低活化比富微孔炭质天然气吸附剂的制备工艺条件研究

在低活化比[m(KOH)：m(C)=2：1]前提下,以抚顺石油一厂的石油焦为原料,以KOH为主要活化剂,采用分步复合活化工艺,着重考察了原料、活化温度、活化时间、活化助剂及其用量等因素对吸附性能的影响,获得了低活化比下制备高性能天然气吸附剂的优化工艺条件：原料：100-120目石油焦：活化助剂Cy-1用量：m(Cy-1)：m(C)=1：10;预活化条件：320℃保持60min;活化条件：820℃保持90min。按照该条件制备的低活化比粉状吸附剂质量吸附量达到13．5％,重复性较好。     

微波加热在甲烷催化转化过程中的应用

着重介绍了微波加热技术在甲烷各种催化转化途径中的应用,其中包括微波加热催化甲烷氧化偶联反应,微波加热催化甲烷部分氧化制合成气反应,微波加热催化甲烷二氧化碳重整制合成气反应及其它微波加热活化甲烷方式,并对微波加热催化转化甲烷的催化作用机理研究进行了阐述。     

煤催化加氢气化研究进展

煤加氢气化制天然气技术具有工艺路径短、热效率高等优点,其应用基础研究备受关注。但煤中存在部分致密的芳香碳结构,加氢反应性较差,即使在苛刻的反应条件下(~1 000℃、~7 MPa H_2),仍难以转化。通过引入催化剂,进行煤催化加氢气化可在温和的反应条件下实现煤的碳转化率和CH_4收率的同步提高。论述了碱金属(K、Na等)、碱土金属(Ca)和过渡金属(Fe、Co、Ni等)催化剂对模型碳加氢气化的催化作用原理。探讨了反应温度、氢气压力、和碳结构对C-H_2催化反应的影响规律,分析了适用于原煤催化加氢气化的最佳催化剂及工艺条件,并从CH_4和轻质液体焦油等产物生成规律、煤中碳结构随着反应进行的衍变过程等角度,讨论了催化剂分别对煤加氢热解和热解半焦加氢气化的催化作用行为。提出了煤催化加氢气化联产CH_4和轻质液体焦油技术从基础走向应用的进一步研究建议。现有研究结果表明,过渡金属与碱土金属组成的二元催化剂(Fe/Co/Ni-Ca)对煤加氢气化的活性较高。过渡金属元素在反应过程中主要提供C-H_2反应所需的活性氢,并削弱C—C键的键能;碱土金属元素Ca主要促进Fe/Co/Ni的分散,防止其发生硫中毒失活,并增强Fe/Co/Ni与碳之间的相互作用。温度升高一方面为化学键断裂过程提供了更高能量,加速C-H_2反应,另一方面促进催化剂在煤结构中扩散,提升催化剂的供氢和断键效率。升高压力促进了活性氢的供应,同时CH_4浓度得到稀释,反应向生成CH_4的方向移动。以5%Co-1%Ca为催化剂,在850℃、3 MPa H_2反应条件下,30 min内可同时达到90.0%的碳转化率和77.3%的CH_4收率。Co-Ca催化剂在煤加氢热解过程中具有催化解聚和催化加氢的作用,提高焦油和CH_4收率,同时催化剂在煤加氢热解过程中对煤结构产生催化活化作用,使得生成的半焦具有较高的气化活性。煤催化加氢气化的机理研究目前仍处于推测阶段,另外,该技术气化剂、煤种的适应性,催化剂循环利用性能有待进一步阐明。     

加压下La2O3／BaSO4催化剂甲烷氧化偶联反应的研究

研究了La2O3/BaSO4催化剂上甲烷氧化偶联反应的性能。随着压力,反应温度和O2／CH4增加,C2选择性下降。在一定范围内增高CH4空速可以提高C2选择性和C2收率。在0.4MPa,CH4速80000h^-1,780℃,CH4：O2＝8：1的条件下,稳定运转了500h,C2选择性和C2收率分别在62．3％64．6％和11．6％－12．7％之间。XRD分析表明该催化剂的物相基本稳定。     

煤层气发动机CO排放量数值模拟及试验

根据化学反应动力学原理,建立了火花点火武变组分煤层气发动机CO的生成模型,该模型由碳氢燃料高温氧化生成CO以及CO在火焰中及火焰后氧化两部分组成。以MATLAB程序设计语言为应用平台,对CO的瞬时排放量进行了模拟计算,得到了发动机缸内CO的变化规律。同时,计算和分析了煤层气组分变化对CO排放的影响,并与实验结果进行了比较。研究结果证实．所建立的CO排放模型是合理的。理论和试验结果表明,提高煤层气中的甲烷浓度和发动机的负荷有利于降低发动机的CO排放量。     

石英砂介质中甲烷水合物生成过程和相平衡的实验研究

为研究小梯度温度范围内甲烷水合物在石英砂介质中生成过程的热力学和动力学特性,开展了定容条件下273.75K、273.85K、273.95K3种恒温水浴体系的甲烷水合物生成实验。研究结果表明:(1)反应温度越低,釜内甲烷水合物生成过程中反应热释放越快,相比于273.95K的反应体系,273.75K体系的反应釜内首次温度上升值为0.9K,约为273.95K体系的6倍;(2)随反应温度的增加,水合物的生成量和转化率逐渐下降;(3)反应温度越低,甲烷水合过程的前期反应速率越大,气液界面和石英砂表面生成的水合物薄膜阻碍了甲烷气与水之间的进一步传递,使得甲烷的单位消耗速率随反应的进行呈阶梯型递减。通过石英砂介质内甲烷水合物的生成实验,以期为工业上气体水合物的合成、储存与运输提供借鉴。     

甲烷氧化偶联制乙烯研究进展

本文对甲烷氧化偶联制乙烯的研究进展进行了评述。从已取得的成果看,降低催化反应温度,进一步提高催化剂的反应活性和选择性仍是实现甲烷氧化偶联制乙的关键     

煤层气发电与机型选择

煤层气作为一种洁净能源进行发电,可根据开采气体的浓度,选择燃气轮机或燃气内燃机,进行热电联产具有很好的效益。     

功能化纳米SiO2-聚醚砜/BMI-酚醛环氧树脂复合材料的固化动力学与性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）为固化剂、双马来酰亚胺（BMI）和酚醛环氧树脂（F51）为基体、聚醚砜（PES）为增韧剂、硅烷偶联剂KH560功能化纳米SiO₂（KH-SiO₂）为改性剂,采用原位聚合法制备了KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料,并通过非等温DSC确定了复合材料的固化工艺及固化反应动力学。根据Kissinger方程和Ozawa方程求得体系的表观活化能分别为96.03 kJ/mol和99.18 kJ/mol。FTIR测试结果表明:KH-SiO₂改性效果良好,不饱和双键和环氧基特征峰消失,BMI中C=C双键和F51中环氧基在DDM作用下参与了体系的固化反应。SEM结果表明:PES树脂和KH-SiO₂含量适当时,PES树脂和KH-SiO₂在树脂基体中分散均匀,断裂纹不规则杂乱发展,KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料呈韧性断裂。力学性能测试和热失重测试表明:当PES含量为4wt%,KH-SiO₂含量为1.5wt%时,KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为156.23 MPa、4.18 GPa和20.89 kJ/m2,较BMI-F51基体分别提高了49.7%、29.4%和82.8%;KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料的热分解温度为393.1℃,残重率为50%时,分解温度高达523.1℃,耐热性十分优异。KH-SiO₂-PES/BMI-F51复合材料的力学性能和耐热性有了较大提高,为拓展F51及BMI的应用范围提供了一定的理论数据。      

覆盖层氧气消耗通量模型及甲烷氧化能力预测

填埋场覆盖层生物气扩散规律和甲烷氧化能力的评估是甲烷减排研究的重要组成部分。以数值模拟方法分析了氧气在覆盖层中的扩散规律,得到了指数方程形式的氧气扩散模型(R²范围0.8941～0.9975);通过检测有机碳和甲烷浓度变化进一步考察了模拟覆盖层不同深度的甲烷氧化能力,证实了在0.05～0.25 m范围内甲烷氧化活性最高;以Fick定律和轴向扩散模型推导了模拟覆盖层中氧气消耗通量模型,该模型计算得到的氧气消耗通量与覆盖层中微生物甲烷氧化经验方程相比无显著差异;结合以上模型推演出覆盖层甲烷消耗通量模型,与实际检测值相比,预测结果理想(R²=0.9983)。该成果可为揭示填埋场覆盖层生物气扩散规律、强化甲烷氧化能力以及预测甲烷排放提供新的思路和理论依据。