微波处理后石油焦水蒸气气化特性的研究

采用热天平考察了1 000~1 150 ℃、30%~100%水蒸气分压下微波处理后石油焦气化动力学特性,并采用四种动力学模型对气化反应速率曲线进行了拟合。结果表明,微波处理后石油焦水蒸气气化反应速率随着微波照射时间、功率、温度的减小而增加,随着水蒸气分压的增加而增加;微波处理后石油焦在1 100 ℃时水蒸气气化反应速率随着转化率的增加先增加后减小,在转化率为20%左右出现最大值,且不随微波处理条件和水蒸气分压的变化而改变,但随着气化温度的升高气化反应速率最大值提前出现。正态分布函数模型能够准确的拟合不同温度下微波处理后石油焦水蒸气气化反应速率随转化率的变化,相关系数均在0.97以上。     

煤中灰含量对气化反应活性的影响

本文分别以H_2O(g)、CO_2为气化剂,在固定床反应器中对沈北、大同、晋城煤进行了各种条件的气化实验。比较了在不同温度、压力及不同灰含量下各种煤焦的气化反应活性。实验结果表明,随气化温度、压力提高,各煤焦的气化反应活性均相应提高。脱灰后的大同、晋城煤焦的反应活性明显增加;沈北煤焦则是:随脱灰程度加深,其气化反应活性先降低而后增加。各煤焦水蒸汽气化反应的气相组成亦随温度的变化而变化。沈北、大同、晋城原煤焦水蒸汽气化反应的表观活化能分别为71.77kJ/mol,104.25kJ/mol,157.00kJ/mol。     

煤炭地下气化反应动力学特性的研究

煤炭地下气化过程中，高温的碳与二氧化碳和水蒸气发生的非均相反应决定了出口煤气的组分和热值。鉴于此，在煤焦与CO2和H2O（g)反应活性实验的基础上，研究了唐山刘庄煤焦与CO2和H2O（g)气化反应的动力学特性，确定了其化反应的速率表达式，得出其反应活化能分别为140．41kJ/mol和171．53kJ/mol。实验结果表明，还原带温度在1000℃-1100℃时，CO2具有较高的还原主;温度达1000℃时，H2O（g)分解可视为不可逆反应，且生成CO的反应速率明显大于生成CO2的反应速率，出口煤气组成中CO的浓度为CO2的7倍多，在上述工作的基础上，建立了“收缩反应核”模型，并分析了多相化学反应速度与温度的关系。     

松木屑与褐煤共气化的TG-FTIR实验研究

利用TG-FTIR对松木屑、褐煤及其混合物的共气化过程及气化产物进行了分析，研究了掺混比例、升温速率以及反应气氛对共气化过程的影响。结果表明，松木屑加入后提高了试样的反应活性，随松木屑比例增加，气化失重速率逐渐降低，CO的开始析出温度及析出峰面积A_CO呈降低趋势；较低的升温速率有利于CO和CH₄的析出，随着升温速率的增加，DTG曲线向高温侧移动，最大失重速率显著增加，褐煤热解对应的峰逐渐消失；CO₂气氛对挥发分析出阶段的失重行为影响不明显；空气气氛时挥发分析出阶段的两个失重峰分别对应挥发分的燃烧和固定碳燃烧，该气氛下没有明显的焦炭气化阶段。     

焦炭溶损反应动力学及其模型研究

利用未反应核收缩模型对高炉焦炭与CO2的反应动力学进行了研究，建立了以可测参数（R）表达的焦炭与CO2的反应动力学关系式。并对反应速率常数和有效扩散系数、表观反应活化能和有效扩散活化能及反应过程中各步骤阻力进行了分析。结果表明，（1）焦炭与CO2的反应符合未反应核收缩模型。（2）反应的表观活化能Ea=124.5kJ/mol，有效扩散活化能ED=642.4 kJ/mol；界面化学反应的阻力随反应温度升高而增加；残余灰层内的内扩散传质阻力相对比例随温度升高而下降。（3）焦炭溶损反应在低温区主要受内扩散控制，随着温度升高，反应由外扩散、化学反应和内扩散三步控制；当进入高温区，反应进行一段时间后主要受内扩散控制。     

CO2气氛下生物焦气化反应动力学参数的实验研究：Ⅰ.活化能

利用热重分析仪在750~1 000 ℃对四种生物质进行了CO₂等温气化实验。结果表明,各生物质焦的气化反应性随气化温度的升高而增加。用碳转化率为20%时的瞬时气化反应速率r_0.2对反应速率r进行无量纲化,发现在实验温度范围内,各焦炭的无量纲气化反应速率-碳转化率曲线均存在两种变化趋势。利用等转化率法求取了四种生物焦在碳转化率达到20%后的气化反应活化能,发现同一种焦炭的气化反应活化能受碳转化率的影响较小,而不同种类焦炭的活化能主要受到焦中无机矿物成分的影响。各焦炭的活化能与焦中碱金属含量与固定碳含量的比值W_C/W_FC存在近似的线性关系：E=233.9-1 005.7×（W_C/W_FC）。若忽略催化效应的影响,焦炭本征气化反应的活化能趋于某一定值,约为234 kJ/mol。     

石油焦水蒸气气化反应特性

在常压，900 ℃～1 050 ℃，20％～100％水蒸气分压范围内，在热天平上研究了两种石油焦的气化反应特性。实验表明，在水蒸气气氛下石油焦具有较好的气化反应活性，气化过程中反应速率R＝dx/dt在转化率0.2附近有一最大值，而比气化反应速率M=dx/dt/(1-x)则处于单调递增状态。通过对石油焦气化过程中有效比表面积随碳转化率变化的实验表明，以实际碳基为基准的有效比表面积Se随反应的进行不断增大，M和Se的变化趋势相同。     

钙基废弃物对生物质吸附增强式气化制氢特性的影响研究

为了提高生物质气化制氢效率，综合利用工业固废资源，利用钙基废弃物——电石渣作为CO₂吸附剂，在两段式固定床上探究了钙基废弃物的添加量、反应温度对生物质气化制氢特性的影响，着重研究了吸附剂在实际应用中的循环吸附性能，并以此探讨了电石渣对生物质吸附增强气化的影响机制。结果表明，随着电石渣添加量的逐渐增加，H₂产量和含量都呈现出增加的趋势。而随着温度的升高，H₂产量和含量先增加后减小。当CaO/C物质的量比为1，重整段温度为700℃时，气体产物中的H₂产量和含量为154.34 m L/g(生物质)和26.76%，获得最大值。当电石渣循环次数小于5时，H₂的含量和产量相较于初次反应都有所增加。     

高碳转化率下热解神府煤焦CO2高温气化反应性

用热天平等温热重法研究了6种不同热解速率和热解终温的神府煤焦在反应温度1200℃～1400℃的CO2气化反应性。研究了高碳转化率下，反应温度、热解终温和热解速率对快速和慢速热解焦高温反应性的影响。结果表明，快速热解焦比慢速热解焦的反应性好；随气化温度的提高，煤焦反应性的总体趋势增强，反应温度1300℃～1400℃时，3种快速热解焦的反应速率出现重叠；碳转化率为90%～98%时，慢速和快速热解焦的平均表观活化能为59.64kJ/mol～105.92kJ/mol和34.47kJ/mol～40.87kJ/mol，且气化反应以扩散控制步骤为主。     

沼气中CO2的甲烷化反应及反应器研究

本文采用计算流体力学方法建立了以沼气为原料气的CO₂甲烷化反应器模型，通过多物理场耦合求解获得了不同反应条件下甲烷化反应器内的温度分布和反应速率等数据，考察了反应温度、压力、流速等对甲烷化反应的影响。研究结果表明，提高反应温度和压力有利于提高CO₂甲烷化反应速率和生产效率，但在相同装填量的催化剂床层CO₂的出口转化率降低。以Al₂O₃为载体的Ni催化剂，在床层直径小于25 mm时，恒壁温条件下床层内外温差为3.1℃。综合热力学和动力学两方面的影响，以沼气为原料的CO₂甲烷化反应温度应以300～400℃为宜。在300℃,1.0 MPa的反应条件下，反应停留时间大于257.6 s可达到高于98%的CO₂转化率。     

CO在超临界水中的转化以及碱性钾盐的影响

构建了CO高压溶解的进气系统，在连续式反应系统中对超临界水条件下CO的转化规律进行了研究；针对生物质超临界水气化中钾盐的多样性，选择KHCO₃、K₂CO₃和KOH等三种钾盐成分，研究了它们在不同工艺条件（450-600℃、23-29 MPa、停留时间3-6 s）下对超临界水中水煤气转化过程的影响。结果表明，在无催化条件下，提高反应温度、延长停留时间均提高了CO的转化率，而压力对其影响在低压下（23-25 MPa）比较大，高压下（25-29 MPa）比较小，水煤气转化的反应动力学方程为k=10^3.75×exp（-0.66×10⁵/RT）（s^-1）。碱性钾盐均能显著提高CO转化率，其催化促进程度从大到小依次为：KHCO₃>K₂CO₃>KOH。添加碱性钾盐时，提高反应温度、延长停留时间均提高CO转化率，而压力的影响比较复杂。碱性盐对水煤气转化反应的催化是通过草酸盐（HC₂O₄^-）和甲酸盐（HCOO^-）作为中间产物进行的。     

生物质空气－水蒸气气化制取合成气热力学分析

基于Gibbs自由能最小化原理，计算了包括H2O(l)和C(s)在内的，生物质空气 水蒸气气化体系热力学平衡，对比分析了常压气化和加压气化的特点，通过回归分析得到了不同压力下，气化产物中可燃气体分率最高时的水蒸气/生物质质量比（S/B，Steam to Biomass Ratio）与空气当量比（ER，Equivalence Ratio）的关系曲线，为探讨适于制取合成气的气化工艺和条件提供初步的理论指导。研究表明，相对于常压气化，加压气化体系的平衡温度较高，平衡状态下可燃气体分数较低，但CH4含量明显增加；一定温度和当量比下，加压气化使得气化产物中可燃气体分数达到最高所对应的S/B比增大，即需要消耗更多水蒸气；通过调节S/B比，可以比较方便地控制产物中H2和CO的比例。以常压为例，T=1173K，S/B=0.17时，气化产物中H2/CO约为1.1∶1，而S/B=1.02时，气化产物中H2/CO约为2∶1；不同压力下最佳S/B比和ER有很好的线性关系，温度为1173K时，最佳S/B比与压力及ER〖的关系为S/B=－1.48×ER－4.49 E×10－5×p2 + 5.83 E×10－3×p + 0.32。     

高变质程度无烟煤热天平二氧化碳加压催化气化动力学——热天平等温热重法

以碳酸钠为催化剂，在加压下用热天平等温热重法研究了四种高变质程度无烟煤（挥发分Vad=2.69%~4.35%）二氧化碳催化气化反应动力学，考察了0.101MPa~3MPa对二氧化碳催化气化反应的影响。结果表明，压力大于2.0MPa，增大压力不再加快反应速率。在2.0MPa、750℃~950℃测定实验无烟煤的转化率与时间的关系，用缩芯模型进行较好地拟合。按反应速率常数判定煤样活性大小顺序为：永安丰筛煤>永安加筛煤>永定煤>上京煤，活化能为： 157.21kJ/mol~185.89kJ/mol，要比相同煤种常压二氧化碳催化气化时具有更大的反应速率常数、 活化能和指前因子。 850℃及较低压力 0.101MPa~2.0MPa下，给出永安加筛煤气化动力学方程中的压力修正指数为0.34744，与文献报道一致。     

Phase separation of the reaction system induced by CO2 and conversion enhancement for the esterification of acetic acid with ethanol in ionic liquid

The effect of CO2 on the phase behavior of the reaction system and equilibrium conversion for esterification of acetic acid and ethanol in ionic liquid (1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulfate, [bmim][HSO4]) was studied at 60.0 degrees C up to 15 MPa. It was demonstrated that there was only one phase in the reaction system in the absence of CO2. The reaction system underwent two-phase-->three-phase-->two-phase transitions with increasing pressure. The pressure of CO2 or the phase behavior of the system affected the equilibrium conversion of the reaction markedly. As the pressure was less than 3.5 MPa, there were two phases in the system, and the equilibrium conversion increased as pressure was increased. In the pressure range of 3.5-9.5 MPa, there existed three phases, and the equilibrium conversion increased more rapidly with increasing pressure. As the pressure was higher than 9.5 MPa, the reaction system entered another two-phase region and the equilibrium conversion was nearly independent of pressure. The total equilibrium conversion was 64% without CO2 and could be as high as 80% as pressure was higher than 9.0 MPa. The apparent equilibrium constants (K(x)) in different phases were also determined, showing that the K(x) in the middle phase or top phase was much greater than that in the bottom phase.     

超临界甲醇降解对苯二甲酸丁二酯的研究

作为一种综合性能优良的新型工程塑料,对苯二甲酸丁二酯(PBT)工程塑料及其各种合金在全球范围内已经广泛用于电子电气、汽车、机械及民用等各个领域,而中国是其中需求量最大的国家．     

气流床粉煤气化的Gibbs自由能最小化模拟

用Gibbs自由能最小化方法对粉煤气化过程进行了热力学平衡分析。对一混合煤种，在3.0 MPa和气化温度限制在1 200 ℃～1 450 ℃时，研究了氧-煤比、蒸气-煤比对气化炉出口气体组成、温度和有效气产率的影响，并由此确定了可行的操作域是氧-煤比545m3/t～605 m3/t、蒸气-煤比为152.64 kg/t～313.92 kg/t及其对应的工艺指标。从操作域中选择有代表性的工艺条件为氧-煤比578 m3/t、蒸气-煤比为187 kg/t，对应的气化炉出口温度1 358 ℃，CO+H2干基体积分数为91.5%，有效气产率为2.123(CO+H2)m3/kg。同时，研究了碳转化率和热损失对气化工艺指标的影响，其影响是显著的。     

固定床反应器中添加CO2对费托合成反应的影响

用固定床反应器研究了Fe-Mn催化剂上原料气中添加CO2对费托合成反应的影响.结果表明,在533K与反应总压为1.50MPa时,大量CO2的添加使得生成CO2的选择性迅速降低,烃的生成速率降低,烃的收率也有所降低,产物向轻组分方向偏移,有机含氧化合物的生成速率降低;在593K与合成气(H2 CO)分压为1.50MPa时,随着CO2分压的增加,CO消耗速率变化不大,而烃的生成速率缓慢升高,烃的收率有所升高,CO2的生成速率缓慢降低,H2O的生成速率明显加快.由于CO2的添加,促使水煤气变换反应向逆反应方向进行,降低了催化剂表面氢物种浓度,抑制了加氢反应,低碳烃的烯/烷比有所增大,同时提高了重质烃的选择性,且随着CO2分压的增加,有机含氧化合物的生成速率呈上升的趋势.     

酶促合成油酸香茅醇酯的超临界连续反应-分离过程

将固定床动态酶促反应过程和超临界二氧化碳萃取分离过程相耦合,设计并建立了一套超临界相反应分离一体化的实验装置。在该装置上初步考察了反应压力和温度对脂肪酶催化油酸甲酯和外消旋香茅醇酯交换反应的影响。结果表明,我们所建立的反应装置能有效地实现反应分离一体化过程;当体系压力接近二氧化碳的临界压力时反应速率最高;9MPa压力下反应温度为328K时反应转化率最高,而在14MPa压力下反应转化率在308K～328K之间随着温度的升高而增大。     

Ab initio kinetics for the unimolecular reaction C6H5OH --> CO + C5H6

The unimolecular decomposition of C(6)H(5)OH on its singlet-state potential energy surface has been studied at the G2M//B3LYP/6-311G(d,p) level of theory. The result shows that the most favorable reaction channel involves the isomerization and decomposition of phenol via 2,4-cyclohexadienone and other low-lying isomers prior to the fragmentation process, producing cyclo-C(5)H(6) + CO as major products, supporting the earlier assumption of the important role of the 2,4-cyclohexadienone intermediate. The rate constant predicted by the microcanonical RRKM theory in the temperature range 800-2000 K at 1 Torr--100 atm of Ar pressure for CO production agrees very well with available experimental data in the temperature range studied. The rate constants for the production of CO and the H atom by O-H dissociation at atmospheric Ar pressure can be represented by k(CO) = 8.62 x 10(15) T(-0.61) exp(-37,300/T) s(-1) and k(H) = 1.01 x 10(71) T(-15.92) exp(-62,800/T) s(-1). The latter process is strongly P-dependent above 1000 K; its high- and low-pressure limits are given.