差,但仍然是不加入催化剂时的1.7倍.K2CO3和Ca(OH)2混合使用时效果更佳,产氢量约为不加入催化剂时的2.5倍,比单独加入K2CO3和Ca(OH)2时也要分别提高25%和45%.同时随着温度的提高,H2的产率上升而CH4的产率下降,说明甲烷化反应在低温下为主要反应,温度的提高会促使CH4与水反应生成H2和CO2.     

超临界水中湿生物质催化气化制氢研究评述

超临界水中湿生物质催化气化制氢 ,将能量密度小但可再生的生物质能转变为高能密度且既可贮存又可运输的清洁能源氢能 ,具有全程良性循环的特征 ,因此具有良好的经济前景和环保优势 .本文对国内外超临界水中生物质催化气化及相关研究进展进行了综合评述 ,并分析了超临界水环境中生物质催化气化制取富氢气体的主要影响因素 ,提出进一步研究的方向     

超临界水中生物质气化制氢

超临界水中生物质气化制氢技术是近年发展起来的一种高效、清洁的能源转化及利用技术，无论从能源还是环境角度，都具有十分重要的意义。文章主要介绍了超临界水中生物质气化制氢的发展、原理、设备及影响因素等，并对其前景作了一定的预测。     

褐煤在超临界水中气化实验研究

利用超临界水极强的氧化活性,在超临界水中对褐煤进行气化实验,最终得到H2和CH4等可燃气体,具有很高的利用价值.残余物为水煤渣混合液,处理简单,不污染环境.实验过程中应用了"控制变量法"来设置实验条件,通过反复实验得出褐煤在超临界水中气化的影响因素与规律特征.结果表明,褐煤在超临界状态下比在亚临界状态下更能转化成可燃气体,且在超临界状态下,使用催化剂KOH可使褐煤气化转化率达最高,其值为79.6%,使用催化剂KBH4和K2CO3,转化率分别为62.3%和61.9%.同时,褐煤粒径越小,越有利于将褐煤转化成H2和CH4等可燃气体.     

超临界水中葡萄糖气化制氢实验研究

以葡萄糖为生物质模型化合物,在超临界水中进行气化反应,考察不同压力、温度、物料浓度等对气化产物组成及气化制氢效果的影响。实验结果表明,反应器壁温在500—650℃范围内,温度的升高有利于葡萄糖的气化制氢,25MPa、650℃时气化率超过100%。添加适当的催化剂可以有效促进水气转化反应。     

煤在超临界水中气化制氢过程的热力学分析

基于热力学平衡原理,采用FactSage软件中的Equilib模块对气化过程进行化学平衡计算。主要考察了物料配比、温度、压力、CaO等对气化过程中气态产物的影响。根据模拟结果可以得到以下结论:物料配比和温度是最主要的影响因素。在温度和压力一定的情况下,随着煤质量分数的增加气体产物中H_2的摩尔分数在持续下降;在物料配比和压力一定的情况下,随着温度的升高H_2的摩尔分数逐渐升高,当温度升高到800℃时H_2的摩尔分数为66%。压力对煤在超临界水中的气化过程没有显著影响;CaO只是做为CO_2的吸收剂,对H_2产率没有太大影响。     

生物质模型化合物在超临界水中的气化

在间歇式高压反应釜中,以K2CO3为催化剂,在450℃,27.5MPa条件下对生物质的三种主要成分纤维素、半纤维素、木质素以及它们的混合物在超临界水中进行了气化制氢的实验研究,初步讨论了气化反应机理.研究结果表明：相同反应条件下,纤维素的气化效果最佳、半纤维素次之、木质素最差;混合物中木质素的存在会抑制H2和CH4的生成,但抑制作用随着其质量分数的减少而减弱.纤维素和半纤维素之间没有明显的相互作用.同时,获得了预测产气量与混合物中纤维素、半纤维素和木质素质量分数之间关系的关联式,实验证明,关联式预测精度在±10%以内.     

锯木屑在超临界水中气化制氢过程的主要影响因素

以锯木屑混合羧甲基纤维素钠（CMC）为反应原料,利用连续管流反应器,在反应器外壁面温度稳定在650 ℃条件下,对反应压力在17.5～30 MPa,反应停留时间在14.4～50 s,浓度范围为4%～9%（质量分数）的湿生物质浆液进行了超临界水气化制氢实验研究,讨论了气化过程的主要参数压力、温度、反应停留时间以及物料浓度对气化结果的影响.锯木屑在超临界水中接近完全气化,生成气体产物的主要成分是H₂、CH₄、CO、CO₂以及少量的C₂H₄和C₂H₆,气化产物中的H2含量可以超过40%.同时,实现了气化反应液体产物的循环利用.     

硝基苯在超临界水中的催化氧化工艺研究

以二氧化锰为催化剂进行了含硝基苯废水在超临界水中的催化氧化研究。研究结果表明,二氧化锰具有较高的催化活性,大大促进了硝基苯的降解,且催化活性稳定。在工艺条件实验中,考察了压力、氧气用量、温度和停留时间等因素对硝基苯去除率的影响,在影响因素考察的基础上确定了适宜的催化氧化工艺条件:温度460℃,压力28 MPa,氧气用量15倍计量倍数,停留时间不小于7 s。在此工艺条件下,废水经处理后硝基苯含量低于3 mg/L,总有机碳(TOC)含量低于6 mg/L,均达到了GB8978-1996的排放要求。     

超临界水中氨基乙酸的气化产氢特性

鉴于湿生物质如食品加工工业残余物和城市污泥中含有大量蛋白质的情况,以氨基乙酸作为蛋白质的模型化合物进行超临界水气化实验,研究了反应温度和反应时间耦合条件下Na₂CO₃的催化特性以及氨基乙酸气化产物特性。结果表明：添加Na₂CO₃会增大氨基乙酸的气化效率、氢气的体积分数和产率以及反应后液体化学需氧量（COD）的去除率,且添加质量分数为0.1%时的催化效果优于0.2%;Na₂CO₃主要是对H₂产率产生影响,其催化机理与已有碱性化合物的催化机理不同,可能是通过促进氨基乙酸的水解产物（甲酸）的脱羧反应来提高H₂的产率;氨基乙酸气化效率可达99.4%,生成物包括H₂、CO₂、N₂、CH₄和C₂～C₃气体,其中H₂的体积分数可超过50%,产率可达1.8 L·g^-1,且超过一半的份额来源于水,反应后液体清澈透明,COD和pH值指标均可以达到《生活杂用水水质标准》,可以进行回收利用。     

热解气催化活化促进石河子烟煤热解的研究

采用等体积浸渍法制备了Fe/MgO,Co/MgO和Ni/MgO催化剂,利用固定床反应器对石河子烟煤在热解气气氛下的催化热解行为进行了研究,考察热解气在催化剂作用下对煤热解焦油产率、半焦产率、轻重油比例以及焦油族组成的影响,并与相同条件下N2气氛和热解气气氛热解特性进行了对比分析.结果表明,三种催化剂对煤在热解气中的热解都有促进作用,其中Ni/MgO催化剂对提高焦油产率最明显.在气体流量为400mL/min,热解温度为550℃,Ni/MgO为催化剂的条件下,焦油产率为7.33%,与相同条件下在N2气氛和热解气气氛下热解相比,焦油产率分别提高了78%和42%.而Co/MgO催化剂对提高轻油的作用较明显.这表明热解气催化活化对煤热解有较好的促进作用,可抑制缩聚反应,提高焦油的产率和改善焦油的品质.     

KOH对低阶煤在超临界水中制取富氢气体的影响

以超临界水介质中低阶煤制取富氢气体为目的,利用120 ml小型间歇反应装置,在KOH/煤为0.7％～10％(质量)、温度400～650℃、压力12～30 MPa、停留时间0～30 min的范围内,考察了KOH催化下操作参数对小龙潭褐煤反应特性的影响。结果表明,随着KOH/煤质量比的增加,煤转化率和气体产率升高。KOH/煤质量比为10％时,气相产物中H_2百分含量增加一倍,H_2产率提高1.7倍。升高反应温度可以使KOH的催化作用更显著。对比氮气气氛和超临界水中煤催化热解反应发现,反应温度为600℃时,添加相同量的KOH催化剂,氮气气氛下煤转化率升高4.4％(质量),SCW条件下煤转化率升高7.8％(质量),说明超临界水反应环境下KOH的催化作用更加明显。提高反应压力可以促使煤转化率和气体产率升高。与KOH添加量和温度相比,停留时间对H_2产率的影响较小,随着停留时间的延长,CH_4产率略有增加。     

连续式超临界水氧化装置处理苯酚溶液的动力学讨论

本文利用自建的一套连续式装置进行了苯酚的超临界水氧化研究。在高于水的临界点的温度和压力 (5 73～ 873 ,2 5～ 35 MPa)下 ,用氧气作为氧化剂对苯酚溶液进行氧化处理。对影响苯酚分解转化率的各种因素如停留时间、温度、压力、氧化剂浓度及苯酚初始浓度等进行了条件实验 ,研究了超临界水氧化处理苯酚时的去除动力学。在实验条件下 ,溶液中苯酚的去除动力学对苯酚是一级、氧气是零级 ;其速率常数与温度的关系符合 Arrhenius公式 ;压力也明显影响速率常数 ,随压力升高而增大     

苯胺在超临界水中氧化反应路径

An aqueous solution of aniline was oxidized in supercritical water with a flow reactor under the conditions of 25 MPa, 300％ excess oxygen, 2.351×10-4 mol*L-1 aniline .GC-MS analysis of the oxidation products extracted from the aqueous reactor effluent permitted identification of compounds such as azobenzene, phenazine and acetic acid. The products could be classified as dimers,single-ring or ring-opening produces,carboxylic acids and ultimate products.The contents of dimers (such as azobenzene and phenazine) were greater than other products.A reaction network consistent with the experimental observations was developed. The study revealed that aniline might be oxidized to ultimate products through two parallel pathways. The formation of dimers such as azobenzene, phenazine and the further oxidation of these dimers were the main pathways. It was indicated experimentally that the rate controlling step of aniline oxidation was the further oxidation of azobenzene and phenazine, but not the further oxidation of organic acid such as acetic acid, formic acid and so on.     

均相催化臭氧化反应的研究进展

综述了近年来水溶液和有机溶剂中均相催化臭氧化降解水中有机物的研究进展。介绍了水溶液中不同的有机污染物均相催化臭氧化过程中,各种催化剂的应用,它们的活性和影响催化体系效率的参数,及其催化氧化反应的机理。有机溶剂中的催化臭氧化具有更高的氧化效率和臭氧利用率,是一种可能的水处理的新方法。     

烟煤与生物质固定床共热解实验研究

对烟煤与木质素类生物质松木屑、纤维素类生物质秸秆在固定床反应器中共热解行为进行了系统的实验研究,并对气体产物和焦油组成进行了分析.结果表明,烟煤与两种生物质共热解时存在明显的协同作用,挥发分产率的实验值较计算值有所增加,且使用松木屑时增幅较大.松木屑与烟煤共热解时焦油中愈创木酚类含量显著提高,在400℃松木屑配比为80%时,增量高达25.89%.焦油中酚类含量比计算值高,而PAH和烃类含量则明显降低,同时焦油产生了一定的轻质化.     

超临界水氧化含芳香族有机物废水的研究

利用自行建立的管式平推流反应装置,对含苯酚或含硝基苯的不同废水的超临界水氧化反应进行了研究。考察了温度、停留时间对二者氧化效率的影响,实验结果表明,硝基苯比苯酚要稳定得多,此外还对苯酚进行了反应动力学研究,得到了苯酚消失速率方程,并与文献报导结果进行了比较。     

MICROWAVE AND CONVENTIONAL PYROLYSIS OF A BITUMINOUS COAL

A high volatile bituminous coal was pyrolyzed by use of microwave energy and by traditional convective heating. In both cases the pyrolysis was conducted under vacuum to facilitate product recovery. The gas and liquid fractions produced on pyrolysis were analyzed by means of gas chromatography.

Processing by microwave energy was not usually successful unless a plasma initiation procedure was employed. This study found the addition of copper wires within the coal mass to be satisfactory for the purpose. Processing by microwave heating resulted in a higher yield of coal tar liquids compared to convective coal heating. The solid char product produced by the microwave process was highly porous and friable, an indication of a suitable feedstock for gasification.