甲烷蒸汽转化反应动力学及实验设计

设计实验室“测定甲烷蒸汽转化反应动力学数据”的实验装置,并利用该装置测得Z301型催化剂的活化能为14.4kcal/mol。     

不同粒径催化剂上苯加氢反应宏观动力学研究

在常压、氢苯摩尔比为 ３、反应温度 ３６３．１５—５３．１５ Ｋ条件下,采用 ＣＤＳ－８１０ 微反系统,研究了 ０．７５ｍｍ球形、　１．４５ｍｍ球形、　２．５ｍｍ×５ｍｍ圆柱体、 　５ｍｍ×５ｍｍ圆柱体四种粒度Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上气相苯加氢反应的宏观动力学．结果表明采用双曲型动力学方程比幂指数型方程要优越,宏观动力学与本征动力学模型方程形式一致．用双曲型动力学方程处理不同粒度催化剂上的动力学实验数据,计算值与实验值的平均偏差在５．１５％～５．８０％之间．随着所用Ｎｉ／Ａｌ２Ｏ３催化剂粒度增大,反应的表现活化能减小,而氢、苯吸附 热变化不大．     

在Li—Mn—Ti—O复合氧化物催化剂上,甲烷氧化偶联反应动力学研究

对复合氧化物 Li-Mn-Ti-O 催化剂上的甲烷氧化偶联反应进行了动力学研究,提出了一个可能机理.实验测得的动力学行为和 C_2选择率随反应条件的改变可由该机理得到合理的解释.     

在 Z_(409)镍催化剂上环己烷水蒸汽转化宏观反应动力学

在常压下、温度为460—570℃,H_2O/C 为3.0,4.0,5.0的条件下,在内循环无梯度反应器内研究了环己烷水蒸汽转化反应的宏观动力学,实验结果表明反应产物中的烃只有甲烷,所有实验条件下水煤气变换反应并未达到平衡,整个反应过程可用如下反应模型描述:(?)利用实验数据的优化求得了相应的反应速率方程,对实验数据的拟合结果表明,上述模型是合理的,它能够较好地模拟 Z_(409)催化剂上环己烷水蒸汽转化过程预测反应过程中的组分分布。     

铷—铯—钒系催化剂上二氧化硫氧化反应本征动力学

提出ＳＯ４在铷－铯－钒系催化剂上的氧化反应机理为三步催化反应,推导出动力学机理模型,采用内循环无梯度反应器测定了氧化反应本征动力学数据,并分低温区（３８０～４２０℃）、高温区（４５０～５２０℃）和全温区（３８０～５２０℃）利用Ｐｏｗｅｌｌ法对动力学模型进行了参数估值,方差分析表明,在显著性水平０．０１下,三步经机理模型对３８０～４２０℃的低温区动力学数据拟合最好,标准偏差为０．１２６。     

介质阻挡放电辅助甲烷蒸汽重整的动力学分析

为了发展可用于等离子辅助甲烷蒸汽重整的详细反应机理,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,系统分析了停留时间、水蒸气/甲烷摩尔比及其反应温度对甲烷转化率和产物产量的影响规律。结合一组实验数据,发展和评估了等离子体辅助甲烷蒸汽重整的详细反应动力学机理。与实验结果对比表明:该动力学机理可以准确预测甲烷转化率及其各产物产量的变化趋势。路径流分析表明CH3基再结合是CH4转化为CO的主要限制步,O基是影响CO生成的关键组分。并列式协同催化实验中有效碳回收率达到100%,该结果初步证实了路径流分析结果的正确性。所做研究明确了等离子体催化甲烷重整的特性,为非平衡等离子体与催化剂协同催化甲烷蒸汽重整的机理研究奠定了基础。     

在S101型钒催化剂上低浓度SO2氧化宏观动力学研究

用无梯度内循环反应器进行ＳＯ２氧化动力学研究。实验温度为３８０～４６５℃；ＳＯ２的摩尔分数为２％～７％。实验数据通过回归得到宏观动力学模型。     

钼铁催化剂上甲缩醛空气氧化制浓甲醛的宏观动力学

在５４３－６３１Ｋ温度范围内，使用磁驱动内循环无梯度反应器，研究了在工业粒度的钼铁催化剂的甲甲醛的宏观动力学。确立了甲缩醛催化氧化反应的简化网络，由实验数据回归得到了宏观动力学方程。用此方程，采用固定床拟均相模型进行模拟计算，所得结果与单管试验结果吻合较好，表明本模型对于工业反应器的放大设计具有较好的参考价值。     

Fe—P—O催化剂上甲烷氧化偶联反应制C2烃

研究了较低温度（６５０℃左右）下,在Ｆｅ－Ｐ－Ｏ进行甲烷氧化制Ｃ２烃催化反应。考察了反应温度、催化剂配比等因素对该催化剂催化性能的影响,并对该体系催化剂进行ＸＲＤ、ＦＴＩＲ、ＸＰＳ表征分析,初步探讨了该催化反应的机理。结果表明,该催化剂具有较好的催化活性和稳定性,催化剂在反应过程中有新物相生成,并对反应具有促进作用。     

连续重整催化剂再生烧炭动力学

在微型固定床反应器内,对不同粒度R-32重整催化剂的烧炭过程进行研究,得到烧炭本征动力学方程的有关动力学参数。建立了单一连续烧炭表观动力学方程,计算出有关动力学参数。同时考察了工业颗粒催化剂的烧炭行为,发现工业颗粒催化剂的烧炭过程存在内扩散阻力。     

基于Cu-Zn/Al_2O_3-ZrO_2催化剂的甲醇水蒸汽重整制氢试验

模拟内燃机尾气余热在非贵金属催化剂Cu-Zn/Al2O3-ZrO2的作用下,进行甲醇水蒸汽重整制氢试验.采用自行设计的燃料重整制氢装置,通过调整燃料重整的试验条件来提高产氢率,并得到较优的重整制氢方案.结果表明:反应温度是甲醇水蒸汽重整反应中最关键的因素,重整气中氢气的体积分数随着温度的升高而逐渐加大.空速会直接影响反应原料滞留在催化剂表面的时间,因此空速为最小值376 h-1时,重整制氢效果更好.最佳的水醇物质的量比和原料流量分别为6∶1和0.4 mL/min.在最佳的试验条件组合下,当反应温度为600℃时,重整气中氢气的体积分数可以达到56.61%.因此,基于Cu-Zn/Al2O3-ZrO2催化剂的车载甲醇水蒸汽重整制氢技术具有实际应用的可行性.     

基于Cu和Pt基催化剂的乙醇水蒸气重整制氢试验研究

乙醇水蒸气重整制氢的车载应用不但可在线产生富氢气体,解决氢气的储运问题,还可实现混富氢气燃烧,降低排放.为得到较优的重整制氢方案,模拟内燃机尾气温度条件,在燃料重整试验台上实现乙醇的水蒸气催化重整制氢过程.在不同催化剂Cu₄₉Zn₂₁Al₁₈Zr₁₂和Pt/CZO/Al₂O₃条件下,考察了反应温度、水醇摩尔比和空速对重整气中φ(H₂)的影响.研究表明:当反应温度为723~973 K、空速为720 h^-1、水醇摩尔比分别为6∶1和4∶1时,二者φ(H₂)的平均值分别为47.78%和40.26%.催化剂Pt/CZO/Al₂O₃重整制氢的产量高于Cu₄₉Zn₂₁Al₁₈Zr₁₂,尤其是在823 K以上的高温区域.但是与Pt/CZO/Al₂O₃相比,Cu₄₉Zn₂₁Al₁₈Zr₁₂成本低廉,在873 K以上的温度区域,重整气中φ(H₂)也相当高.因此,基于Cu₄₉Zn₂₁Al₁₈Zr₁₂催化剂的乙醇水蒸气重整对于车载制氢更加具有可行性.     

甲烷无机膜催化水蒸汽重整制氢的数学模拟

无机膜反应器不受化学热力学平衡转化率的限制，将其应用于甲烷水蒸汽重整法制氢，可以放宽反应条件，提高转化率。主要针对在无机膜反应器上进行的甲烷－水蒸汽的重整反应进行了理论分析，并就反应参数的变化可能对反应产生的影响进行了数学模拟，考察了Damkohler准数、水碳比、吹扫比和分离因子对甲烷转化率的影响，并对甲烷水蒸汽无机膜反应器的优化操作提出了改进建议。     

Ni／Al2O3催化剂催化乙醇水蒸气重整制氢的研究

为提高用于燃料电池的乙醇水蒸气重整制氢反应催化剂的活性,采用壳聚糖扩孔以Al2O3为载体,Ni为活性中心的催化剂。利用X射线衍射（XRD）、BET比表面测试手段对催化剂的结构进行了表征。考察了反应温度、水醇物质的量的比、液体进料空速等对反应的影响。结果表明,经600℃焙烧2h的催化剂,在水醇物质的量的比为3：1,液体进料空速（WHSV）为4．8h^-1,反应温度500℃时,产气量接近40mL／min,H2选择性达到68％。乙醇水蒸气重整制氢Ni／Al2O3催化剂的最佳反应温度为500～550℃,水醇物质的量的比一般控制在3：1～5：1范围内较好。     

等离子体处理条件对CO_2重整CH_4反应用镍基催化剂的影响

以CO2重整CH4为反应模型考察了等离子体处理条件对镍基催化剂重整性能的影响。研究结果表明,等离子体处理能有效的提高催化剂的反应活性和产率。进一步优化设计得出,等离子体处理的最佳工艺条件为：处理气氛为氮气,处理功率5.0W,处理时间120min。     

六铝酸盐LaNiAl11O19表面甲烷CO2重整积炭动力学研究

利用热重分析（TGA）技术，在还原态六铝酸盐LaNiAl11O19催化剂表面，在600℃条件下研究甲烷二氧化碳重整制合成气反应积炭动力学，建立催化剂表面积炭的表观反应速率议程v=kP^0.76(CH4)P^-055(CO2)。     

稀土助剂La2O3在CH4-CO2重整反应中的应用

采用浸渍法制备不同La2O3含量的Ni/La2O3-γ-Al2O3系列催化剂.通过固定床流动反应的方法,考察添加稀土助剂La2O3对镍基催化剂在CH4-CO2重整反应中的活性、稳定性的影响.结果表明：La2O3的加入能够有效地提高Ni基催化剂的活性和抗积炭性能,延长催化剂的使用寿命.但La2O3的负载量不宜过多,否则会使催化剂的活性降低.