基于甲烷化机理的催化剂设计与甲烷化研究新领域

当前的甲烷化机理研究已经表明,CO 吸附和解离是甲烷化的重要细节.进一步地研究发现,CO在催化剂表面的吸附和解离存在BEP关系,并导致火山形曲线出现.该研究为甲烷化催化剂设计提供了理论基础,人们据此设计了新一代合金甲烷化催化剂.工业发展和社会需求对一些有别于传统的特殊甲烷化及相关机理研究,如选择性甲烷化、直接甲烷化和高温甲烷化等,提出了更高要求.当今的甲烷化机理研究有很多机遇,也面临着极大挑战.     

以煤为原料合成天然气技术发展前景分析

介绍了以煤为原料合成天然气原理、美国大平原合成天然气厂情况和国内合成天然气技术研究概况,分析了合成天然气技术在中国的发展前景。     

煤与甲烷气体相互作用机理的研究

甲烷气体 (瓦斯 )主要以游离和吸附态赋存于煤中已形成共识。但是关于煤层内真实甲烷气体状态方程与理想气体状态方程的偏差认识尚有不清 ,对煤表面吸附甲烷气体的相互作用机理的认识尚有差距 ,应用统计热力学与量子化学的理论 ,结合实验量化计算结果 ,对上述诸问题进行了分析和探讨。研究结果表明 :提出的真实甲烷气体状态的经验方程能更客观地反映煤层内游离甲烷气体的真实状态 ,用Morse势能经验函数能较客观地描述煤的芳香核表面吸附甲烷分子的相互作用过程 ,煤核表面吸附甲烷分子以正三角锥重叠式排列为最稳定的结构模型 ,而且以单层为主的物理吸附为特征。     

浅谈中热值煤制气的甲烷化

河南义马煤制气工程是我国煤炭系统首家引进国外煤气化技术,利用劣质煤生产中热值煤制气,并采用高压力、大口径长输管道向郑州、洛阳等大、中城市集中输送煤气的特大型国家重点工程。该工程中热值煤气(14.7 M J/Nm3)产能达300×104Nm3/d,产能是我国乃至亚洲煤气厂最大的。若拉长产品链条,将主产品中热值煤气甲烷化为代用天然气(SNG),与郑州等市天然气输配管网联网,则会实现更大的经济效益。     

煤制天然气展望

阐述了天然气资源短缺的现实与开发煤制天然气的可行性,简介了煤制天然气的技术途径与经济可行性,指出合理的天然气生产布局及其开发的必要性,建议加强对直接甲烷化、甲烷化催化剂及多联产产业的开发力度。     

氧化铝负载的钴基费托合成催化剂失活机理

Co/Al₂O₃催化剂在费托合成反应中具有良好的反应性能。采用浸渍法制备了Co/Al₂O₃催化剂,使用搅拌釜反应器在220℃,2.0 MPa,10 000 h^-1,H₂/CO=2.0(体积比)合成气条件下对催化剂的费托合成反应性能进行了评价,评价结果表明随着反应的进行,催化剂的活性逐渐降低,CH₄选择性逐渐升高。为研究Co/Al₂O₃催化剂在费托合成反应中的失活机理,采用N₂物理吸附(BET)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)及程序升温加氢(TPH)对不同时间反应后的催化剂进行了表征。表征结果表明在费托合成反应过程中随着反应时间的延长,Co/Al₂O₃催化剂的孔结构没有发生显著变化,催化剂中部分CoO相被进一步还原为活性相金属Co。此外,在反应过程中活性相金属Co的晶粒尺寸逐渐发生烧结长大,催化剂表面的积碳量快速...     

防止煤炭自燃的阻化机理分析

利用阻化剂防止煤炭自燃,是国内外煤矿常用的防灭火技术之一。阻化剂主要分为物理阻化剂和化学阻化剂,目前前者被大量使用,对其阻化机理的研究也比较多;后者应用较少,且没有相应的阻化机理。针对这一情况,系统总结了关于物理阻化剂的阻化机理,并采用化学阻化剂对煤样进行阻化处理,同时以清水处理的煤样作为参考,提出过硫酸钠可以作为一种防止煤炭自燃的化学阻化剂。通过分析实验现象及结果,总结出化学阻化机理,同时提出了复合阻化机理。     

声场促进煤中甲烷解吸的机理研究

实验研究了不加声场和加声场条件下煤中甲烷的解吸特性。研究得出：两种条件下甲烷的解吸动力学曲线形状一致,能用经验公式、扩散模型、渗透模型来描述,且扩散模型能较好地描述甲烷气体的解吸特性;甲烷在解吸过程中,初始解吸速度较快,随时间的增加,解吸速度越来越慢,且初始解吸速度随气压增大而增大;声场作用下甲烷的解吸总量大于不加声场作用,解吸总量增加20%～30%;甲烷在煤体中的扩散可用单一扩散模型描述,声场作用使单一扩散模型的传质傅里叶级数增大、传质毕欧准数减小。研究表明,声场作用使煤体内部扩散阻力减小,传质速度加快,扩散能力增强,有助于促进甲烷的解吸扩散。     

煤中矿物质对甲烷生储特征影响的机理

煤中矿物质对甲烷生成及储集具有不同的作用,影响机制比较复杂,为进一步阐释煤中矿物质对甲烷生成储集的影响特征,采集了国内褐煤分布典型地区内蒙古霍林河煤矿和河南义马煤矿进行脱矿前后的生气热模拟实验,分析了煤中矿物组分对甲烷生成的作用机理;同时结合国内4个代表性地区同一区同一煤层不同灰分产率(矿物含量)煤样的等温吸附实验和煤芯解吸实验,探讨了矿物组分对煤吸附储集甲烷的影响特征。研究表明:生气热模拟实验中霍林河和义马2个煤矿煤样的甲烷生成强度曲线呈高斯分布形态、累积生成强度曲线均呈双台阶的Srichards曲线形态,脱矿前生成强度和累积生成强度都远高于脱矿后煤样,认为所含矿物组分对热解生成甲烷具有正效应作用,主要原因:(1)矿物组分中黏土矿物与煤有机结构间具有类离子交联作用,加热过程中增强了生成甲烷的煤大分子结构分裂强度及化学活性;(2)加热过程中黄铁矿对煤有机结构分解具有很强的活性催化作用;吸附实验与解吸实验显示,同一区同一煤层甲烷空气干燥基的朗格缪尔吸附体积和含气量均随灰分产率(矿物含量)增加而呈显著降低趋势,矿物组分对煤吸附甲烷主要表现为负效应,其原因在于不同矿物组分对吸收态甲烷储集的煤...     

合成气甲烷化双助剂镍基催化剂性能研究

为分析镍基催化剂对合成气甲烷化反应的催化性能,采用La2O3改性的高比表面积γ-Al2O3为载体,用等体积浸渍法制备合成气甲烷化催化剂,考察镍基催化剂的孔结构性质、还原性能和反应性能。结果表明：改性载体直接负载活性组分镍,CO的转化率达到58%,CH4的选择性达到70%。在改性载体基础上共浸渍锰助剂和活性组分镍,反应性能进一步提高,CO转化率提升至72%,CH4的选择性提升至75%。     

纳米锌铈氧化物的紫外光屏与催化特性

研究制备无机紫外光屏材料——锌铈氧化物（ZCO）的方法，讨论纳米ZCO的光催化性能、氧化催化性能、紫外屏眨性能、表面改性及其在聚酯类清漆中的应用。结果表明，ZCO的光催化活性低于ZnO和金红石TiO2，氧化催化活性明显小于CeO2，ZCO在紫外光区域具有优异的紫外屏蔽性能，通过表面改性可以提高纳米ZCO的亲油性，将改性ZCO填充于聚酯类清漆中可以显著提高清漆的紫外屏蔽和抗老化能力。     

防爆式水冷三元催化器的设计及应用

针对煤矿井下车辆尾气排放高的问题,通过分析道路用三元催化器的工作原理及结构构成,选型加拿大DCL型三元催化器,根据我国煤炭行业MT 990—2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》的要求,对三元催化器进行了防爆式水冷设计改造;然后采用了2种布置方案,并进行性能试验和整车现场试验。试验结果表明:防爆改造后的三元催化器的表面温度低于150℃,符合MT 990—2006的要求;加装防爆式三元催化器后的防爆车辆的CO和HC排放明显降低。