Partial oxidation of simulated hot coke oven gas to syngas over Ru-Ni/Mg（Al）O catalyst in a ceramic membrane reactor

Hydrogen amplification from simulated hot coke oven gas (HCOG) was investigated in a BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3−δ (BCFNO) membrane reactor combined with a Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst by the partial oxidation of hydrocarbon compounds under atmospheric pressure. Under optimized reaction conditions, the dense oxygen permeable membrane had an oxygen permeation flux around 13.3 ml/(cm2·min). By reforming of the toluene and methane, the amount of H2 in the reaction effluent gas was about 2 times more than that of original H2 in simulated HCOG. The Ru-Ni/Mg(Al)O catalyst used in the membrane reactor possessed good catalytic activity and resistance to coking. After the activity test, a small amount of whisker carbon was observed on the used catalyst, and most of them could be removed in the hydrogen-rich atmosphere, implying that the carbon deposition formed on the catalyst might be a reversible process.     

煤气部分返回炼焦过程焦炭脱硫

将半焦中的硫区分为无机硫和有机硫，在不同气氛和温度下进行脱硫实验；计算煤气返回对焦炉温度的影响和模拟炼焦过程返回煤气在炭化室的分布。结果表明：增加氢气浓度对有机硫和无机硫的脱除都有利，但是温度升高并不总是有利于脱硫；氢气脱硫效果要好于甲烷和一氧化碳；指出了炼焦后期在焦炉煤气返回之前预热煤气可以减少对炉温的影响，但是煤气的预热温度不能太高，否则甲烷裂解容易堵塞管道；煤气的最佳返回时机是在焦炭中孔隙分布较为均匀之时。     

煤—焦炉气共热解特性研究：Ⅲ.热解焦油分析

采用色－质联用技术分析先锋褐煤在焦炉气气氛下热解油品的组成及其相对含量，主要考察了不同热解压力和升温速率对油品组成的影响并与相当氢分压下的加氢热解油品分析结果比较。结果表明，煤－焦炉气共热解焦油中含有非常丰富的苯、甲苯、二甲苯（ＢＴＸ），酚、甲酚、二甲酚（ＰＣＸ）以及萘。热解压力和升温速率对油品的组成及其相对含量有较大的影响。在实验条件下，压力升高和升温速率降低均有利于焦油中ＢＴＸ、ＰＣＸ和萘实际     

煤—焦炉气共热解特性研究

实验采用了生５１型高压热天平地不同热解压力的热解升温速度下煤－焦炉气共热解半焦燃烧反应性进行了考察。主要考察半焦燃烧的特征参数如着火温度（Ｔｉ）、最大燃烧速率峰温（ＴＭ）和燃尽温度（Ｔｆ），最大燃烧速度（ＲＭ）以及燃尽时间（ｔ），通过燃烧特征参数（燃尽时间ｔ）和ＴＧ及ＤＴＧ数据的相关动力学分析（Ｒ－ｆ图）来描述半焦燃烧反应性能，结果表明，热解压力越高，其半焦燃烧反应性越差，在慢速升温情况下尤为明显     

焦炭和甲醇/动力多联产系统集成与特性

本文提出了一个新型的焦炭和甲醇/动力多联产系统,新系统在焦炉子系统中采用煤炭燃烧替代焦炉煤气燃烧;在合成气制备过程采用焦炉煤气与气化煤气共制合成气,取消了重整反应和变换反应;在合成单元中采用了部分未反应气再循环方式.新型联产系统具有较高的热力性能,系统节能率高达22%.对新系统的(火用)分析结果表明:采用煤炭燃烧替代焦炉煤气燃烧,取消重整单元,以及合成煤气与焦炉煤气共制合成气是系统性能提升的关键所在.总之,新系统进一步拓展了煤基多联产,将为洁净煤技术指引一个新的方向.     

透氧膜反应器内NiO/MgO催化焦炉煤气重整反应途径

对透氧膜反应器内焦炉煤气(COG)重整反应模型进行分析.通过H2+N2、CH4+N2、CO+N2和H2+CH4+N2混合气在透氧膜反应器内重整反应,以及有无催化剂下重整反应和催化剂床层厚度重整反应实验,推测焦炉煤气重整反应模型:首先焦炉煤气中H2在催化剂活性金属镍颗粒上吸附解离,解离后的氢向高活性位迁移"(三相界面")并与膜表面侧晶格氧(或O2-)反应生成H2O.同时CH4也可能在活性镍颗粒上裂解生成CH3*和H*,反应生成的H2O与膜表面催化剂上裂解的碳反应生成H2和CO.未反应完的H2O在催化剂床层内与剩余CH4反应生成H2和CO.     

Ni/MgAl(O) 催化剂上高温焦炉煤气中焦油组分的催化转化

 采用共沉淀-水热法合成了一系列 Ni/MgAl(O) 催化剂. 用甲苯和萘的混合物作为焦油模型化合物, 在固定床反应器上研究了该催化剂直接催化转化具有较低水蒸气/碳摩尔比的高温焦炉煤气中焦油为小分子气体的反应. 考察了催化剂组成、水蒸气/碳摩尔比和反应条件等对催化剂性能的影响. 结果表明, Mg/Al 摩尔比为 3 时 Ni/MgAl(O) 催化剂表现出最优的催化性能. 在 700~800 oC 和水蒸气/碳摩尔比为 0.68 的反应条件下, 15%Ni/Mg3Al(O) 催化剂能将甲苯和萘完全转化为 CO 和 CH4 等小分子气体. 在反应气中引入 0.05% H2S(摩尔分数) 气体的实验表明, 该催化剂在焦油催化转化反应中具有较好的抗硫能力. 另外, 在催化剂中加入少量 Pt 助剂能显著提高催化剂活性.     

Ni/MgO-Al2O3催化剂上高温焦油组分的催化转化

采用分步浸渍法制备了MgO-Al2O3负载的Ni基催化剂, 并运用N2吸附、载射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等手段进行表征. 该催化剂用于甲苯或萘为焦油模拟化合物的高温焦炉煤气(COG)的常压加氢裂解反应, 并考察了H2浓度、H2S对催化剂活性的影响. 结果表明: 催化剂还原后, 表面形成均匀分散、直径为8-14 nm的金属Ni纳米颗粒; 在较低的水碳摩尔比(nH2O/nC=0.28)时, 甲苯就能完全转化并选择性地加氢裂解形成CH4, 测试的时间内(480 min), 催化剂没有明显的失活和积炭现象, 显示出好的反应活性、稳定性和耐硫能力. 制得的Ni/MgO-Al2O3催化剂有望应用于较低水含量(10%-15%(φ, 体积分数))的高温焦炉煤气中焦油的直接转化.     

以焦炉煤气为燃料的SOFC-CCHP系统热力性能分析

为了实现能量的高效利用,探索高效的热力循环已经成为国内外有关学者的研究热点,研究内容已从简单循环发展到复杂、复合及多功能循环系统。本文基于总能系统理论和能量梯级利用原则,通过ASPEN PLUS软件对SOFC-CCHP系统建模,并对该系统热力性能进行基本计算及理论分析,归纳并分析影响该系统的因素。分析得到该系统中SOFC的电效率在50%~60%之间,系统总发电效率在60%~70%之间,并且有一定量的冷量和热量输出,对SOFC-CCHP系统参数匹配及整体合理高效运行提供理论指导。     

Hydrogen production from coke oven gas over LiNi/γ-Al2O3 catalyst modified by rare earth metal oxide in a membrane reactor

The performance of LiNi/r-Al2O3 catalysts modified by rare earth metal oxide (La2O3 or CeO2) packed on BCFNO membrane reactor was discussed for the partial oxidation of methane (POM) in coke oven gas (COG) at 875 ◦C. The NiO/r-Al2O3 catalysts with different amounts of La2O3 and CeO2 were prepared with the same preparation method and under the same condition in order to compare the reaction performance (oxygen permeation, CH4 conversion, H2 and CO selectivity) on the membrane reactor. The results show that the oxygen permeation flux increased significantly with LiNiREOx/r-Al2O3 (RE = La or Ce) catalysts by adding the element of rare earth especially the Ce during the POM in COG. Such as, the Li15wt%CeO29wt%NiO/ -Al2O3 catalyst with an oxygen permeation flux of 24.71 ml·cm−2·min−1 and a high CH4 conversion was obtained in 875 ◦C. The resulted high oxygen permeation flux may be due to the added Ce that inhibited the strong interaction between Ni and Al2O3 to form the NiAl2O4 phase. In addition, the introduction of Ce leads up to an important property of storing and releasing oxygen.