固定床内错流传热——I.床层的温度分布

对固定床中流体与换热管呈错流流动的传热进行了实验研究,并以二维传热模型进行模拟.比较模拟结果与实验测得数据得到如下结论:错流传热影响区域主要在换热管的后方,在前方几乎没有影响;错流传热过程与流体流动方向密切相关,热量传递顺流体流动方向进行,逆流动方向几乎不发生热量传递;随着Reynolds数增大,等温线范围变窄,被加热区宽度变小.拟合关联得到了壁给热系数hw和床层有效导热系数lb的关系式:hwDP/lf=14.77+0.058RePr,l/l=15.14+0.296RePr.     

固载AlCl_3催化甲基三氯硅烷/三甲基氯硅烷再分配反应实验研究

针对有机硅单体二甲基二氯硅烷生产中的副产物—甲基三氯硅烷(—甲)和三甲基氯硅烷(三甲),采用固载 AlCl_3催化剂,在800mm×20mm(内径)的固定床反应器中进行一甲和三甲的再分配反应,制得二甲基二氯硅烷。通过催化剂筛选试验,结果表明以活性炭为载体的固载 AlCl_3催化剂为佳。通过工艺条件实验,确定了在活性炭固载 AlCl_3催化剂上一甲和三甲再分配反应的适宜工艺条件为:反应物摩尔比为1.0.液时空速 LHSV 为0.66 mL/(h·g-cat),反应温度为320℃,得到二甲收率70%左右。该催化剂还表现出一定的催化稳定性。     

EDTA辅助制备高活性费托合成催化剂

费托合成（FTS）对天然气、煤炭和生物质向清洁运输燃料和增值化学品的转化至关重要。传统上,用于FTS的负载型铁催化剂主要是以氧化铝和二氧化硅为载体。然而,金属与载体的相互作用阻碍了活性相碳化铁的形成,使得催化剂活性较低。本文通过乙二胺四乙酸（EDTA）络合浸渍制备了Fe/Al₂O₃催化剂,通过带正电荷的羟基（OH{}_{\mathrm{2}}^{+}）与[Fe(EDTA)]^-配合物阴离子之间的库仑相互作用来提高氧化铝载体上铁物种的分散度。采用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、比表面积（BET）、原位红外（In-situ IR）等手段进行表征分析。结果表明,添加EDTA有助于增强Fe的抗烧结性。在煅烧络合浸渍制备样品的过程中,EDTA可以分解为具有还原性质的有机小分子,将催化剂中的铁物种还原为Fe²⁺,有利于催化剂的还原;更多活性中心增强了催化剂对CO的吸附量。原位红外实验表明,EDTA辅助制备的催化剂更容易富集活性物种,从而提高CO的转化率。调节体系中碱金属钠的含量改善了烃内产物分布。在较低的氢碳比（H₂/CO=1/1）下,EDTA络合制备的Fe-Na/Al₂O₃催化剂显示出高的CO转化率（88.5%）以及最大的C₂~C₄=和C₅~C₁₁选择性,总选择性达71.2%。     

轻烃催化裂解制低碳烯烃反应规律与原料特征化

利用小型固定床实验装置对比研究了轻烃模型化合物的催化裂解性能,从优到劣的顺序依次是正构烯烃、正构烷烃、环烷烃、异构烷烃、芳香烃。正构烷烃、异构烷烃与环烷烃催化裂解的总低碳烯烃收率有较大差别,但是总低碳烯烃选择性却均在56.57%左右。研究了直馏石脑油的催化裂解性能,发现乙丙烯收率和总低碳烯烃收率随反应温度的升高及重时空速的降低而逐渐增大;在反应温度680℃、重时空速4.32 h^-1和水油稀释比0.35的条件下,乙丙烯收率35.87%（质量）,总低碳烯烃收率为41.94%（质量）。针对轻烃催化裂解提出了原料特征化参数KF,它是原料H/C原子比、相对密度与分子量的函数,能较好地表征轻烃原料的催化裂解性能。     

现代煤气化技术及其煤种的适应性分析

结合国内外煤气化技术发展现状与趋势,讨论了煤质特性对气化过程的影响及其在不同气化炉型中的适应性。分析表明,煤种的多样性及气化工艺的选择促进了煤气化技术的快速发展,气流床和流化床代替固定床是煤气化技术发展的必然所趋。在充分认识各类煤气化技术优缺点的基础上,应发挥优势,针对煤种选用炉型,开发具有单炉生产能力高、煤种适应性强、气体成分可调等优势的加压气化技术以及可有效利用煤气高温显热的两段或多段式气化技术。     

高温下改性钙基吸附剂固定床反应器从烟气中捕捉二氧化碳(英文)

Four kinds of Ca-based sorbents were prepared by calcination and hydration reactions using different precursors: calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium acetate monohydrate and calcium oxide. The CO2 absorption capacity of those sorbents was investigated in a fixed-bed reactor in the temperature range of 350-650℃. It was found that all of those sorbents showed higher capacity for CO2 absorption when the operating temperature higher than 450℃. The CaAc2-CaO sorbent showed the highest CO2 absorption capacity of 299mg·g-1. The morphology of those sorbents was examined by scanning electron microscope (SEM), and the changes of composition before and after carbonation were also determined by X-ray diffraction (XRD). Results indicated that those sorbents have the similar chemical compositions and crystalline phases before carbonation reaction [mainly Ca(OH)2], and CaCO3 is the main component after carbonation reaction. The SEM morphology shows clearly that the sorbent pores were filled with reaction products after carbonation reaction, and became much denser than before. The N2 adsorption-desorption isotherms indicated that the CaAc2-CaO and CaCO3-CaO sorbents have higher specific surface area, larger pore volume and appropriate pore size distribution than that of CaO-CaO and Ca(OH)2-CaO.     

Synthesis gas production by steam reforming of ethanol

A two-layer fixed-bed catalytic reactor for syngas production by steam reforming of ethanol has been proposed. In the reactor, ethanol is first converted to a mixture of methane, carbon oxides and hydrogen over a Pd-based catalyst and then this mixture is converted to syngas over a Ni-based catalyst for methane steam reforming. It has been shown that the use of the two-layer fixed-bed reactor prevents coke formation and provides the syngas yield closed to equilibrium.     

煤红外快速热解过程中床层对二次反应的影响

针对煤快速热解研究中样品添加量少(mg级)、焦油收集难等问题,本研究利用压片法制备微薄厚度(mm级)的煤层,并采用红外加热装置考察大添加量(g级)、微薄煤层的快速热解特性。对比堆积煤样和不同煤压片厚度(1.5~3 mm)与个数(1~2)的压片煤样热解特性发现,压片煤层热解过程的二次反应受到明显抑制,焦油产率急剧增加,在1000℃时达9.96%,为格金分析的1.5倍,实现油气产量的同步增长。模拟蒸馏分析发现,堆积状态下焦油以沥青质为主,而微薄煤层制焦油含大量轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油。GC-MS和FTIR分析表明,随煤层厚度和个数的减少,焦油组分和含量提高,芳香烃类和含氧官能团吸收增加,进一步验证煤快速热解过程中煤层厚度对焦油产率和品质的影响,揭示在二次反应充分抑制下煤高温热解的初级反应特性。     

多壁碳纳米管负载FeS2的制备及脱汞性能分析

采用硝酸铁与硫脲在溶剂热反应条件下制备FeS₂,利用物理浸渍法将FeS₂负载至多壁碳纳米管（MWCNTs）上,借助扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X光电子能谱（XPS）等分析测试手段对制备样品的结构特性进行探究,通过固定床反应器研究模拟烟气氛围下吸附剂对烟气中单质汞的吸附特性。实验考察了不同FeS₂负载量、烟气初始汞浓度、床层温度以及O₂、NO和SO₂对吸附剂脱汞效率的影响。结果表明,制备出的FeS₂分散性较好,呈球状晶体,表面均匀覆盖着MWCNTs,成团簇状。当负载量为10%、反应温度为70℃时,FeS₂/MWCNTs的吸附效果最好,最高脱除效率能达到100%,60min后脱除效率仍有80.3%。TPD脱附曲线和XPS分析结果进一步表明烟气中的Hg⁰被氧化成Hg²⁺以HgS的形式附着在吸附剂表面,证实吸附剂以化学吸附为主。此外,汞脱除效率随初始汞浓度的增加而降低,汞吸附容量却随之增加,60min最高能达到5.1μg/g。酸性气体NO和SO₂的存在,占据了吸附剂表面的活性点位,不利于Hg⁰的吸附,但低浓度NO对吸附剂的整体效果影响不大,抗NO性能较好。