熔融盐对生物质粗燃气的组分调整实验研究

在固定床装置中进行了熔融盐对生物质粗燃气组分调整实验,考察了反应温度、静液高度和表观气速对熔融盐中出口气体组分、NaOH消耗率、熔融盐饱和吸收时间的影响。结果表明,400!600℃下,熔融盐中NaOH消耗率随温度的升高由59%升至83%,且单位质量熔融盐处理粗合成气量随温度的升高由0.42 m3/kg升至0.48 m3/kg;气体中CO转化率和出口气体平均H2/CO体积比均随反应温度、静液高度的提高而升高,随表观气速的增加而降低。     

Mo2C/Al2O3催化剂用于甲烷部分氧化(POM)制合成气的研究

制备了一系列不同Mo2C担载量的Mo2C／A1203催化剂，利用微型固定床反应器对其POM反应进行了活性评价，并采用XRD、SEM和BET等方法进行了结构表征．实验结果表明，纯Mo2C催化剂在反应初期有较高的CH4转化率，但CO和H2的选择性很低，随着反应时间的增加，CH4转化率急剧下降．Mo2C担载量小于24．8％的催化剂，随担载量增加，CH4转化率明显升高．同时，随着反应时间的增加，CH4转化率有所下降，CO和H2的选择性则明显升高．Mo2C担载量在35．4％—42．5％的催化剂，具有好的CH4转化率和CO、H2选择性，但担载量过高时，CH4转化率会随反应时间的增加而下降．结构表征表明，未担载的和担载的碳化物催化剂均为β-Mo2C，担载量小于10．6％时，Mo2C高度分散于A12O3表面，担载量较高时，Mo2C颗粒变大，比表面减小．     

CO2气氛苯尖端放电等离子体转化试验研究

本文研究了CO2为气化介质时,等离子体辅助煤气化过程中焦油组分苯发生的非热转化特性,建立了焦油组分苯、CO2单电极尖端放电非平衡态等离子体反应体系。通过煤气分析仪对转化反应的产物进行分析,并采用可见发射光谱技术对等离子体进行诊断。结果表明,在该反应体系中,苯转化生成的气态产物是CO与CO2的混合气,而H元素直接被氧化生成H20。能量密度对于苯转化反应起主导作用。在相同能量密度条件下,降低苯浓度也能够提高苯的转化率,但改变气速增加反应时间并不能提高苯的转化率。此外,通过光谱分析可得苯的非热转化可由CO2直接解离产生的O自由基触发。     

Cr2O3催化剂上甲烷部分氧化制备合成气

分别采用柠檬酸络合法和直接分解法制备了Cr2O3催化剂, 采用XRD, BET, TPR, XPS, TEM和TGA表征了催化剂的物理化学性质, 在常压固定床石英管(内径5 mm)反应器中考察了Cr2O3催化剂对甲烷部分氧化反应的催化性能. 在500~750 ℃, V(CH4)∶V(O2)=2, 空速12×104 h-1的条件下, O2几乎完全转化, CH4转化率及H2和CO选择性随着温度的升高而增加. 700 ℃下CH4转化率及H2, CO选择性随着空速(6.0×104~24×104 h-1)的升高而增加. 在500 h稳定性实验中, 随着反应时间的延长, CH4转化率及H2, CO选择性缓慢下降, XRD, TEM和BET结果表明, 催化剂的活性下降与烧结和团聚有关, TGA分析表明催化剂具有良好的抗积炭性. 通过CH4脉冲反应, 推测在反应过程中CO, H2, CO2和H2O是直接生成的.     

CeO2和Pd在Ni/γ-Al2O3催化剂中的助剂作用

采用脉冲微反技术研究了添加n型半导体氧化物CeO2及贵金属Pd对Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭反应性能的影响,并运用BET、TPR、CO2-TPSR及氢吸附等技术对催化剂进行了表征.结果表明,n型半导体氧化物CeO2的添加可以降低Ni/γ-Al2O3催化剂上CH4裂解积炭活性,提高CO2消炭活性,添加少量贵金属Pd可以进一步改变载体Al2O3、助剂CeO2和活性组分Ni之间的相互作用,从而改善Ni/γ-Al2O3催化剂的抗积炭性能.通过Ni-Ce-Pd/γ-Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭模型对上述作用机制作出了新的解释.     

大气压等离子体射流重整CH_4-CO_2制合成气

采用大气压等离子体射流,以CH4和CO2直接作为放电气体进行常压下重整制合成气的实验研究,考察了等离子体射流的放电特征及放电距离、放电功率、原料气配比和流量对反应的影响。结果表明,该等离子体具有放电稳定、均匀的特征。重整反应的主要产物为合成气,只有少量的H2O和积炭生成。优化的反应条件为放电距离为9 mm,CH4和CO2的摩尔比为4/6。当原料气流量为1 000 mL/min,放电功率为88.4 W时,CH4和CO2的最高转化率为分别为94.99%和87.23%。甲烷和二氧化碳的转化率随放电功率的增加而增加,随流量的增加而减少。     

CH4和CO2合成乙酸中CO2与·H及·CH3相互作用的理论计算

采用量子化学密度泛函方法,对CO2与H及CH3自由基反应进行了理论计算,给出了CO2与H及CH3自由基相互作用的反应机理,提出了CO2与H及CH3自由基作用的4条反应路径.其中以H和CH3自由基进攻CO2的C原子反应为优先路径,主要产物为乙酸,而甲酸甲酯为动力学禁阻产物.计算结果与实验结果相当吻合.为CH4和CO2两步反应合成含氧化合物提供了理论解释和指导.     

煤化学链燃烧Fe2O3载氧体的反应性研究

利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe₂O₃载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO₂的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO₂干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH₄浓度增加,且CH₄浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe₂O₃的还原产物为Fe₃O₄,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。     

不同进气方式对热等离子体应用于CH4-CO2重整的影响

采用大功率双阳极热等离子体装置, 对CH4-CO2重整制合成气进行实验研究. 实验采用两种不同的原料气输入方式: 一种是使原料气(CH4和CO2的混合气体)作为等离子体放电气体全部通入第1阳极与第2阳极间的放电区, 直接参与放电; 另一种是保持前述状态, 再附加另一部分原料气通入从等离子体发生器喷出的等离子体射流区. 实验表明: 第1种方式下, CH4和CO2同时具有很高的单程转化率和反应选择性, 但能量转化效率较低; 第2种方式下, 尽管CH4和CO2单程转化率和选择性有所降低, 但由于进料量增加, 所得合成气摩尔量较大, 因此能量转化效率高于第1种进气方式所得结果. 实验还发现, 保持放电电流恒定的情况下, 等离子体放电电压随通入第1阳极与第2阳极间放电区的原料气流量增加而增加, 与通入等离子体射流区的流量无关, 同时实验未发现等离子体发生器阴极和阳极被氧化或出现碳沉积现象.     

CeO2和Pd在Ni/γ-Al2O3催化剂中的助剂作用

采用脉冲微反技术研究了添加n型半导体氧化物CeO2及贵金属Pd对Ni/γ Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭反应性能的影响,并运用BET、TPR、CO2 TPSR及氢吸附等技术对催化剂进行了表征.结果表明, n型半导体氧化物CeO2的添加可以降低Ni/γ Al2O3催化剂上CH4裂解积炭活性,提高CO2消炭活性,添加少量贵金属Pd可以进一步改变载体Al2O3、助剂CeO2和活性组分Ni之间的相互作用,从而改善Ni/γ Al2O3催化剂的抗积炭性能.通过Ni Ce Pd/γ Al2O3催化剂上CH4积炭/CO2消炭模型对上述作用机制作出了新的解释.