不同烟气组分对粉状活性焦吸附汞的影响机理

在模拟燃煤热烟气为热源和介质条件下,以准东褐煤为原料,通过一维沉降炉进行炭化活化(一步法)制备粉状活性焦,考察了活性焦对Hg~0的吸附能力,探索了SO_2、H_2O、O_2、CO_2、H_2O+O_2、SO_2+O_2及H_2O+SO_2+O_2气氛对活性焦吸附Hg~0的影响机理。结果表明:一步法获得的活性焦对Hg~0具有较高的吸附性能。N_2气氛作对比,H_2O、H_2O+O_2、CO_2和SO_2气氛下抑制活性焦对Hg~0的吸附;O_2、SO_2+O_2和H_2O+SO_2+O_2促进活性焦对Hg~0的吸附。通过Hg 4f的XPS分析证明了不同气氛组成对活性焦吸附Hg~0的抑制和促进机理。H_2O覆盖在活性焦活性位上和堵塞孔隙而抑制活性焦对Hg~0的吸附;SO_2与Hg~0在活性焦上发生竞争吸附而抑制对Hg~0的吸附;CO_2吸附在活性焦微孔上而抑制对Hg~0的吸附;O_2气氛下主要形成了HgO, SO_2+O_2气氛下Hg~0被氧化成HgSO_3,进一步氧化成HgSO_4; H_2O+SO_2+O_2气氛下,Hg~0被氧化成HgO和HgSO_4。     

基于Langmuir-Hinshelwood动力学解析O_2/CO_2/H_2O气氛下烟煤焦反应机理

流化床富氧燃烧湿烟气循环兼具经济与环保优势。湿烟气循环(O_2/CO_2/H_2O)条件下煤焦与O_2、CO_2及H_2O的反应同时发生。为探究O_2/CO_2/H_2O气氛下煤焦-O_2、煤焦-CO_2、煤焦-H_2O反应间的相互作用机制,在自制高精度热重实验装置上系统考察了O_2、CO_2、H_2O及其混合气氛下,典型烟煤焦在900℃的反应特性。基于吸附和脱附原理的Langmuir-Hinshelwood (L-H)机理性模型分别计算了烟煤焦与O_2、CO_2和H_2O反应的动力学参数。通过采用单独活性位点与竞争活性位点两种假设分析了O_2/CO_2、O_2/H_2O和CO_2/H_2O气氛下烟煤焦-O_2、烟煤焦-CO_2和烟煤焦-H_2O两两反应间的作用机制,揭示了H_2O分子优先吸附于烟煤焦表面活性位点,O_2分子次之,而CO_2分子相对滞后。O_2/CO_2/H_2O气氛下烟煤焦-O_2、烟煤焦-CO_2、烟煤焦-H_2O反应表现出部分竞争反应活性位点,传统的单独活性位点与竞争活性位点假设均无法准确描述其反应速率特性。基于H_2O分子优先,O_2分子次优先吸附的原理,建立了O_2、CO_2、H_2O混合气氛下煤焦反应速率L-H动力学方程,方程计算结果与实验值良好吻合。研究结果为深入分析煤焦颗粒流化床富氧燃烧特性及构建可靠、准确的燃烧反应模型提供了理论支撑。     

小型流化床铁基载氧体的积炭特性

利用自行搭建的小型流化床实验台,研究了不同温度(650℃,750℃,850℃,950℃)和不同气氛(CH_4,CO+H_2)下铁基载氧体在化学链燃烧中的积炭特性,并研究了添加水蒸气和CO_2对积炭特性的影响.结果表明:铁基载氧体在CH_4与CO+H_2气氛下均产生积炭,CO+H_2气氛下积炭量较少,积炭程度较轻;在CO+H_2气氛下,温度升高,积炭减轻,积炭量在850℃时最少;还原气氛中添加水蒸气和CO_2能够抑制积炭,水蒸气的效果明显好于CO_2的效果.     

反应气氛对西部煤热解过程中气相产物生成的影响

利用固定床热解装置对宁夏灵武、新疆哈密、神东3种西部弱还原性煤及其对比煤样平朔煤进行研究,考察了以N_2、N_2(80%)+CO_2(20%)以及N_2(98%)+O_2(2%)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。结果表明,CO_2和O_2存在时参与反应,从而使CO_2气氛下H2的累积产率下降,CO和CH_4的累积产率升高;O_2气氛下H_2、CO和CH_4的累积产率均升高。气氛对不同煤样的影响幅度是不同的,对西部弱还原性煤样影响更大。     

金属热处理保护涂料及其应用

一、概述钢铁在高于723℃的温度于普通电炉中加热会发生氧化脱碳。其主要原因是加热气氛中存在的氧、二氧化碳、水蒸汽等物质与钢铁发生化学反应而引起。这些反应如: 脱碳反应: γ—Fe(C)+O_2→γ—Fe+CO_2↑γ—Fe(C)+2H_2→γ—Fe+CH_4↑γ—Fe(C)+CO_2→γ—Fe+2CO↑氧化反应: 2Fe+O_2→2FeO Fe+H_2O→FeO+H_2↑ Fe+CO_2→FeO+CO↑     

CS_2毒化Cu/ZnO/Al_2O_3水汽变换催化剂热力学分析

利用HSC 6.0热化学数据库对Cu/ZnO/Al_2O_3水汽变换催化剂CS_2中毒进行了热力学计算。分析了催化剂的活性组分、抗毒成分和载体在变换条件下可能发生的化学反应和产物。结果表明:变换原料气组分(CO、H_2O)能引起催化剂CS_2中毒。其中,CO对催化剂CS_2中毒的影响最大,中毒产物为CuS、SO_3和C。温度高于280℃时,ZnO提高了催化剂的抗毒性。Al_2O_3载体化学性质未受到反应气氛(CS_2、CO、H_2O)的明显影响。     

MnO_x对Pt/CeZrO_2催化剂在水汽和CO_2环境下CO氧化的影响

以CeZrO_2固溶体为载体,发现MnO_x的添加能促进Pt/CeZrO_2催化剂的CO氧化性能,并研究了MnO_x含量对催化剂CO氧化活性及抗H_2O和CO_2性能的影响。结果表明,随着MnO_x含量增加,催化剂活性呈现先升高后降低的趋势,在MnO_x含量为0.5%(质量分数)时活性最佳。MnO_x的添加降低了Pt颗粒尺寸并影响催化剂还原性能从而促进反应活性。水汽和CO_2对Pt/CeZrO_2催化剂的CO氧化活性有抑制作用,而MnO_x的加入能显著提高催化剂的抗水汽和CO_2的能力。反应动力学结果表明,在Pt/CeZrO_2催化剂上,反应气中引入H_2O和CO_2后,CO的反应级数有明显升高,说明H_2O和CO_2在催化剂表面与CO竞争吸附,导致CO反应活性下降;而在Pt/MnO_x/CeZrO_2催化剂上,CO的反应级数略有升高,说明MnO_x的添加能有效抑制H_2O和CO_2与CO的竞争吸附,从而改善了催化剂的抗H_2O和CO_2性能。     

Cr对Fe—Cr系高温变换催化剂的耐热性与还原性影响的研究

利用热分析结合XRD、TEM、SEM、IR等对五种Fe-Cr系工业高温变换催化剂的热性能及还原活化进行了研究。结果发现,催化剂中的Cr除一般认为提高催化剂分散度、比表面和结构稳定性外,还具有提高还原温度,降低还原速度和还原度的性能,由此既可提高催化剂中Fe~(2+)/Fe~(3+)比例,又可防止其中Fe_3O_4过度还原。因而它就从一个侧面解释了助剂Cr的提高活性与耐热性的作用,还原气氛(干H_2湿H_2、CO和CO—/CO—CO_2),还原性气体浓度以及还原温度对催化剂的还原及还原后的性能有显著影响。一般宜用H_2还原,不宜直接用CO还原。催亿剂还原的难易程度及热稳定性与Fe_2O_3的晶型无明显对应关系,主要由催化剂的组成、制备工艺、结构等决定。因而不同催化剂有其各自适宜的还原活化条件。通过对催化剂的DTA及TG结果的仔细分析,得到了一些新的信息,据此可以解释并预测催化剂的活性与耐热性能。     

Al_2O_3–C/Fe系统中氧化铝的碳热还原反应机理

对Al_2O_3–C/Fe系统在不同气氛下升温至1 973 K(1 700℃)的反应进行了研究,并对实验后的试样形貌、微区成分以及相关热力学进行分析。结果表明:在流动氩气气氛条件下,金属样品中检测出铝元素,但在高温炉进行埋炭实验后,金属样品中没有发现铝元素的存在。气氛对Al_2O_3–C/Fe系统的反应有显著的影响。高温下Al_2O_3会微量溶解到铁液中形成[Al]和[O],同时,Al_2O_3–C耐火材料中的石墨会溶于铁液中形成[C],溶解于铁液中的[C]会和[O]反应生成CO气体。在流动氩气保护的实验条件下,生成的CO气体被流动的氩气迅速带出反应体系,从而促进Al_2O_3向铁液中的溶解;但在埋炭实验条件下,反应系统中存在的CO和CO_2将抑制Al_2O_3向铁液中的溶解,实验后金属样品中只发现了碳而没有铝。     

气氛对依兰低阶煤流化床快速热解产物分布的影响

利用流化床快速热解反应器对依兰次烟煤快速热解进行了试验研究,分析了气氛条件对热解产物分布的影响。试验结果表明:热解气体产率随热解温度的升高而增加;热解焦油存在最大产率温度,在N_2,H_2,CO和CO_2气氛下对应的最大产率温度分别为670,650,720和700℃;与N_2气氛相比,H_2和CO气氛可提高焦油产率50%以上,CO_2气氛则仅在较高热解温度(650℃)下显著影响焦油产率;通过元素分析,热解气氛中H_2,CO_2和CO的存在可提高焦油的氢碳比,同时降低S和N元素的含量。     

O_2/CO_2气氛下悬浮态SiO_2对CaCO_3分解影响的实验研究

在空气和O_2/CO_2气氛下,采用悬浮实验平台考察了水泥生料重要要成分SiO_2对生料主要成分CaCO_3分解特性的影响,并求解动力学参数。研究结果表明:在空气气氛下,SiO_2对CaCO_3的分解几乎没有影响。在O_2/CO_2气氛下SiO_2对CaCO_3的分解有较强的抑制作用,分解时间延长,活化能升高。出现抑制的原因可能是在O_2/CO_2气氛下,CaCO_3分解比在O_2/N2气氛中困难,CaCO_3与SiO_2反应生成C2S,堵塞孔隙影响进一步分解。而在空气气氛下CaCO_3分解较为容易,C2S对其影响不明显。     

还原气氛下ZrO_2-Al材料在加热过程中的组成和结构演变

为了解决加入金属Al粉的含锆耐火制品在高温下易产生裂纹、开裂的问题,以单斜Zr O_2粉、金属Al粉、复合稳定剂Mg CO_3·Mg(OH)_2·6H_2O和Y(NO_3)_3·6H_2O为主要原料,研究了加入不同量Al粉的Zr O_2-Al材料在埋炭条件下于1 000、1 200、1 400和1 500℃加热过程中性能、物相组成和显微结构的演变。结果表明:当Al粉加入量超过1%(w)时,热处理后试样产生较多裂纹,导致试样强度急剧降低。在加热过程中,Al与气氛中的O_2、CO和N_2反应生成Al_2O_3和Al N,生成的Al_2O_3再与试样中的稳定剂Mg O发生反应生成Mg Al_2O_4导致Zr O_2失稳,而Zr O_2失稳导致的体积效应以及生成Mg Al_2O_4和Al N产生的膨胀导致试样产生裂纹。因此,在锆碳和铝锆碳材料中添加金属Al时,其加入量不宜太多,以不超过1%(w)为宜。     

造气工段氧含量高的原因及应对措施

正1半水煤气中氧含量高的危害(1)造成变换系统蒸汽消耗高。在变换催化剂条件下,O_2与H_2和CO发生燃烧反应,其反应方程式如下:2H_2+O_2=2H_2O+485 k J2CO+O_2=2CO_2+567 k J O_2与变换炉中CO反应放出热量,当半水煤气中O_2体积分数每增加0.1%时,催化剂层温度升高6~8℃。若不将此热量移出,会使变换催化剂失活,故吨氨要多消耗约100 kg蒸汽。     

反应气氛对碳酸钾催化煤加压热解特性的影响

以内蒙古不连沟次烟煤为原料,在加压热解装置中考察了530℃,3.5MPa条件下热解气氛(N_2+H_2,N_2+H_2O和N_2+H_2O+H_2)对碳酸钾催化剂催化煤热解产物产率及性质的影响.结果表明:碳酸钾的分解以及碳酸钾催化剂促进煤中含氧官能团的断裂,导致大量CO_2的产生;与N_2气氛下催化热解相比,N_2+H_2和N_2+H_2O气氛促进了焦油和CH_4的生成;在N_2+H_2O+H_2气氛下热解,焦油产率进一步增至7.62%,CH_4产率增至2.06%;相同气氛下有/无催化剂的热解实验结果表明,H_2对碳酸钾催化剂的催化作用影响较小,H_2O气氛下碳酸钾能促进碳水气化反应的进行;实验考察范围内,气氛的改变对热解半焦的比表面积及其气化反应特性的影响较小.     

O_2/H_2O燃烧方式下石灰石的间接硫化反应特性

利用水平管式炉和热重实验台架,对O_2/H_2O、O_2/N_2和O_2/CO_2 3种不同燃烧方式下石灰石的间接硫化反应特性进行了研究。重点探究了燃烧方式、水蒸气浓度对石灰石间接硫化反应的影响规律与机理。同时,对硫化产物进行了X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、孔结构特性和扫描电镜(SEM)分析。结果表明,O_2/H_2O燃烧方式相比于相同氧浓度下的O_2/N_2和O_2/CO_2燃烧方式,石灰石间接硫化反应的钙转化率在化学反应控制阶段基本相同,在扩散控制阶段O_2/H_2O燃烧方式下的钙转化率有显著的提高。主要原因是水蒸气促进了硫化反应后期产物层内的固态离子扩散。此外,O_2/H_2O燃烧方式下,不同的水蒸气浓度对石灰石的钙转化率基本没有影响。     

铜基催化剂还原过程研究综述

铜基催化剂广泛应用于工业生产中,催化剂还原是催化剂生产的最后一道工序,也是工业使用前的第一个步骤,对几种铜基催化剂的还原过程进行综述。铜基催化剂主要应用于CO与H_2合成甲醇和CO低温变换,也可用于CO_2与H_2合成甲醇以及脂肪酯加氢制脂肪醇。铜基催化剂的还原方法主要有液相还原法和气相还原法,其中,气相还原法用途较广。对影响还原的条件(H_2浓度、温度、压力和空速等)及杂质(H_2O、O_2和CO_2等)进行总结,并以甲醇合成催化剂为例对低氢还原法和高氢还原法作了介绍。     

羰基硫催化水解气氛效应及动力学研究进展

羰基硫催化水解是从原料气中间接脱除羰基硫的主要过程,在合成原料气精脱硫技术中起重要作用。从合成原料气主要构成如CO、CO_2、H_2、O_2、水蒸汽、H_2S和羰基硫等对羰基硫催化水解活性的影响,揭示了羰基硫催化水解的气氛效应,并综述了羰基硫催化水解动力学。认为改进催化剂活性组成和孔隙结构以及复杂气氛下动力学是羰基硫催化水解研究的主要领域。     

酚醛泡沫在空气中的热解特性研究

运用热重-差热-红外-质谱联用(TG-DSC-IR-MS)技术研究了酚醛泡沫(PF)在空气气氛下的热解特性。结果表明:PF在空气气氛中的热解主要分为两个阶段。第一阶段失重率较小,主要为H_2O、HCHO等小分子气体的物理性逸出;在第二阶段,PF首先与空气中的氧反应,逐渐生成炭化层,并出现小幅增重,同时生成H_2O、CO_2、CO、C_2H_4、C、HCHO以及C_2H_5OH等物质,之后PF发生较为剧烈的热分解,大量生成CO_2、CO、C_2H_4等物质(PF的失重主要集中在这一阶段,并且失重速率在506.3℃达到最快)。另外,运用Ozawa-Flynn-Wall法得到分解活化能与转化率的关系曲线,并由之计算出PF在空气气氛中的平均分解活化能为8.56 k J/mol。     

褐煤燃烧阶段风量对指标气体的影响

以平庄瑞安褐煤为研究对象,通过热重试验确定褐煤燃烧阶段温度范围,利用管式炉程序升温系统进行煤样氧化自燃试验,得到风量分别为40、80、120、160和200 m L/min条件下的气体;为确定优选指标气体的关联度大小,采用灰色关联法对其进行分析。结果表明:褐煤燃烧阶段温度为247~433℃,408℃左右达到快速燃烧状态。当风量恒定时,CO_2/ΔO_2、CO/ΔO_2、C_2H-4与温度的关联度比CO、C_2H_6、C_2H_4/C_2H_6高。随风量不断增加,指标气体与温度的关联度:CO_2/ΔO_2最大,其次是CO/ΔO_2、C_2H_4和CO,C_2H_6和C_2H_4/C_2H_6最小。故可将CO_2/ΔO_2、CO/ΔO_2和C_2H_4作为主要指标,CO作为辅助指标用于预测煤矿井下封闭火区燃烧状态。     

基于响应面分析法的CO_2-CH_4催化重整工艺优化

文中开展了对CO_2-CH_4催化重整制备合成气的工艺过程研究,以使用最广泛的负载型Ni/γ-Al_2O_3为催化剂,以CO_2的转化率和H_2/CO比为评价指标,利用单因素实验对CO_2与CH_4的转化率及产物H_2/CO的比例进行分析,得到适合F-T合成的低H_2/CO比的合成气。利用Box-Behnken响应面法对CO_2的转化率及H_2/CO比进行优化,得到双响应值下的最佳工艺条件为:CO_2/CH_4摩尔比为1.70,进料空速为8 227.78 h~(-1),反应温度为728.77℃。在双目标下,CO_2最大转化率与最小H_2/CO比分别为87.83%和0.949。在此条件下进行5次平行实验,得到CO_2转化率与H_2/CO比分别为87.89%和0.949。