碳酸锂常压鼓泡碳化宏观反应动力学研究

基于Li2CO3与CO2在水溶液中的反应,在浆态鼓泡床反应器内对粗Li2CO3常压鼓泡碳化反应的动力学进行了实验研究,且对影响碳化过程的诸因素进行了深入的研究和探讨.结果表明,Li2CO3的转化率随表观气速的增大而增大,随反应温度、固体质量浓度、颗粒粒径、反应器中浆料填充度的增大而减小.动力学研究表明:在反应的前期过程受控于化学反应,随反应的进行该过程逐渐转变为内扩散控制.通过对实验数据的拟合得出了实验范围内过程的宏观动力学方程.该研究为Li2CO3碳化工艺条件的优化和反应器的放大设计等提供了基础效据.     

碳酸锂碳化反应动力学研究

研究了碳酸锂碳化反应动力学,利用气-液-固三相机械搅拌反应器,通过监测反应过程中CO2气体的压力变化与消耗情况,计算出反应速率,简化了分析步骤.实验发现,在实验范围内,得到的碳化反应速率随时间的变化曲线均经历一个非单调的从大变小,再增大,后又减小直至为0或趋于稳定的变化过程.通过反应机理分析,借助气-液传质的双膜理论模型,导出了碳酸锂碳化反应动力学方程,并根据动力学方程解释了实验现象.     

碳酸锂结晶动力学研究

为了更好地指导生产,采用无蒸发恒容间歇反应器对Li2CO3自LiHCO3溶液中的结晶动力学进行了研究。实验结果表明,温度的升高及质量浓度的增大能显著提高结晶速率,低的系统压力及搅拌有利于结晶反应的进行。根据实验数据拟合得到了该结晶过程的宏观动力学方程。晶体的生长机制表明,扩散控制机制是Li2CO3自LiHCO3溶液中生长的主导机制。     

压力对煤焦CO_2气化反应动力学参数的影响

采用自制的加压固定床微分反应器对加压下(达到2.0 MPa)的煤焦CO2气化动力学进行了研究分析。研究了总压和CO2分压及煤种对煤焦CO2气化反应速率的影响,分析讨论了压力对n级速率方程和L-H速率方程应用于煤焦气化反应动力学的影响。研究结果表明:均相动力学模型更适合HLH褐煤焦CO2气化反应过程,而随机孔模型更适合SM烟煤焦CO2气化反应过程;总压一定时2种煤焦CO2气化反应速率随CO2分压增大而增大,CO2分压一定时,煤焦CO2气化反应速率随总压增大而减小;对于n级速率方程,CO2分压指数随总压增大而减小,对于L-H速率方程,速率常数k1随总压增大而减小,同时速率常数k3随总压增加而增大。为了便于预测加压下煤焦CO2气化速率,文中提出了一种简单实用的经验速率方程式。     

复合钙基CO2吸收剂的反应性能及显微结构

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂La3+、Mg2+的复合钙基CO2吸收剂,并在固定床反应器上进行了多循环的煅烧/碳化实验,对其CO2吸收活性及循环反应稳定性进行了研究.实验结果表明,掺杂La3、Mg2+的复合钙基吸收剂可以显著提高吸收剂在多循环煅烧/碳化过程中的反应活性和循环稳定性.在XRD分析的基础上,计算和比较了不同钙基...     

喷雾反应器中二氧化碳水合物的生长实验研究

在喷雾反应器中进行了CO2水合物生成实验,观察了CO2水合物的生长过程,以结晶过饱和度作为生长驱动力研究了CO2水合物的生长特性. 结果表明,CO2水合物的生成量随生长驱动力增加而增加;反应温度越低,CO2水合物的生长量越大. CO2水合物生长速率为0.531~9.53 mmol/s,与静态反应装置中一致,表明喷雾反应器促进CO2水合物快速生长的作用有待进一步提高. CO2水合物储气率较低,为14~24 m3/m3,主要原因是生长驱动力偏小,水合反应不完全.     

搅拌式浆态光催化反应器对偶氮染料X-3B的降解特性研究

构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光催化过程的降解动力学,并从传质的角度对搅拌强度和初始反应速率进行了关联。实验结果表明,在搅拌式浆态光催化反应器中,Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述TiO2对X-3B的吸附行为;在催化剂最佳浓度0.5 g.L 1的条件下,初始反应速率r0随搅拌雷诺数Re的增加呈现先增大后稳定的趋势,进一步增加空气曝气量可以显著提高初始反应速率。根据相关理论推导得出在该反应器光催化降解X-3B时,氧的传质是影响初始反应速率r0的关键因素。     

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.     

低灰熔点无烟煤煤焦与CO_2催化气化特性研究

利用碱金属碳酸盐作催化剂,对低灰熔点无烟煤煤焦与CO2的催化气化反应活性进行研究.结果表明,反应活性主要受温度、催化剂种类及担载量的影响,催化活性顺序为:K2CO3Na2CO3Li2CO3,煤焦的反应活性随着催化剂担载量的增加而提高;在反应过程中,催化剂与煤焦中的物质会发生一定程度的反应,生成不溶性盐;煤焦的比表面积会随着催化剂担载量的增大而减小,但催化活性反而增强,其主要受到催化剂提供的反应活性中心的影响.     

钙基吸附剂中纳米CaO与CO_2反应动力学模型的改进

纳米Ca O基吸附剂的吸附容量经历最初碳化和再生反应循环过程衰减后趋于稳定,研究了经过多次循环预处理后稳定的钙基吸附剂中纳米Ca O与CO2反应动力学。钙基CO2吸附剂预处理条件为碳化反应温度为600℃,再生反应温度为800℃循环42次。采用热重分析仪,在吸附温度550~630℃,CO2分压0.01~0.02 MPa条件下,测定预处理后得到的吸附剂中纳米Ca O与CO2的反应速率。通过优化气-固离子反应吸附模型的参数,拟合实验数据得到改进的反应动力学方程,求得反应活化能为77.7 k J?mol?1,约为新鲜吸附剂第一次吸附反应活化能的2.5倍。方程平均相对误差仅为6.4%。得到的改进动力学方程更真实反映吸附剂在稳定循环使用条件下的纳米Ca O与CO2反应动力学特性。     

高温下L12ZrO3吸附CO2的研究进展

Li2ZrO3能够在高温下吸附CO2,并且其吸附效率高、速度快、稳定性好且能够重复利用。作者对近年来有关Li2ZrO3材料吸附CO2的研究进行了分析,比较了Li2ZrO3的各种合成方法的优缺点,介绍了Li2ZrO3吸附CO2的反应机理,分析了影响Li2ZrO3吸附CO2的吸附量及速率的各种因素,并对高温下吸附CO2的Li2ZrO3材料的前景进行了展望。     

新型Li_4SiO_4高温吸收CO_2的动力学研究

高温固体CO2吸收剂硅酸锂材料以其较高的吸收容量、优良的循环吸收稳定性成为研究热点。文中以廉价的、具有丰富孔结构的硅藻土和碳酸锂为原料,采用高温固相法于600℃下合成了可在高温直接吸收CO2的硅酸锂材料。XRD结果分析表明所制备的材料由Li4SiO4和少量的LiAlSi2O6相组成,用同步热重分析仪(TG-DSC)研究了在等温条件下硅酸锂材料吸收CO2的性能。用双指数模型拟合了硅酸锂材料吸收CO2的过程。结果表明:吸收CO2的温度不同,硅酸锂材料吸收CO2反应的控制步也不相同。表面反应速率常数与扩散速率常数的相对大小在很大程度上影响了硅酸锂材料吸收CO2的性能。     

混合熔融Li2CO3-Na2CO3-K2CO3体系表面张力计算

熔融碳酸盐是一种良好的热载体和反应介质,其表面张力直接影响反应体系中熔盐分布和界面反应。在熔融盐离子半径和Butler方程的基础上,建立了熔融混合碳酸盐Li2CO3-Na2CO3-K2CO3体系的表面张力计算模型,考察了温度和熔盐组分对表面张力的影响。结果表明：模型计算的表面张力值与实际测量值比较吻合;熔融碳酸盐纯物质的表面张力随着阳离子的静电势（Z/r）的增大而逐渐减小;Li2CO3-Na2CO3-K2CO3体系中,熔盐的表面张力随着温度的升高而减小;混合熔融盐表面张力随着Li2CO3含量的增加而逐渐增大,随着K2CO3含量的增加而逐渐减小。     

用多孔金属—SiO2复合膜反应器进行CO水蒸汽变换反应

用自制的多孔金属－ＳｉＯ２复合膜组装成一种新颖的膜反应器，利用ＣＯ变换反应考察该膜反应器的性能实验系统地考察了反应温度，空速、水／气比和只发气流量对ＣＯ转化率的影响。结果表明，在相同的反应条件下，膜反应器的转化率比固定床反应器的转化率提高４－１１％左右，最高可达２０％。     

Kinetics of CO and H2 oxidation over CuO-CeO2 catalyst in H2 mixtures with CO2 and H2O

The kinetics of CO and H₂ oxidation over a CuO-CeO₂ catalyst were simultaneously investigated under reaction conditions of preferential CO oxidation (PROX) in hydrogen-rich mixtures with CO₂ and H₂O. An integral packed-bed tubular reactor was used to produce kinetic data for power-law kinetics for both CO and H₂ oxidations. The experimental results showed that the CO oxidation rate was essentially independent of H₂ and O₂ concentrations, while the H₂ oxidation rate was practically independent of CO and O₂ concentrations. In the CO oxidation, the reaction orders were 0.91, −0.37 and −0.62 with respect to the partial pressure of CO, CO₂ and H₂O, respectively. In the H₂ oxidation, the orders were 1.0, −0.48 and −0.69 with respect to the partial pressure of H₂, CO₂ and H₂O, respectively. The activation energies of the CO oxidation and the H₂ oxidation were 94.4 and 142 kJ/mol, respectively. The rate expressions of both oxidations were able to predict the performance of the PROX reactor with accuracy. The independence between the CO and the H₂ oxidation suggested different sites for CO and H₂ adsorption on the CuO-CeO₂ catalyst. Based on the results, we proposed a new reaction model for the preferential CO oxidation. The model assumes that CO adsorbs selectively on the Cu⁺ sites; H₂ dissociates and adsorbs on the Cu⁰ sites; the adsorbed species migrates to the interface between the copper components and the ceria support, and reacts there with the oxygen supplied by the ceria support; and the oxygen deficiency on the support is replenished by the oxygen in the reaction mixture.     

CO2对石灰石脱硫剂的活化作用

在间歇式鼓泡反应器的烟气脱硫实验装置中,研究了CO2气体活化处理对石灰石脱硫剂浆液烟气脱硫效率的影响. 依据脱硫过程中石灰石脱硫剂浆液pH值随脱硫反应时间的变化规律,初步分析了CO2对石灰石脱硫剂的活化作用及活化后石灰石脱硫剂的烟气脱硫过程机理. 结果表明,CO2气体的活化处理促进了石灰石在水溶液中的溶解,进而改善了石灰石脱硫剂浆液的烟气脱硫反应活性,使处理后的石灰石脱硫剂浆液的烟气脱硫效率和脱硫剂的利用率提高. 基于流化床反应器连续过程的实验结果,证实了CO2对石灰石脱硫剂的活化作用. 为提高石灰石在烟气脱硫中的反应活性提供了一种新的工艺,可用于烟气脱硫中对石灰石脱硫剂浆液的活化.     

A Novel Indirect Wollastonite Carbonation Route for CO2 Sequestration

A new CO₂ sequestration approach through indirect wollastonite carbonation is proposed to mitigate anthropogenic CO₂ emissions from fossil fuel combustion. The wollastonite carbonation process includes three steps: (1) dissolution of wollastonite in hydrochloric acid to leach Ca²⁺ from mineral matrix; (2) reaction of the resulting CaCl₂ solution with CO₂ in triisooctylamine (TIOA) at low temperature, producing CaCO₃ and an amino acid complex; (3) regeneration of the extractant and acid by backextraction through a temperature swing process and recycling to the dissolution and carbonation steps. It was found that the wollastonite dissolution rate was accelerated by hydrochloric acid and a maximum Ca²⁺ dissolution extent of 95 % was obtained.     

CaO/FA吸收剂高温吸收CO2及穿透特性

利用完全煅烧后的CaO和粉煤灰（Fly Ash）为材料制备了CaO/FA吸收剂。在350~650℃温度范围内对其碳酸化反应特性进行了研究。考察了不同质量比的CaO/FA吸收剂吸收CO2的性能。利用XRD、N2吸附等表征手段对吸收剂反应前后产物进行了表征。结果表明：通过水合反应过程,吸收剂比表面积增大,孔径在5~40nm范围内属于中孔,有利于减小CO2向颗粒内部的扩散阻力。CaO/FA吸收剂CO2吸收量随温度的升高而增加。当CaO与粉煤灰的质量比为3:1时制备的吸收剂具有最好的CO2吸收能力,在650℃时其最大CO2吸收量达到了227.13mg/g。通过多次循环试验后,吸附剂仍保持较高的CO2吸收量与稳定吸收性能。失活模型可以很好地预测CaO/FA吸收剂吸收CO2的过程,并得到了理想的吸收速率常数和失活速率常数。     

硅橡胶/陶瓷复合膜反应器中CO2合成甲醇(Ⅲ)过程实验研究

对在由硅橡胶 /陶瓷复合膜所构成的膜反应器中进行的CO₂ 加氢合成甲醇的复杂反应体系CO₂ +3H₂=CH₃ OH +H₂ O与CO₂ +H₂=CO +H₂ O开展实验研究 .考察了硅橡胶 /陶瓷复合膜在合成含氧化合物反应过程中的作用 ,并讨论了CO₂ 与H₂ 合成甲醇反应的膜反应过程参数对反应行为的影响 ,对部分理论分析结果进行验证 .在实验条件下 ,CO₂ 合成甲醇复杂反应体系中的主反应转化率较传统的固定床反应器提高了 2 2 %