高温铜渣催化木屑水蒸气气化的实验研究

利用高温铜渣的显热作为外热源,进行铜渣催化木屑水蒸气气化的实验研究,通过XRD分析催化反应前后铜渣的物相组成,结合催化气化后产气特性分析,推断铜渣的催化活性组分,测定气化反应前后铜渣的温度,计算铜渣的显热量和余热利用率. 结果表明,催化气化后铜渣出现Fe2O3特征峰,煅烧渣的Fe2O3和Fe3O4特征峰减少且强度减弱. 催化后H2含量明显增加,CH4和C2H4含量明显降低. 由此推断铜渣的催化活性组分为Fe2O3和Fe3O4,其含量越高,铜渣催化效果越好. 气化温度(720~950℃)范围内铜渣温度降低130~240℃,可回收利用的显热量为151.89~237.48 kJ/kg,余热利用率达18.49%~22.63%.     

铜渣催化气化木屑的实验研究和热力学分析

以木屑为原料,在铜渣催化气化木屑的实验平台上研究了气化剂和载气对气体产物成分及热值的影响。根据实验结果,当水蒸气当量比为0.058时,焦油产率降低了约50%,氢气产率提高了63.04%,气化效率达75.03%。在优化的实验条件下基于能量平衡建立熔融铜渣催化气化木屑的热力学分析方法,得到铜渣、木屑及水蒸气之间的耦合关系,1250℃的熔融铜渣的余热高达1.773 MJ/kg,充分利用铜渣显热和潜热气化木屑产生的合成气热值可高达13319 kJ。在最优气化工况下,1 kg原料气化需要1.92 kg铜渣,热态铜渣催化气化木屑的能量利用率可达62.94%。     

两种碱金属催化松木屑热裂解的实验研究

基于生物质热解原理对碱金属原位催化松木屑的热解特性进行探讨,考虑到碱金属熔盐类物质具有熔点低的特点,以Na2CO3和Na OH作为松木屑热解的原位催化剂,探究两者在不同配比条件下对松木屑热解三相产物产率的影响规律。结果表明,Na2CO3与Na OH对松木屑热裂解具有催化作用,促进松木屑中有机键的断裂,热解气相产率得到明显提升,同时促进焦油的降解。相比较而言,Na2CO3的催化效果更为显著,在750℃下其热解气相产率与无催化剂相比提高了18. 04%。     

松木屑加压CaO催化气化制备合成气（摘要）

本文首先对松木屑其进行热解动力学的研究,其次,在这基础上,探讨固定床中松木屑水蒸汽气化规律。主要研究内容和成果如下：     

木质原料催化气化的研究

本文论述了以松木屑为原料，添加适当的催化剂，分别用空气和水蒸气作为气化介质。     

木质原料催化气化的研究

本文论述了以松木屑为原料，添加适当的催化剂，分别用空气和水蒸气作为气化介质，在微分反应器中进行催化气化的研究。试验分别研究了Ｋ_２ＣＯ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＣａＯ、ＺｎＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、稀土氯化物和稀土氧化物及３种不同物质的混合物等１４种催化剂，在不同的反应温度和催化剂载量的条件下，用空气或水蒸气进行气化反应，对反应气体产物的组成和反应动力学的影响。试验结果表明：对空气气化反应而言，ＣａＯ是一种既经济又有效的催化剂。而水蒸气气化反应，混合型催化剂具有良好的催化性能，其次为Ｋ_２ＣＯ_３和ＮａＣＯ_３。     

胜利褐煤负载镍生物质气化催化剂实验研究

为获得较低温度下生物质焦油高效裂解气化的廉价型催化剂,基于褐煤富含含氧官能团特点,通过离子交换法将镍负载到胜利褐煤上制备褐煤负载镍催化剂(Ni/SLC)。研究了溶液p H值和炭化温度对催化剂物理化学性质的影响,得到Ni/SLC催化剂最佳制备条件,最后在两段式移动床石英反应器中将催化剂用于玉米芯挥发分的催化气化,研究了催化剂对生成气产量和碳平衡的影响。结果表明:p H值为11,炭化温度为650℃时制备的Ni/SLC比表面积最大达到266.3 m2/g,镍微晶尺寸较小为5.0 nm。催化气化实验表明:650℃下Ni/SLC催化剂具有高的焦油裂解活性,气体产量高达43.9 mmol/g,相当于无催化实验气体总产量的3.3倍;水蒸气气化可将热解焦油完全气化,气体产量为85.1 mmol/g,H2产量高达61.9 mmol/g,占气体总量的72.7%,说明Ni/SLC催化剂可作为生物质催化气化制氢的潜在催化剂。     

煤炭地下气化废水催化气化褐煤实验研究

为了考察煤炭地下气化工业试验基地废水的催化活性,探究利用该废水进行地下催化气化工业性试验的可行性,对乌兰察布褐煤进行了不同压力下的活性评价实验.结果表明,煤炭地下气化废水对乌兰察布褐煤的气化起到了良好的催化效果,在添加一定量煤炭地下气化废水后,其碳转化率由80.19%提高到89.82%;煤气产率由4.2m3/kg增加到5.2m3/kg,增加了原来的23.8%.随着反应压力的提升,碳转化率及煤气产率均呈现不同程度的降低,煤气组分中H2,CO和CO2含量也呈现不同程度的降低;而CH4含量随着压力的提升持续增加.     

生物质催化气化实验研究

在常压流化床上进行了生物质在水蒸气条件下的实验研究。实验装置主体由常压流化床反应器和固定床催化裂解反应器组合而成。生物质原料为木屑,焦油裂解催化剂分别选用煅烧白云石和镍基重整催化剂。实验结果表明,H2/CO(H/C)的摩尔比随着气化温度、水蒸气质量/生物质质量（S/B）的升高迅速增加,但催化裂解温度变化对H/C的影响较小。另外,在催化裂解反应器中使用催化剂种类不同,H/C也不同。本文采用两段催化裂解,一段催化剂采用煅烧白云石,二段采用镍基催化剂,焦油裂解率达到96.70％。采用两段催化裂解,不但可以提高焦油的裂解率,增加了H2和CO收率,净化生物质裂解气,而且可以防止镍基重整催化剂失活,延长其使用寿命。     

预煅烧处理对铜渣特性及生物质气化催化活性的影响

在氧气气氛下对铜渣进行煅烧,通过XRD, H2-TPR, BET和SEM手段系统地分析了煅烧温度、时间及铜渣粒径对煅烧后铜渣表面形貌、晶体结构、元素Fe存在形态的影响,并通过自建实验台进行气化实验考察煅烧对铜渣催化生物质气化活性的影响. 结果表明,煅烧使Fe从铁橄榄石中脱离出来以Fe3O4和Fe2O3的形式存在,随煅烧温度升高、时间延长、铜渣粒径变小,铜渣内Fe3O4峰先增强后变弱,Fe2O3峰不断增强. 气化实验结果表明,预煅烧后铜渣催化生物质气化产气中H2量由19.61%增至21.35%,CO量由32.55%增至36.89%,由此推断Fe3O4和Fe2O3的形成是预煅烧铜渣催化活性提高的原因.     

煤催化气化过程中钾催化剂回收的实验研究

对内蒙平庄煤-蒸汽催化气化过程残渣中KOH催化剂的回收进行了实验研究,考察了时间、温度、水渣比和洗涤次数等条件对钾催化剂回收率的影响。实验结果表明,水蒸气催化气化过程中,催化剂的流失可忽略不计。水洗法回收可溶钾占总钾量的80%,回收所得催化剂的有效成分为K2CO3和KOH,占总回收钾量的90%以上。钾收率随时间的增长而快速提高,一般洗涤4 h即可达到预期的收率;升高温度和增大水渣比能明显提高催化剂的收率;水洗洗涤3次,能回收90%左右的可溶钾。     

Chemical looping gasification of sewage sludge using copper slag modified by NiO as an oxygen carrier

Chemical looping gasification (CLG) provides a novel approach to dispose the sewage sludge. In order to improve the reactivity of the calcined copper slag, NiO modification is considered as one of the good solutions. The copper slag calcined at 1100 ℃ doped with 20 wt% NiO (Ni20-CS) was used as an oxygen carrier (OC) in sludge CLG in the work. The modification of NiO can evidently enhance the reactivity of copper slag to promote the sludge conversion, especially for sludge char conversion. The carbon conversion and valid gas yield (V_g) increase from 67.02% and 0.23 m³·kg^-1 using the original OC to 78.34% and 0.29 m³·kg^-1 using the Ni20-CS OC, respectively. The increase of equivalent coefficient (Ω) facilitates the sludge conversion and a suitable Ω value is determined at 0.47 to obtain the highest valid gas yield (0.29 m³·kg^-1). A suitable steam content is assigned at 27.22% to obtain the maximum carbon conversion of 87.09%, where an acceptable LHV of 12.63 MJ·m^-3 and V_g of 0.39 m³·kg^-1 are obtained. Although the reactivity of Ni20-CS OC gradually decreases with the increase in cycle numbers because of the generation of NiFe₂O_4-δ species, the deposition of sludge ash containing many metallic elements is beneficial to the sludge conversion. As a result, the carbon conversion shows a slight uptrend with the increase of cycle numbers in sludge CLG. It indicates that the Ni20-CS sample is a good OC for sludge CLG.     

载体改性对负载氧化铜催化剂催化性能的影响

采用分步浸渍法制备了系列CeO2、ZrO2等氧化物改性TiO2载体,并负载了氧化铜催化剂,并对其乙酸乙酯催化燃烧活性进行了评价,对催化剂进行了表征。结果表明CeO2-ZrO2复合氧化物的添加有效提高了CuO在TiO2载体表面的分散度,明显提高了催化剂活性,并且有效抑制了反应过程中乙醛、乙醇等副产物的生成。负载CuO催化剂上乙酸乙酯可在约280℃达到完全转化,完全转化时CO2的选择性达到100%,反应过程中乙醛副产物的最大摩尔生成量不超过5%。     

Experimental investigation of the catalytic cracking of methane over a supported Ni catalyst

TGA experiments on the catalytic cracking of methane and methane diluted with hydrogen over a 5 wt% Ni/γ‐alumina catalyst at 500°C and 1 and 10 bar are described. Carbon deposition on the catalyst, as expressed in specific weight of carbon, varies with time. Eventually, the deposition stops because of deactivation. The specific weight at this point depends on the hydrogen partial pressure and there is also a weak dependence on the degree of contact between catalyst particles. A model based on assuming carbon deposition proceeds through whisker formation and growth, and deactivation occurs through encapsulation adequately describes the experimental observations up to 20 vol% hydrogen in the feed.     

煤气化渣对磷酸根的吸附与解吸性能研究

煤气化渣是煤化工领域的一种固废,其大量排放对自然环境造成很大压力,对其进行资源化利用尤为重要。本研究基于煤气化渣结构特殊、比表面积较大的特点,研究了不同吸附条件对煤气化渣吸附磷酸根的影响,同时研究了煤气化渣对磷酸根的解吸及再吸附特性。结果表明,煤气化渣对磷酸根的吸附符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学反应模型。在pH=7、投料量为2.5 g/L、温度为30 ℃、时间为480 min的条件下,其Langmuir饱和吸附量达到3.998 4 mg/g。此外,煤气化渣对磷酸根还具有较好的解吸效率和再吸附能力。研究表明煤气化渣具有作为磷肥缓释剂的潜力。     

Effect of steam and carbon dioxide pretreatments on methane decomposition and carbon gasification over doped-ceria supported nickel catalyst

Effects of steam (H₂O) and carbon dioxide (CO₂) pretreatments on methane (CH₄) decomposition and carbon gasification over doped-ceria supported nickel catalysts have been studied from 400 to 500 °C. The doped ceria employed were gadolinia-doped ceria and samaria-doped ceria. Results indicate that a drastic increase of both H₂O and CO₂ dissociation activities occurs as the temperature increases from 450 to 500 °C. The formation of the surface hydroxyl species during H₂O treatment inhibits the followed CH₄ decomposition. CO but no CO₂ was formed during CH₄ reaction after H₂O treatment. Carbon deposition during CH₄ decomposition is quite large but can be removed via gasification with afterward CO₂ treatment. However, some of the deposited carbon species is in a form which can not be removed with CO₂ treatment but can be removed with O₂ treatment. And, higher values of the oxygen-ion conductivity and the density of the surface oxygen vacancies lead to higher activities for all dissociation and decomposition reactions.     

焦渣吸附-催化氧化法处理鲁奇炉煤气废水研究

对褐煤焦渣吸附、Fenton试剂氧化联合处理鲁奇炉煤气废水作了研究,分别考察了焦渣、H2O2、Fe2+投加量以及pH值、温度、时间等因素对COD去除率的影响,确定了最佳处理条件。实验结果表明,可使废水的COD值由1 880 mg/L降至90 mg/L,去除率达到95.16%,符合国家一级排放标准。同时,采用吸附-氧化法联合处理,不仅降低了直接使用Fenton试剂氧化的处理成本,而且为焦渣开辟了新的用途。     

铜渣综合回收利用研究进展

铜渣是火法炼铜的副产物,中国90%以上的铜是通过火法冶炼生产的,随着科学技术进步和人们生活需要,我国铜产量呈逐年上升的趋势。铜渣中含有大量可回收的有价金属,且铜渣本身也是一种优异的无机材料。综合回收铜渣中有价金属可以减少资源不足带来的压力,对余渣进行资源化利用既能减少环境污染,又能生产出有经济价值的产品。本文分析和讨论了火法贫化、湿法浸出、选矿富集和联合工艺等手段回收铜渣中有价金属的原理、现状和优缺点,总结了铜渣作为硅酸盐无机材料的在建筑材料和功能材料中的应用,并对铜渣未来的金属回收与资源化利用发展方向进行了展望。