载氧体与氯化氢反应的热力学分析和实验研究

针对生活垃圾化学链式燃烧过程中可能出现的污染和腐蚀问题,研究了金属载氧体和HCI之间的相互作用.采用热力学平衡方法,分析了NiO、Fe2O3、CuO和CaSO4四种载氧体在不同温度下,水分和碳参与反应时氯气的生成情况;并进行了HC1和Fe2O3的高温反应实验.结果表明:温度对氯气的生成影响显著;水分的加入会减少氯气的生成;在有水分参与的反应中,碳的加入会使氯气生成量降低.从氯气生成量角度考虑,温度在700～900K时,Fe2O3可用作生活垃圾化学链式燃烧过程的载氧体.     

模拟回转窑工艺研究铜渣中Fe、Pb、Zn的提取

模拟回转窑直接还原-磁选工艺,对铜渣中Fe、Pb、Zn的提取进行实验研究。实验考察了配碳量、还原温度、还原时间以及Ca O对Zn、Pb的脱除和Fe回收率的影响。XRD分析结果表明,铜渣中的矿物主要为磁铁矿、黄铜矿和硅酸盐液相渣。经综合实验分析,还原条件为:n(C)/n(O)=1.2,还原温度1 150℃,还原时间75 min,碱度R=0.6时,实验效果最好,产物中TFe品位达到78.8%,w(P)降到0.04%,w(S)降到0.55%,铁的回收率为94.44%,Zn、Pb的脱除率分别为93.11%、94.5%。     

水热条件下催化还原CO_2生成甲酸的优化研究

采用金属Al为还原剂,金属Ni和Cu为催化剂,研究了水热条件下CO_2催化转化生成甲酸的特性.针对水热还原CO_2可能存在的4个反应途径进行热力学分析,计算表明,水热条件下反应途径HCO_3~-+2H HCOO~-+H2O在热力学上最易进行,还原氢的最佳存在形态为活性H原子.考察了铝镍和铝铜水热反应体系中Ni/Al摩尔比、Cu/Al摩尔比、Al/C摩尔比、反应时间和温度等对产物甲酸浓度和碳转化率的影响,实验表明,Cu催化剂水热转化CO_2生成甲酸的碳转化率优于Ni催化剂,当Al/Cu/Na HCO_3的3组分摩尔比为8∶8∶1、温度300,℃、反应120,min时,水热还原CO_2生成甲酸的碳转化率为29.1%,.     

高温条件下N_2O分解转换对NO生成的影响

根据50 kW下行燃烧炉中燃烧过程中的NO和N_2O生成及还原规律,采用高温固定床模拟了空气分级燃烧过程的还原及燃尽阶段的气氛对N_2O高温分解及对NO生成影响的实验,测量了多种气氛模拟工况下的N_2O高温分解等特性,得到了N_2O高温分解及对NO生成转化的影响规律.实验结果显示,在CO+O_2+平衡气的气氛条件下,N_2O分解生成大量NO,有别于传统的N_2O分解理论.利用基于MB89机理的化学动力学模拟方法模拟了对应气氛下N_2O分解规律及产物特性,分析N_2O分解生成NO的基元反应.根据模拟结果发现,生成的大量NO一是来源于CO燃烧产生大量的O自由基与N_2O反应的产物,二是N_2O逆向生成的NCO进一步分解成NO.     

液渣捕捉高碱煤中碱金属特性及机理

研究了自身液渣与高碱煤界面反应的物相变化、对高碱煤中元素的捕捉率及其迁移特性,进一步结合量子化学理论研究其行为机理.结果表明:外层渣主要物相为CaSO_4,同时有丰富的Na、K复盐;高碱煤中Na、K大量迁移到液渣中,且内、外层渣元素含量不同;不同矿物元素在渣-煤界面反应中有相异的迁移方向;液渣对Na、K的捕捉率为58.15%,、54.15%,,比自身固态灰和在高温区添加高岭土捕捉率高,且在实际应用中应远大于58.15%,;有两种最易反应路径生成KCaAl_3Si_3O_(12)(H_2O)_5.     

CO对NH3还原NO过程的影响与机理研究

为揭示CO对NH₃还原NO过程的影响,在不同CO体积分数下对NH₃还原NO过程进行了实验与模拟研究。实验结果表明：无氧气氛中存在CO时,对1 400℃以下NO还原率无显著影响;CO可提高1 400℃以上的NO还原率。在低氧体积分数条件下,CO的存在能扩展NH₃还原NO反应的温度窗口,使其在1 400℃以上仍保持高NO还原率。在高氧体积分数条件下,CO仅使最佳脱硝温度向低温移动,并使脱硝温度窗口变窄。模拟结果表明：在无氧及低氧体积分数条件下,1 400℃以上时CO可促进NH₂与CO反应生成HNCO,随后HNCO转化为NCO后将NO还原,增强了NO还原过程;高氧体积分数条件下,CO可在较低温度下促进OH、O等基团产生,保证NH₂生成及其还原NO过程进行;但温度升高会加快CO与OH反应产生H,H与O₂反应产生大量O,加速了NH₂氧化,导致NO还原率迅速降低。     

烟煤添加氮还原剂再燃脱硝过程中N2O的生成特性

在淮南烟煤中浸渍添加尿素和(NH4)2SO4,研究复合再燃脱硝过程中N2O的生成特性.再燃实验在石英固定床反应器上进行,温度范围为800～1 200 ℃.研究发现,复合再燃过程中,再燃和氮还原剂脱硝都会部分将NO转化成N2O,因此NO被还原的程度越大,N2O的排放浓度越高.氮还原剂的添加量越大,生成的N2O浓度越高,而添加尿素时的N2O排放量比添加硫酸铵时大得多.从NO转化成N2O的比例来说,使用氮还原剂添加量不大的情况下,与原煤再燃的N2O排放比例比较接近.随着反应器的温度的升高,N2O排放量迅速降低.低氧浓度亦有利于减少NO向N2O的转化.     

铁基载氧体的还原特性研究

采用热重分析仪和质谱仪联用对使用机械混合法制备Fe2O3和Al2O3载体的还原反应过程进行研究。还原反应中使用3种10%还原气体(CH4,H2,CO),氧化反应中使用5%氧气以避免较大的温升。从载体的还原失重曲线中可明显地看出铁基载体的还原过程分为3个阶段,且反应速率各不相同。还原的3个阶段中第一阶段的反应速率最快,且燃料能够完全被氧化生成CO2,随着反应进行速率降低,燃料不完全转化程度增加。通过XRD(X射线衍射)分析各个还原阶段的产物,发现与以前认识的载氧体活性相与惰性相不同,Al2O3在反应过程中会参与反应,生成新的化合物FeAl2O4,而此化合物不稳定能够进一步分解,被还原成Fe。3种还原气体中,H2的还原反应速率最快,并且无积碳,而CH4的还原反应中存在较为严重的积碳现象。     

湿法炼锌黄钾铁矾渣资源化的新探索

黄铵铁矾渣中含有铁、铅、锌等金属,并且不稳定,容易污染环境,需要对其进行综合利用。研究采用真空碳还原法对铁矾渣中的铅、锌进行了还原蒸馏,不仅降低了渣中这些金属的含量,又为渣中铁的利用创造了条件。利用JMP软件的DOE功能设计还原试验,对影响金属挥发的煤粉加入量、脱硫剂加入量、加热温度及保温时间四个因素的影响规律及条件优化进行了研究,研究结果表明:在还原温度1000℃,保温时间90 min,煤粉加入量30%,脱硫剂加入量13%,铅、锌的挥发率分别达到99.4%、99.4%。所研究的四个因素中,加热终温为影响铅锌挥发的主要因素。还原渣经磁选,获得了含铁品位为62.43%的铁精矿,铁矾渣中铁的直收率达到78.2%。     

氧含量对炭黑与NO非催化还原反应影响的动力学分析

反应气氛中,氧的存在通常会强化含碳燃料与NO还原反应.利用石英管固定床反应器研究了程序升温条件下氧含量对天然气扩散火焰中生成的炭黑与NO反应的影响规律,实验结果表明,反应气中氧存在会降低炭黑与NO的还原率和起始反应温度.从实验中得到了炭黑与NO反应的动力学关系,随氧含量增加,炭黑与NO反应有更低的活化能.透射电子显微镜微观分析表明,氧气氛会使炭黑层状结构内部融合,外表面增大,可以认为外表面积增大形成丰富的表面碳氧基团C(O)在强化还原反应方面起着重要作用.