生物质在高频耦合等离子体中的热解气化研究

采用高频电容耦合等离子体热解技术对生物质原料进行了热解气化试验，研究气体产物产率、成分随反应条件的变化规律。反应在3000-8000Pa的真空范围内进行，热解温度为1000～2000K。该技术可大幅度提高生物质气的热值及产率，本试验中产气率达到了66％以上，并且还有提高的潜力。     

煤地下气化低效的化学反应工程根源：滞留层及通道中的传质与反应

煤地下气化技术历经国内外一百多年的实验室研究和大量现场试验仍然存在产率低等关键问题。虽然一些文献认为该技术是未来煤炭利用技术的发展方向,但其至今仍未实现工业应用的现象说明其本身存在尚未被充分关注的关键科学（卡脖子）问题。本文从化学反应工程基本原理出发分析该技术涉及的关键传质与反应过程,并与现代大型地上煤气化技术对比,探讨其工业应用技术挑战的科学根源。     

合成气燃气轮机燃烧室的试验研究

对某分管型燃气轮机燃烧室及其两个用于燃烧中热值合成气的改造方案在中压全尺寸试验台上进行了考核和实验研究。试验采用的等容积流率模化准则,即采用与真实燃烧室相同的尺寸、燃料、过量空气系数以及燃料和空气进口温度,而空气的总压和流量以及燃料的流量取为真实参数的1/6。试验结果表明2个改造方案的性能参数,包括燃烧效率、总压损失、出口温度分布、火焰筒壁面温度分布和火焰的稳定性(贫燃料熄火极限)都能够满足设计要求。此外,与原型燃烧室燃烧轻柴油的工况相比,2个改造方案在燃烧合成气时燃烧室主燃区的火焰筒壁面温度升高,而燃烧室的NOx排放大大降低,火焰的稳定性得到明显改善。因此保持火焰筒开孔规律不变,增大气体燃料喷射孔面积并增强旋流对燃烧室进行改造,使其能够高效洁净地燃烧中热值合成气,该方法是可行的。     

串行流化床生物质气化制取合成气试验研究

串行流化床气化是一种崭新的气化技术,可将气化和燃烧过程分隔开,气化反应器和燃烧反应器之间依靠惰性固体载热体进行热量传递。以水蒸气为气化介质,在小型串行流化床试验装置上进行生物质气化制取合成气的试验研究,探讨气化反应器温度T、水蒸气与生物质比率S/B对气化结果的影响。试验结果表明,燃烧反应器内燃烧烟气不会串混至气化反应器,该气化技术能够稳定连续地从气化反应器获得不含N2的高品质合成气。随着气化反应器温度的提高,合成气中j(H2)/j(CO)减小,合成气产率增加,热值降低,总碳转换率先升高而后保持不变。随着S/B的增大,合成气产率和总碳转换率均先升高而后降低,S/B的最佳值为1.4。在试验阶段获得的最高合成气产率为1.87 m3/kg,合成气热值为13.20 MJ/m3,总碳转化率为91%。     

煤制合成气脱砷技术及净化剂的研究开发

本文介绍了煤制合成气脱砷技术及脱砷剂的开发及工业应用结果。试验表明, TAS-02 型脱砷剂适用于高水汽比、高CO水煤气气氛的脱砷净化, 稳定性良好, 有较高的砷容和脱砷净化效果。     

活性炭催化热解纤维素协同制备酚类和合成气

苯酚和合成气均为工业生产中重要的基础化工原料。以自制的活性炭为催化剂,以纤维素为原料实现了催化热解液相产物中苯酚和气相产物中CO的同时富集。实验发现,生物质灰分中的钾、热解过程中催化剂/纤维素质量比和热解温度均对气液相产物的品质有着不同程度的影响。研究表明：钾的存在不利于热解产物品质的提高。钾虽然提高了生物油中苯酚的富集度,但降低了实际产率。而热解气中CO的浓度和产率均下降。对催化热解条件的研究表明热解温度450℃,催化剂比例为1∶1时可获得最佳的热解产物。此时,生物油中酚类物质占可检测有机物相对含量的62.31%,其中苯酚为45.37%,产率为1.78%（质量）。热解气中CO的浓度和产率分别为69.21%（体积）和 169.95 ml/g,热值为12.93 MJ/m³。     

气相色谱法测定合成气制烯烃水相产物中低碳醇、醛、酮、酸化合物

采用气相色谱法建立了合成气制烯烃(SGTO)水相产物中低碳醇、醛、酮、酸的测定方法,对分离条件进行优化,使用标准试样测定了线性范围和工作曲线,考察了方法的精密度和准确度,并采用该方法对SGTO实际水相产物中低碳醇、醛、酮、酸进行了测定。实验结果表明,在一定质量浓度范围内,低碳醇、醛、酮、酸各组分均呈现良好的线性关系,相关系数大于0.99。标样的回收率在93.4%~109.8%之间,6次重复测定的相对标准偏差小于3.9%。SGTO实际水相产物中低碳(C1~6)醇、醛、酮、酸的分析结果表明,SGTO实际水相产物中低碳(C1~6)醇、醛、酮、酸的总含量(w)在1.5%~3.0%之间;其中,乙醇的含量最高,丙酮其次。     

Infrared studies of reaction of ethylene with syngas on Ni/SiO2

Ni/SiO₂, a methanation catalyst, has been shown to exhibit CO insertion activity. In situ infrared studies of CO/H₂ and C₂H₄/CO/H₂ reactions on Ni/SiO₂ show that carbonylation of Ni/SiO₂ to Ni(CO)₄ leads to an inhibition of methanation in CO hydrogenation but an enhancement of formation of propionaldehyde in the C₂H₄/CO/H₂ reaction.     

Gasoline-range hydrocarbon synthesis over Co/SiO2/HZSM-5 catalyst with CO2-containing syngas

Selective synthesis of gasoline-range hydrocarbons (C₅-C₁₂) was investigated in a fixed-bed micro reactor using two series of CO₂-containing syngas with various mole CO₂/(CO + CO₂) and H₂/(CO + CO₂) ratios, where Fischer-Tropsch synthesis(FTS) and in situ hydrocracking/hydroisomerization were performed over bifunctional Co/SiO₂/HZSM-5 catalyst. CO₂ was converted at 0.15-0.55 of CO₂/(CO + CO₂) ratio under H₂-rich condition (H₂/(CO + CO₂) = 2.0), highest conversion of 20.3% at 0.42. Further increasing CO₂ content decreased CO₂ conversion and quite amount of CO₂ acted as diluting component. For the syngas with low H₂ content or H₂/(CO + CO₂) ratio(< 1.85, H₂/CO = 2.0), the competitive adsorption of CO, H₂ and CO₂ resulted in low CO, CO₂ and total carbon conversion, which was 57.9%, 12.7% and 31.4% respectively at 0.74 of H₂/(CO + CO₂) ratio(H₂/CO/CO₂/N₂ = 40.8/20.4/34.8/4). FTS results indicated that high H₂ content and proper H₂/(CO + CO₂) ratio were favorable for the conversion of CO₂-containing syngas. More than 45% selectivity to gasoline-range hydrocarbons including isoparaffins was obtained under the two series of syngas. It was also tested that the catalytic activity of Co/SiO₂/HZSM-5 kept stable under CO₂-containing syngas(< 7.5%). And the quick catalytic deactivation under high CO₂ containing syngas(H₂/CO/CO₂/N₂ = 45.3/23.2/27.1/3.06) was due to carbon deposition and pore blockage by heavy hydrocarbon, tested by thermal gravimetry, N₂ physisorption and scanning electron microscopy(SEM).     

Higher alcohol and paraffin synthesis on cobalt based catalysts: Comparison of mechanistic aspects

Syngas reaction mechanism studies on cobalt based catalysts suggested that the CO dissociation step and the (alcohol and/or hydrocarbon) chain growth can be well mimicked by CO disproportionation and temperature programmed desorption (TPD) of acetaldehyde. Correlation between C₂₊ hydrocarbon selectivity and CO disproportionation on the one hand, C₂₊ alcohol selectivity and TPD after acetaldehyde adsorption on the other hand could be evidenced.