高温鼓泡流化床流体动力学特性

流化床催化反应过程、煤的流化床燃烧与气化等多种流化床工业应用都涉及高温操作。文中结合研究结果 ,综述了温度对最小流化速度、最小流化空隙率、床层膨胀比和气泡直径的影响。在前人研究的基础上 ,对今后高温流化床的基础研究提出了建议     

气液固逆流三相湍动床局部相含率的分布

应用微电导探针测试技术,对聚乙烯颗粒(dp=4.01 mm,sρ=926 kg.m-3)为固相,水、质量分数0.05%和0.2%羧甲基纤维素钠(SCMC)水溶液为液相,空气为气相的逆流三相湍动床的各相局部含率进行了同时测定,获得了720套局部相含率实验数据。在表观气速Ug等于Ug3(颗粒在轴向均匀分布时的表观气速)时实验发现,局部固含率(εs)呈现床中心处小,床壁处大的分布规律,且在r/R=0.75~0.90范围内有极大值,极大值出现的范围与传统流化床相比增大;局部气含率(gε)呈现床中心处最大,床壁处最小的分布规律,与传统流化床相比,gε在径向上的非均匀性分布愈加明显。另外,建立了局部含率与操作条件、流体物性及径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好。     

惰性气氛下CaSO4热分解动力学机理的研究

在升温速率为5～20K／min的条件下采用综合热分析仪对平均粒径为8．934μm的CaSO4颗粒的分解进行研究。对于N2气氛中不同升温速率下CaSO4的热分解,采用没有任何假设或近似处理的动力学积分式和精确度很高的温度积分近似式,迭代计算得到了不同机理函数所对应的动力学参数。将升温速率外推为零,得到了理论上系统处于热平衡状态下的活化能和指前因子。同时,应用双外推法,在没有假定机理函数的情况下,得到了CaSO4分解的活化能随转化率的变化规律,将转化率外推为零,得到了理论上新物相形成时的活化能（992．15kJ／mol）。将热平衡状态下的活化能与新物相形成时的活化能相比较,确定了Nz气氛下CaSO4分解机理最可能是成核与生长机理。     

粒径及声场对SiO2超细颗粒流化行为的影响

采用内径为56 mm的玻璃管流化床,考察了平均粒径分别为5~10 nm(1#), 0.5 mm(2#)及10 mm(3#)的SiO2超细颗粒在无声场及声场存在下的流化行为. 无声场时,1#和2#颗粒可在较高的气速下形成稳定聚团,单位质量颗粒团间作用力与原生颗粒相比显著下降,因而可实现稳定的聚团流化,3#颗粒因颗粒间粘性力较大,无法实现稳定流化. 40~60 Hz的声场对3种超细颗粒的流化行为均可起到一定的改善作用,在此频率范围外,声场的作用不明显. 提高声压级,可以使1#和2#颗粒团发生一定程度的破碎,聚团尺寸减小,最小流化速度降低. 在实验范围内,添加声场无法使3#颗粒实现稳定流化.     

生物质热解与热解油精制

生物质是人类的第四大能源来源,同时也是绿色可再生资源。热解是生物质最重要的热化学转化方式,包括慢速热解和快速热解,后者是目前研究的重点,主要得到生物油产品。本文中介绍了热解原理和原料性质、温度、加热速率、停留时间及矿物质对热解的影响,综述了热解反应器的性能,并重点介绍了循环流化床和自由落下床两种反应器,讨论了热解催化剂和热解油精制方式(包括催化加氢和催化裂解),最后预测了生物质热解研究的发展趋势。     

活性炭活化机理与再生研究进展

对活性炭制备的活化机理和再生进行了综述,探讨了水蒸气活化、二氧化碳活化、氯化锌活化、磷酸活化和氢氧化钾活化的活化机理,重点阐述了木质废弃物和城市污水污泥等固体废弃物为原料制备活性炭,介绍了几种活性炭再生的主要方法:热再生法、化学药品再生法、超临界萃取再生法和生物再生法等。最后介绍了活性炭未来的研究方向。     

煤/钙基载氧体化学链燃烧操作参数分析

化学链燃烧作为一种新颖的燃烧技术,在化石燃料燃烧释放能量的同时能够有效分离CO2。今以CO2为气化剂气化煤炭,基于Aspen Plus流程模拟软件,研究了煤/钙基载氧体化学链燃烧过程。结果表明,以CO2为煤气化剂,各反应器含水分少,可减少热损失。CaSO4载氧体具有载氧能力大以及反应活性良好等优点。气化炉中CO+H2含量随二氧化碳煤比增大逐渐增加后下降;随温度升高其含量先增加,后趋于平稳。燃料反应器中CO2+H2O含量随载氧体煤比增大,呈现先增大后减小的趋势;随温度升高其含量逐渐下降。空气反应器中CaSO4含量随空载比增大先增加后趋于平稳,随温度升高其含量趋于平稳后下降。气化炉中硫化物和氮化物含量随温度升高而下降,而燃料反应器和空气反应器中硫化物含量随温度升高增加趋势明显,氮化物含量变化不明显。最后确定了关键反应器操作参数:气化炉的二氧化碳煤比为1.8;燃料反应器的载氧体煤比为4.5;空气反应器的空载比为10.5和三反应器的操作温度分别为950、1000和1100℃。     

新型膜流化床内镍/氧化铝催化剂颗粒流化特性的研究

在内径为53 mm,高800 mm的流化床冷模装置中安装两根垂直管束模拟透氢钯膜组件,研究膜流化床制氢装置的流动特性.以镍/氧化铝催化剂为实验颗粒,空气为流化介质,在0～0.14m.s-1气速范围内考察了膜管对压力脉动、床层轴向密度分布等因素的影响.结果表明,流化床中加入膜管内构件后床层的压力脉动降低,床层密度增加,说...     

M-N-C阴极催化剂的制备及其在微生物燃料电池中的应用

以聚苯胺和硝酸盐为前驱体,采用热处理法制备了M-N-C(M=Fe,Co)材料,并将其作为厌氧流化床微生物燃料电池(AFBMFC)阴极催化剂。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对催化剂进行晶型结构和表面形貌的表征。采用循环伏安法(CV)对催化剂的电化学性能进行考察,并应用于AFBMFC,考察了其对电池产电性能的影响。结果表明,使用Fe-N-C催化剂的微生物燃料电池稳定运行时,开路电压达到636.0 mV,功率密度达到166.82 mW·m-2,比使用Pt/C催化剂的微生物燃料电池的功率密度提高10%。表明Fe-N-C催化剂用做微生物燃料电池阴极催化剂具有潜在的应用前景。     

煤“一步法”制天然气催化剂

在固定床反应器中,以水蒸气为气化介质,考察了"一步法"煤制天然气K-Fe甲烷化催化剂的催化活性及稳定性,研究了反应动力学,并且考察了不同煤种对煤催化甲烷化的影响。在650℃、2 MPa下,K15Fe10Ca5对于煤气化及甲烷化均具有良好催化活性。XRD分析表明,活性组分K与Fe之间相互作用,形成的K6Fe2O5促进了煤气化及甲烷化反应。Ca助剂的引入抑制了活性组分与煤中矿物质的结合,同时吸收了煤焦释放出的含硫气体,提高了催化剂的活性。在5次循环实验过程中,CH4产率保持稳定,表明催化剂有较高的稳定性。修正随机孔模型很好地描述了K15Fe10Ca5催化神木煤焦甲烷化的行为,其中界面反应为控制步骤。煤中挥发分、灰分及含硫量等因素都会影响最终的产率。