基于Chemkin乙醇部分氧化重整制氢的热力学分析

基于化学反应计算分析软件Chemkin,利用最小吉布斯自由能最小法,分析乙醇部分氧化重整制氢反应热力学平衡时的组成,以及在温度500~2 000 K、压力50~ 400 kPa、氧醇物质的量比0~2.0条件下计算平衡组成的变化规律。计算结果表明,平衡组成受温度和氧醇比的影响较为显著。在温度1 100 K、压力120 kPa、氧醇比0.60的最优操作条件下能得到较好的重整效果。      

影响甲醇氧化转化制氢过程的敏感因素

在甲醇氧化转化自供热体系中 ,基于过程的物料平衡、能量平衡、反应平衡 ,从热力学角度分析各工艺条件对制氢能量效率的影响。结果表明 ,氧醇摩尔比、水醇摩尔比及由它们决定的转化温度是过程的敏感因素 ;压力在转化反应温度较低时是敏感因素 ,但在高温时为非敏感因素 ;蒸发器中产品气与反应物料之间的换热效率是过程的敏感因素。相反产品气出口温度或状态、系统的散热量对制氢能量效率的影响较小 ,为过程的非敏感因素。     

硫醚水热裂解反应化学平衡分析

采用自由能最小化方法计算硫醚水热裂解反应的平衡组成,分析温度、压力、原料配比等因素对化学平衡的影响。计算结果表明：硫醚水热裂解反应所需的水蒸汽量随硫醚相对分子质量的增大而增多。当水不足时,提高原料配比、提高反应压力有利于脱硫。当水足量时,硫醚脱硫率可达100％,温度、压力、原料配比对平衡组成的影响很小。     

CO_2加氢合成C_1~C_5醇反应体系热力学分析

对CO2加氢合成C1~C5醇反应体系进行了热力学分析。反应体系中各独立反应的吉布斯自由能变化分析表明,较低的反应温度对C1~C5醇的生成有利。采用最小G值法计算得到不同温度、压力、进料氢与CO2摩尔比下体系的平衡组成、醇的平衡收率及CO2和H2的平衡转化率,并讨论了反应条件对反应的影响。此热力学分析可以为评价C1~C5醇合成催化剂的催化效果以及确定CO2加氢合成C1~C5醇的工艺条件提供重要依据。     

四氢噻吩水热裂解反应化学平衡分析

采用乘子法,结合Gibbs自由能最小的概念,计算注蒸汽热采条件下,四氢噻吩水热裂解反应的 平衡组成,分析温度、压力、原料配比等因素对化学平衡的影响。研究结果表明,当水/四氢噻吩摩尔进 料比小于3时,提高进料比、提高反应温度和反应压力有利于脱硫。进料比大于3时,气体产物以CH4, H2S,CO2和H2为主,温度、压力,进料比对平衡组成的影响很小。     

挥发油非平衡相变对脱气影响的定量评价模型

为了定量评价非平衡相变对油气系统脱气的影响和准确确定不同采油速度下油气系统的泡点压力,以亨利模型为基础,考虑挥发油非平衡相变,建立了考虑压降影响的气体溶解度计算模型。利用变压器油和二氧化碳组成的油气系统在不同压降速度下进行脱气实验,分别测量非平衡相变和平衡相变状态下的脱气速度,经计算、拟合得到表征油气系统非平衡性的重量函数,最后计算出不同压降速度时的脱气速度和泡点压力,并定量评价非平衡相变对脱气的影响程度及泡点压力偏离程度。考虑油气系统非平衡相变模型的计算精度高于未考虑非平衡相变的亨利模型,计算结果表明,挥发油藏开发过程中,油气非平衡相变降低了油藏泡点压力,延缓了挥发油脱气进程,压力降落速度和压力降落幅度决定非平衡相变对脱气的影响程度:压力降落幅度越大、压力降落速度越大,非平衡相变对脱气影响越明显,泡点压力越低、脱气速度越小。     

典型单环和双环芳烃加氢热力学分析

考察了典型的单环和双环芳烃加氢反应的热力学,利用热力学数据库软件HSC-Chemistry 4.0对典型芳烃加氢反应过程的热力学进行了讨论,分析了反应过程的可行性。在100～400℃内,苯及其同系物加氢反应的反应自由能变随反应温度的升高近似线性增大,反应平衡常数随反应温度的升高而降低。计算了温度、压力和氢气与芳烃的摩尔比3个因素对苯加氢平衡转化率的影响。在选定反应温度时,提高反应系统的压力和氢气与芳烃的摩尔比,都可使苯加氢生成环己烷的平衡转化率增大。对于萘加氢反应体系,考察了温度和压力对反应体系含氢基平衡组成的影响。热力学计算为选择反应过程的操作参数和条件提供了数据依据,为芳烃加氢催化剂研究和技术开发提供了理论指导。     

醋酸甲酯加氢反应的热力学计算与分析

对醋酸甲酯加氢制乙醇反应体系进行了热力学分析。计算了各独立反应的标准摩尔反应吉布斯自由能,分析了温度、压力、氢气与醋酸甲酯的摩尔比(氢酯比)对反应体系平衡组成的影响以及对醋酸甲酯转化率和乙醇选择性的影响。计算和分析结果表明,各独立反应在423~723 K内的标准摩尔吉布斯自由能均大于0,没有适宜的压力和氢酯比反应将很难进行;较低的温度有利于乙醇的生成和抑制副产物的产生,适宜的温度为423~550 K;在压力低于2.0 MPa时,醋酸甲酯转化率和乙醇选择性均随压力的升高而快速增加,适宜的压力为2.0~3.0 MPa;在氢酯比低于10时,醋酸甲酯转化率和乙醇选择性均随氢酯比的增大而快速增加,适宜的氢酯比为10~20。     

甲醇与丁烯耦合反应制丙烯的热力学研究北大核心CSCD

对甲醇与丁烯耦合反应体系进行了热力学计算,分析了反应温度、压力、甲醇与丁烯摩尔比、水加入量对反应平衡组成的影响。研究了催化剂的孔道、酸性和反应条件对甲醇与丁烯耦合反应中产物分布的影响。实验结果表明,温度对甲醇与丁烯耦合反应的影响最大。压力变化对乙烯含量的影响比对丙烯含量的影响大。适当提高甲醇与丁烯摩尔比有利于提高丙烯的平衡组成。水的加入对丙烯的生成不利,但加入适量的水可延长催化剂的寿命。对催化剂进行Ag改性,适度降低催化剂的酸性可以有效抑制氢转移、环化及芳构化等反应,从而使乙烯和丙烯收率增加。在550℃、0.1 MPa、重时空速为0.55 h^(-1)、甲醇与丁烯摩尔比为1的条件下,采用1.5Ag/HZSM-5催化剂时,丙烯收率最高。     

合成醋酐和醋酸甲酯的化学平衡计算

用热力学的方法研究了醋酐合成中的几个重要反应。计算了反应温度对各反应的化学平衡常数的影响及反应温度、原料配比、压力对平衡转化率和平衡组成的影响。     

MgO改性Ni/γ-Al_2O_3催化剂用于甲烷重整制取合成气研究

采用分步浸渍法制备了不同MgO含量改性的γ-Al2O3载体Ni基催化剂,并利用XRD、H2-TPR对催化剂进行表征。在γ-Al2O3中添加适量的MgO,使得γ-Al2O3表面形成MgAl2O4尖晶石,改善催化剂的反应性能。考察了催化剂MgO添加量,反应温度和压力对甲烷蒸汽重整以及甲烷二氧化碳重整反应的影响,以及原料气CO2/CH4比对甲烷-二氧化碳-水蒸汽三重整制得的合成气的H2/CO比的影响。催化剂最佳的MgO添加量为10%质量分数。在甲烷-水蒸汽-二氧化碳混合重整反应中,当n(H2O)/n(CH4)为1时,n(CO2)/n(CH4)在0.4~0.5之间能得到n(H2)/n(CO)约为2的合成气。     

SO42-/Zr-HMS中孔分子筛的合成及其催化性能

 以十二胺（DDA）作模板剂、正硅酸乙酯为硅源，合成了过渡金属Zr取代的六方中孔分子筛Zr-HMS，进而用H₂SO₄溶液浸渍Zr-HMS而得到SO₄^2-/Zr-HMS中孔分子筛。采用XRD、TG和BET等手段表征了这两种中孔分子筛的结构和酸性，在间歇不锈钢高压反应釜中考察了其萘异丙基化的催化性能, 并考察了SO₄^2-/Zr-HMS制备工艺条件对其萘异丙基化催化性能和结构的影响。结果表明，SO₄^2-/Zr-HMS是一种具有中孔结构的固体超强酸催化剂，在萘的异丙其化反应中具有一定的活性和选择性，其适宜的制备工艺条件为：n(DDA)/n(Si)=0.15，n(Zr)/n(Si)=0.03，n(H₂O)/n(Si)=80，n(EtOH)/n(Si)=8。     

CuZnAlZr整体式催化剂上甲醇氧化重整制氢的研究

制备和筛选出用于甲醇氧化重整制氢的CuZnAlZr整体式催化剂,并考察了水醇比、氧醇比和液体空速等条件对该催化剂上甲醇氧化重整制氢反应的影响,结合对该反应所做的理论计算,得到反应的最佳条件为水醇摩尔比1,氧醇摩尔比0.22,液体空速0.96h-1。     

膜反应器对CO_2甲烷化反应性能的影响

采用水蒸气选择渗透SiO2 复合膜及填充Ru/Al2 O3固定床催化剂 ,构成反应 -分离耦合的膜反应器 ,研究其对CO2 甲烷化反应性能的影响。相同反应条件下与管式固定床反应过程比较 ,膜反应器的转化率最大可提高 11%。通过对膜反应器数学模型的数值解析 ,考察渗透速率与反应速率之比等因素对平衡移动的影响 ,为无机膜的制备及膜反应器的设计提供依据。     

改性CaTi_(0.9)Li_(0.1)O_3上乙烷催化氧化脱氢制乙烯的研究

ＣａＴｉ０９Ｌｉ０１Ｏ３催化剂中添加ＣｅＯ２、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＮｉＯ等金属氧化物可不同程度地改进催化剂性能,其中以ＮｉＯ／ＣａＴｉ０９Ｌｉ０１Ｏ３催化剂性能最佳,乙烯收率在７７５℃比ＣａＴｉ０９Ｌｉ０１Ｏ３作催化剂提高１２２％,适当控制反应条件,可使７７５℃的乙烷转化率达５５２％,乙烯选择性为７３％。ＮｉＯ／ＣａＴｉ０９Ｌｉ０１Ｏ３催化剂的最佳ＮｉＯ含量为３０％,最佳焙烧温度为８００℃,催化剂上乙烷氧化脱氢适宜的反应条件为,反应温度７７５～８００℃,Ｖ（Ｃ２Ｈ６）／Ｖ（Ｏ２）＝１７～２,原料气空速为（２～３）×１０４ｈ－１,原料气中惰性气体含量为２０％～５０％。     

负载磷钨酸催化苯与乙烯液相烷基化

以负载磷钨酸为催化剂 ,考察催化剂预处理温度、反应温度、原料苯中溶解水量、苯烯摩尔比和苯进料质量空速对苯与乙烯液相烷基化反应的影响。实验表明 ,负载磷钨酸的催化活性和预处理温度密切相关 ,在 2 10℃预处理时 ,催化活性最高 ;负载磷钨酸在 14 0℃以上 ,具有很高的催化活性和很好的乙苯选择性。在优化的反应条件下 ,乙烯的转化率为 10 0 % ,乙苯的选择性大于 90 % ,乙基化的选择性大于 98%。     

SDS/正戊醇/水体系的液晶研究

在 2 5℃测定了十二烷基硫酸钠 (SDS) /正戊醇 /水三元体系的相平衡 ,确定了液晶区域的边界范围。在液晶区域内选取一系列样品点 ,用差示扫描量热法 (DSC)和2 HNMR与液晶照片对照 ,研究了该体系的液晶结构特点。结果表明 :在恒定温度下 ,该体系存在着两个液晶区域 ,并且随含水量的增加 ,液晶结构发生变化。当组成固定时 ,体系的液晶相结构随温度升高也发生变化     

Co/ZrO_2/SiO_2催化剂F-T合成反应研究

采用等温积分固定床反应器,在小粒径催化剂、高空速、消除传质作用影响的条件下,对Co/ZrO2/SiO2催化剂上的F-T合成本征反应性能进行了详细考察,结果表明CH4和C2烃的生成活化能较高,导致其偏离Anderson-Schulz-Flory分布规律;在转化率不高的情况下,F-T合成中的CO消耗速率表现出对H2分压的线性依赖关系,而反应总压对CO转化率和产物分布的影响不明显。较高的反应温度和H2分压会促进烯烃的二次加氢反应,从而降低烃生成的链增长因子。H2O的分压过高会造成活性相Co0的氧化,同时抑制F-T反应活性且不利于二次反应的进行。对于以重质烃为目标产物的Co/ZrO2/SiO2催化剂而言,适宜的操作条件为:反应温度483K、V(H2)/V(CO)=2.0和反应压力2.0~3.0MPa。     

丙烯环氧化反应组分在TS-1中吸附行为的分子模拟

 摘要：利用巨正则蒙特卡罗方法研究了钛硅分子筛（TS-1）催化丙烯环氧化反应中丙烯(C3H6)及过氧化氢(H2O2)在TS-1上的吸附行为。计算了压力为400kPa时，不同温度下丙烯和H2O2在TS-1中的吸附量和吸附能；探讨了主体相中不同n(C3H6)/n(H2O2)（进料比）下丙烯和H2O2的混合吸附行为，包括两者的吸附量及吸附位。结果表明，H2O2的吸附量明显高于丙烯；丙烯的吸附量随着温度的升高而降低，而H2O2的吸附量则随着温度升高而增加；H2O2的吸附能也高于丙烯。在混合吸附中，丙烯的吸附量随着进料比的增加而增加，而H2O2吸附量则随着进料比的增加而降低；当n(C3H6)/n(H2O2)=45时，二者在TS-1上的吸附量之比接近1，与两者反应的化学计量比相同，因此确定该反应的最佳进料比为45。还发现，丙烯优先被吸附于TS-1的直孔道和曲折孔道的交叉处，进而吸附于直孔道和曲折孔道中，同时H2O2被逐渐挤出孔道。     

二甲醚自热重整制氢热力学分析及实验

用GIBBS最小自由能法对二甲醚(DME)自热重整制氢过程进行了热力学分析,在绝热条件下计算了反应产物中各组分的体积含量随水醚比(1～6),氧醚比(0.2～0.8)和压力(0.1MPa～0.6MPa)的变化关系。结果表明:H2的体积含量随压力的增加呈降低趋势;在标准大气压下,H2的体积含量随水醚比和氧醚比的增大都呈先增后降低趋势。氧醚比不变的条件下,随着水醚比的增加,CO与CH4的体积含量呈降低趋势,CO2的体积含量呈增加趋势。最后,在自制实验台上进行二甲醚自热重整制氢的实验研究,将该实验结果与热力学分析结果进行了对比分析,结果证明用GIBBS最小自由能法分析得到的H2,CO,CH4和CO2的体积分数随水醚比的变化趋势与实验结果较为一致。