化学链燃烧反应中LaFe1-xCoxO3载氧体的性能研究

采用柠檬酸络合法制备了不同Co含量的LaFe1-xCoxO3系列复合氧化物载氧体。采用热分析、X射线、程序升温还原和扫描电境等手段对载氧体进行了表征,并在化学链燃烧反应中进行性能评价。XRD表征结果表明,不同Co含量的LaFe1-xCoxO3均能形成钙钛矿结构。TPR表征结果可以说明LaCoO3中的氧物种氧化能力强于LaFeO3。在连续十次化学链燃烧反应中,燃料一氧化碳全部被氧化,这归于LaCoO3持续供氧能力强的特点。LaCoO3循环十次后仍然保持钙钛矿结构不变,而且颗粒没有长大,只是颗粒之间形成了网状结构。通过该实验发现LaCoO3具有高活性和较强的稳定性,适合做化学链燃烧技术的载氧体。     

基于改性铁矿石载氧体的煤化学链转化

采用混合煅烧法分别合成了K、Na、Ca、Ni、Mn、Cu修饰改性的铁矿石载氧体,利用X射线衍射(XRD)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)对其理化性质进行表征,并基于热重实验考察改性载氧体与褐煤的反应性能。结果表明:由于固溶体新物相的生成,6种改性后铁矿石载氧体的反应活性均明显高于改性前;其中K改性铁矿石载氧体的反应性能优于Na、Ca改性铁矿石载氧体,Cu、Ni改性铁矿石载氧体的反应性能优于Mn改性铁矿石载氧体;铁矿石载氧体与褐煤混合质量比在5/5至6/4时反应性能最佳;K改性铁矿石载氧体与褐煤的反应性能高于Ni改性铁矿石载氧体的。     

溶胶-凝胶法制备NiFe2O4载氧体及其化学链制氢反应性能

采用溶胶-凝胶法制备了NiFe2O4载氧体,并应用于化学链制氢（CLH）反应过程,通过正交实验方法考察了原料配比、溶液pH值、凝胶温度等制备条件对载氧体物化特性和制氢性能的影响。结果表明：柠檬酸与金属离子摩尔比(RCAMI)是影响载氧体前驱体空间结构的主要因素,进而影响载氧体晶型构成、比表面积及其化学链制氢性能;溶液pH值影响柠檬酸络合物水解缩聚速率,并通过强化或抑制热解气反应阶段CH4裂解积炭来影响制氢过程H2纯度;凝胶温度提高可强化载氧体前驱体离子成核速率,但会导致生成溶胶不稳定,影响制备载氧体晶型结构及比表面积,较低凝胶温度有利于载氧体晶格氧释放。适用于化学链制氢的NiFe2O4载氧体制备条件为：RCAMI为1,pH值为7,凝胶温度为60 ℃;制得H2纯度接近100%。     

直接球磨法制备铈基载氧体用于甲烷化学链重整制合成气性能研究

采用直接球磨法和共沉淀法制备了Ce_7Fe_3O_δ载氧体,并用直接球磨法制备了不同Ce、Fe、Cu比例的铈铁铜载氧体,对载氧体进行H_2-TPR、XRD表征。在固定床反应器中,考察了制备方法、铜掺杂量对氧载体在甲烷化学链重整制合成气中的性能的影响。结果显示,在恒温实验中,与共沉淀法相比,直接球磨法制备的Ce_7Fe_3O_δ载氧体有较好的反应活性,其CO选择性达到最大90%。与Ce_7Fe_3O_δ载氧体相比,添加铜之后复合载氧体晶格氧的释放速率、CH_4转化率、CO选择性均得到提高,其中Ce_7Fe_3Cu_(0.5)O_δ载氧体具有较好的反应活性。直接球磨法制备的Ce_7Fe_3Cu_(0.5)O_δ载氧体经过5次循环反应后,表现出较好的反应活性和稳定性,其CO平均选择性保持在80%左右。     

一种铜铁铝复合载氧体化学链燃烧性能

利用溶胶-凝胶法制备了一种Cu-Fe-Al-O复合载氧体,以CO为还原介质,在固定床反应器上探究了该载氧体的化学链燃烧性能,以及4种还原程度下该载氧体的循环反应稳定性。结果显示：在20次化学链循环反应中,Cu-Fe-Al-O 复合载氧体对应的化学链反应中CO2产率较为稳定,约为4 mmol/g;而对比样品氧化铁在第20次化学链循环时,对应的化学链反应中CO2产率仅有0.95 mmol/g。进一步实验发现,当还原程度小于75%时,使用Cu-Fe-Al-O载氧体的化学链反应运行稳定,因为在氧化还原过程中,活性组分铜、铁与尖晶石载体存在溶出现象,限制了活性组分的聚集,因此,Cu-Fe-Al-O复合载氧体具有较高的化学链反应循环稳定性。     

不同支撑材料对Na-Mn2O3载氧体化学链甲烷氧化偶联性能的影响

采用浸渍法制备了3种具有稳定多孔结构的支撑材料(SiO₂,Mg O,TiO₂)负载的Na-Mn₂O₃载氧体,采用XRD、N₂吸附-脱附、SEM、H₂-TPR等方法对载氧体的微观结构进行表征,研究了不同还原温度下各种支撑材料对Na-Mn₂O₃载氧体化学链甲烷氧化偶联性能的影响。实验结果表明,支撑材料主要影响载氧体的催化活性和储氧能力,SiO₂比MgO和TiO₂具有更发达的孔结构和更高的比表面积,Na-Mn₂O₃/Si O₂的催化性能最佳,在800℃下C₂选择性达74.25%、C₂产率为14.12%;Na-Mn₂O₃/SiO₂和Na-Mn₂O₃/MgO具有较...     

基于镍基载氧剂的甲烷化学链燃烧机理与优化

基于吉布斯自由能最小化原理,在Aspen Plus软件上建立了Ni O-CH_4化学链燃烧模型。通过计算反应器内的化学平衡,分析了反应物摩尔比、反应温度、反应压力和气体流量等对反应器出口气相产物组成的影响,明确了Ni O-CH_4化学链燃烧的反应机理,进而对Ni O-CH_4化学链燃烧的反应条件进行了优化。实验结果表明,当n(Ni O)∶n(CH_4)≤1时,燃料的燃烧以甲烷重整反应为主;当1n(Ni O)∶n(CH_4)≤4时,逐渐以还原反应为主;当n(Ni O)∶n(CH_4)4时,全部发生还原反应,生成CO_2和H_2O。当n(Ni O)∶n(CH_4)=4、反应温度为1 000~1 100 K时,Ni O-CH_4化学链燃烧效率的效率最高;适当提高反应压力有助于提高CH_4化学链燃烧效率,抑制其他反应的发生,但反应压力不宜大于8 MPa;在满足燃烧器功率的要求下,应尽量降低气体流量。     

化学链重整中铈基载氧体的热分析动力学研究

采用共沉淀法制备了铈基载氧体Ce_7Fe_3O_δ,并在相同条件下制备了纯CeO_2载氧体作为对照,以H_2为还原性气体对两种载氧体进行了热重实验,并在氢气气氛下进行了程序升温还原实验,基于热重分析谱图与氢气程序升温还原谱图的联合法,利用非定温单升温速率法对铈基载氧体还原反应动力学进行了分析。分析结果表明,对于Ce_7Fe_3O_δ载氧体的还原反应过程,在360～495℃温度范围内由收缩核模型(柱对称)控制,而在495～675℃和675～950℃两个温度范围内由化学反应模型(n=2)控制,并根据模型分别计算出了相应模型的活化能和指前因子。     

基于铁酸钙载氧体的稻壳化学链气化反应特性

铁酸钙载氧体(CaFe2O4/Ca2Fe2O5,简称CF)具有弱氧化性,在化学链气化过程中对CO选择性高,且可以通过碳酸化反应捕集CO2,提高合成气的低位发热量。分别在热重分析仪和固定床反应器上对基于铁酸钙载氧体的稻壳（简称R）化学链气化反应特性进行研究,分析铁酸钙载氧体与CO2的碳酸化反应特性,考察铁酸钙载氧体与稻壳的质量比(mCF/mR)、反应温度和循环反应次数对稻壳化学链气化特性的影响,并采用XRD和SEM等手段对载氧体进行表征。结果表明：当反应温度为370~840 ℃时,铁酸钙载氧体与CO2发生碳酸化反应;当反应温度为800 ℃、mCF/mR =0.73时,反应器出口合成气的CO2产率较低,低位发热量最高;经过10次化学链循环气化反应,CaFe2O4循环再生能力良好,但铁酸钙载氧体的碳酸化反应性能下降。     

钙钛矿型氧化物LaFeO_3的制备及甲烷化学链燃烧性能

选择燃烧法制备了钙钛矿型氧化物LaFeO3,采用XRD、FT-IR、H2-TPR、SEM等手段对所制备的LaFeO3进行了表征。并在热重反应器上通过甲烷-空气切换反应对LaFeO3钙钛矿型氧化物的循环反应性能进行了研究。结果表明,LaFeO3钙钛矿型氧化物具有良好的循环反应性能,多次循环反应后,钙钛矿型氧化物的晶相结构和微观形貌没有发生明显变化。通过Sr掺杂制备的La0.9Sr0.1FeO3钙钛矿型氧化物具有更好的供氧能力。     

氢氧气氛中丙烯环氧化反应催化剂的研制

采用气液固三相淤浆床，在连续流动的微型反应装置上。以钯／钛硅分子筛（TS-1）双功能催化剂进行了氢氧气氛中丙烯环氧化反应实验，研究了催化剂不同制备方法和还原活化条件对环氧化反应的影响。结果表明，应用以硝酸钯为钯源，在氮气气氛中，升温速率30℃／h，还原温度180℃，经过6h还原活化的催化剂，在丙烷、丙烯、氢气、氧气的体积比为73：8：7：12的条件下，环氧丙烷的单程收率最高。     

硫化氢生成模拟实验研究

利用封闭体系的高压釜实验装置进行硫化氢生成的模拟实验已有报道,但硫化氢的生成量很少或很难检测到。因此研制了开放体系的石英管模拟方法,探讨了硫酸钙、硫磺、黄铁矿分别与正己烷反应生成硫化氢以及低成熟泥灰岩生烃模拟过程中硫化氢的生成特征。结果表明,硫酸钙与正己烷在高温下可以发生反应,但反应比较困难,且硫化氢的生成量较少;单质硫与正己烷在较低温度下即可发生反应,并可生成大量的硫化氢;黄铁矿与正己烷可以发生反应并生成大量的硫化氢,主要是黄铁矿高温分解形成的单质硫与烃类反应的结果。低成熟泥灰岩生烃模拟过程中能够生成大量的硫化氢与其含有较多的黄铁矿有关。硫化氢生成的成功模拟为其成因机理研究提供了重要的实验手段和依据。     

化学吸收-催化氧化法脱除酸性气中硫化氢的试验研究

采用自行研制的脱硫化氢催化剂,用化学吸收－催化氧化脱硫方法,研究吸收塔液／气比、再生空气流量、碱性液的停留时间对炼油厂性气脱硫化氢的影响,试验结果表明,这种方法可望用于炼油厂酸性气处理。     

氢转移反应控制技术

氢转移反应是催化裂化过程中的重要二次反应,对催化裂化的产品分布、产品质量以及裂化产物中的烯烃含量存在显著影响。本文结合氢转移反应的机理及热力学、动力学特征,从剂油比、反应温度、停留时间等操作条件及孔结构、稀土交换量等催化剂物理化学性质方面,介绍了催化裂化反应中氢转移反应的优化控制技术及降低汽油烯烃含量的积极作用。     

利用粘球形藻干酪根的动力学特征模拟塔中A井O2+3碳酸盐岩段的生烃量

粘球形藻是塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩烃源岩和全球奥陶系烃源岩的重要生烃母质,根据粘球形藻干酪根的热解实验和化学反应动力学串联一级反应原理,可求出该干酪根任意生烃率时的表观活化能,指前因子等动力学参数,借此建立了化学动力学生烃强度和生烃量求取模型,并模拟计算了塔中A井O2＋3碳酸盐岩段在地质历史上的生烃强度和累积生烃量。     

制氢装置转化炉运行工艺参数的研究

对中国石油独山子石化分公司两套制氢装置在不同进料负荷下转化炉的实际运行工艺参数进行了分析研究,发现大制氢装置转化深度低的关键是其反应压力高以及碳空速高所致。装置运行结果表明,优化设计转化炉除考虑低水碳比和高转化炉入/出口温度外,还应选择高反应压力和低碳空速,这有利于降低原料消耗和综合能耗。通过正确调节转化炉运行工艺参数,大小制氢装置在高进料负荷下都可得到较低的综合能耗,而大制氢装置在较低进料负荷下可得到低于设计值的原料单耗和综合能耗。     

利用粘球形藻干酪根的动力学特征模拟塔中A井O_(2 3)碳酸盐岩段的生烃量

粘球形藻是塔里木盆地奥陶系海相碳酸盐岩烃源岩和全球奥陶系烃源岩的重要生烃母质。根据粘球形藻干酪根的热解实验和化学反应动力学串联一级反应原理 ,可求出该干酪根任意生烃率时的表观活化能、指前因子等动力学参数。借此建立了化学动力学生烃强度和生烃量求取模型 ,并模拟计算了塔中 A井 O2 3碳酸盐岩段在地质历史上的生烃强度和累积生烃量     

变压吸附与化学净化法提浓氢组合工艺

从化学净化法制氢过程的工艺特点出发 ,总结出了氢气纯度与原料产氢率之间的关系 ,在此基础上 ,提出了变压吸附与化学净化法的组合净化工艺 ,并对组合净化工艺的技术经济效果进行了初步探讨 ,指出组合净化工艺是制氢装置降低原料消耗和氢气生产成本的有效途径。经测算 ,改造一套 2 0dam3/h的制氢装置 ,需投资 9.2× 10 6 RMB $,每年可节省操作费用 10× 10 6 RMB $,静态投资回收期 10 .5个月。