甲烷部分氧化过程中强制振荡的动力学Monte Carlo模拟

为了有效控制动力学振荡行为以提高反应的转化率, 利用Monte Carlo 方法研究了甲烷催化部分氧化过程中的强制振荡行为, 探讨了原料气周期性变化对振荡动力学和转化率的影响. 研究表明原料气周期性变化不仅可以有效调控振荡的动力学行为, 产生如短周期振荡和双峰振荡等特殊动力学过程, 而且还可以提高反应的转化率. 当强制过程的周期从T/3 增大到2T(T为自发振荡过程的平均周期), 振荡过程从短周期振荡变化为双峰振荡. 对反应过程中CO的转化率进行了计算, 结果表明原料气周期性变化可以有效提高反应的转化率.振荡动力学的改变和转化率的提高主要是因为强制振荡过程使得催化剂表面发生了从氧化态向还原态的转变.     

甲烷部分氧化过程中强制振荡的动力学Monte Carlo模拟(英文)

为了有效控制动力学振荡行为以提高反应的转化率,利用Monte Carlo方法研究了甲烷催化部分氧化过程中的强制振荡行为,探讨了原料气周期性变化对振荡动力学和转化率的影响.研究表明原料气周期性变化不仅可以有效调控振荡的动力学行为,产生如短周期振荡和双峰振荡等特殊动力学过程,而且还可以提高反应的转化率.当强制过程的周期从T/3增大到2T(T为自发振荡过程的平均周期),振荡过程从短周期振荡变化为双峰振荡.对反应过程中CO的转化率进行了计算,结果表明原料气周期性变化可以有效提高反应的转化率.振荡动力学的改变和转化率的提高主要是因为强制振荡过程使得催化剂表面发生了从氧化态向还原态的转变.     

压力对甲烷部分氧化制合成气反应的影响

甲烷部分氧化制合成气是近年来催化界关心的课题之一,文献报导的工作多在常压下进行［１～４］．然而天然气和纯氧都有一定压力,且以合成气为原料的后续过程通常都在较高压力下操作,从节能的角度出发,研究加压甲烷部分氧化制合成气具有重要的实际意义［１,２］．我们...     

用MS-PSR技术研究甲烷部分氧化反应的引发过程

借助质谱 程序升温表面反应(MS TPSR)技术研究了NiO/悛睞l2O3、700 ℃ H2还原 后的Ni0/悛睞l2O3和添加Pt的NiO/悛睞l2O3催化剂(分别记为NiO、Ni0和Pt NiO)上甲烷 部分氧化反应(POM)的引发行为.结果表明,在CH4＋O2气氛下NiO和Ni0具有相同的引发行为 , Ni0在反应气氛下首先被氧化为NiO.在低于760 ℃时, CH4和O2在NiO上发生深度氧化反 应生成H2O和CO2,在770 ℃开始逐渐引发POM反应. Pt NiO在520 ℃左右就能引发POM反应 .在流化床反应器中Pt NiO催化剂500 ℃左右引发POM反应,并且具有与Ni0基本相同的反应 性能,因此添加Pt有利于氧化镍还原为Ni0,从而降低了POM反应的引发温度.     

反应温度对甲烷部分氧化Ni/SiC催化剂催化行为的影响

利用X射线衍射、热重分析、X射线光电子能谱、透射电镜等方法,考察了反应温度对甲烷部分氧化Ni/SiC催化剂活性和积炭的影响.结果表明,在甲烷部分氧化过程中,反应温度不仅影响催化剂的活性,而且影响催化剂活性组分的存在形式、积炭量以及积炭的形貌.在500℃下,催化剂活性很低,表面Ni物种十分复杂,催化剂积炭严重,主要为碳纳米管.但在850℃下,催化剂具有稳定的高活性,活性组分表面物种主要为金属Ni,催化剂积炭量少,主要为壳状碳.     

流化床反应器中甲烷部分氧化制合成气

Most previous studies on the partial oxidation of methane (POM) have used either fixed beds or monolith catalysts[1].     

Fe-P-O催化剂上甲烷氧化偶联反应强制振荡的研究

制备了可还原型甲烷氧化偶联反应催化剂ＦｅＰＯ,并在非稳态操作条件下,考察了浓度强制振荡操作对反应的强化作用,并对该体系催化剂进行了ＸＲＤ表征．结果表明,与稳态相比,非稳态下周期循环进料操作能够明显改善催化反应性能;催化剂在反应过程中有新的物相生成,并对甲烷活化产生较大的影响．     

甲烷部分氧化制合成气Ⅱ.镍系催化剂的反应结果

主要用第四周期金属元素的氧化物与Ａｌ２Ｏ３的复合氧化物催化剂上甲烷催氧化的结果证实了催化剂设计中的预测,（１）催化剂首先应能解离活化甲烷,（２）催化剂要能较快地活化Ｏ２分子,只有同时满足这两个条件,催化剂才可能有较好的甲部分氧化活性,第四周期元素中只有镍具有这样的性质,Ｃｕ,Ｍｎ,Ｃｒ,Ｌａ,Ｃａ,Ｚｎ等氧化物的添加可明显提高Ｎｉ－Ａｌ２Ｏ３催化剂的甲烷部分氧化性能,其中Ｃｕ的助催化剂性能最好,催     

甲烷部分氧化制合成气：Ⅱ.载体的影响

本文对三种催化剂（１％Ｒｈ／ｍ－Ｓｍ２Ｏ３,１％Ｒｈ／ｃ－Ｓｍ２Ｏ３）在甲烷部分氧化反应的催化活性与一氧化碳和氢的选择性作了比较。用二氧化碳的程序升温脱附测试了载体的相对碱性强弱;并用同位素交换反应测定了载体和负载型铑催化剂对甲烷分子中Ｃ－Ｈ和氧气分子中Ｏ－Ｏ键的解离活化能力,虽然催化活性高低与载体的碱性及解离活化能力之间没有直接的对应关系,但通过载体对反应活性影响的研究能揭示一般的规律,对研制甲     

甲烷部分氧化制合成气Ⅰ.催化剂设计

在已有的有关甲烷催化剂部分氧化和催化氧化资料的基础上,假设了一个甲烷部分氧化反应的机理,并据此提出了催化设计的原则,在分析了Ｏ２,ＣＯ和Ｈ２等在金属表面上的吸附热的基础上,得出如下结论：金属Ｎｉ,Ｐｔ,Ｒｈ,Ｒｕ和Ｉｒ可作为甲烷部分氧化催化剂的主要组分,Ｃｕ将时最佳助剂,具有较好的氢溢流功能的Ａｌ２Ｏ３可作为最佳载体。     

Oscillatory Behavior during the Partial Oxidation of Methane

A simplified Monte Carlo model was proposed to simulate the oscillatory behavior during catalytic partial oxidation of methane. Using the Langmuir-Hinshelwood mechanism, the oscillatory behavior was observed in both reaction rates and coverages of adsorbed species. The influence of oxidation and reduction of the catalyst surface on the oscillations was investigated, and the analysis showed that the fast oxidation and slow reduction of the catalyst surface resulted in the oscillatory behavior.     

Effect of heat transfer on the oscillatory behavior in partial oxidation of methane over nickel catalyst

Monte Carlo method was applied to simulate the oscillatory behavior during partial oxidation of methane under non-isothermal condition. The simulation was performed to examine the influences of heat transfer constant and particle size on the kinetic oscillation. The oscillatory period and amplitude were observed to increase with the increase of heat transfer constant. The increase of catalyst particle size was found to result in short oscillatory period and more or less regular oscillations combined with the formation of oxide down to L=100.     

分形表面上CO氧化反应的蒙特卡罗模拟

众所周知,人们在理想完好的单晶表面上的动力学研究已取得了很大的成功[1],然而对许多实际催化剂来说,传统催化理论和实验之间不符的情况仍然俯拾皆是．现在人们对造成这种情况的原因已经有了更加深入的认识：大量的实验事实表明,在表面催化反应体系中,不但催化剂表面具有复杂的分形结构,而且催化剂表面上的活性中心分布也具有复杂的分形特性[2]．“分形”是指那些具有分数维数的几何对象．这些对象往往是不规则的,不能用通常的欧氏几何来描述[3]．将分形引入催化科学中最早的是Pfeifer和Avnir等[4]人,至今已有近二十年的历史,现…     

层柱粘土吸附甲烷的模拟和参数优化研究

用巨正则系综Monte Carlo方法(GCMC)来模拟ZrO₂柱撑粘土对天然气主要成分甲烷的吸附. 为了更好地反映甲烷与层柱粘土无机层板的相互作用, 对墙势模型中的尺寸参数σ_fw和能量参数ε_fw取值进行了优化. 我们系统地改变甲烷在蒙脱土晶体结构中的位置, 建立起一系列甲烷与层板相互作用的Lennard-Jones势能曲线, 通过最小二乘法拟合这些Lennard-Jones势能曲线得到一系列的σ_fw和ε_fw值, 利用拟合得到的σ_fw和ε_fw算术平均值作为墙势模型中两个交互作用参数的取值进行分子模拟, 模拟结果与文献实验值符合较好. 在此基础上, 进一步模拟了3种不同孔率, 层间距为0.64 nm的ZrO₂柱撑粘土(ZPC)在245 K下对临界态甲烷的吸附, 发现 3～4 MPa是ZPC材料吸附甲烷较适合的压力范围, 而且孔率大的ZPC有利于甲烷的吸附.     

Studies of Catalysis in Partial Oxidation of Methane to Syngas（Ⅱ）──Chemisorbed Species，Energetics and Mechanism

ＳｔｕｄｉｅｓｏｆＣａｔａｌｙｓｉｓｉｎＰａｒｔｉａｌＯｘｉｄａｔｉｏｎｏｆＭｅｔｈａｎｅｔｏＳｙｎｇａｓ（Ⅱ）──ＣｈｅｍｉｓｏｒｂｅｄＳｐｅｃｉｅｓ,ＥｎｅｒｇｅｔｉｃｓａｎｄＭｅｃｈａｎｉｓｍＣＨＥＮ　Ｐｉｎｇ;ＺＨＡＮＧＨｏｎｇ－ｂｉｎ;ＬＩ...     

Monte Carlo Simulation in Electron Probe Microanalysis. Comparison of Different Simulation Algorithms

Practical aspects of Monte Carlo simulation of EPMA experiments are considered. Simulations are performed using the general-purpose Monte Carlo code system Penelope, which is briefly described. This code includes geometry tools and variance reduction methods that allow the practical simulation of x-ray spectra from samples with complex geometries in moderate computing times. The reliability of simple interaction models and approximations, which have been frequently used in EPMA studies, is analyzed by studying their effects on the simulated x-ray spectra.     

Studies on Catalysis in Partial Oxidation of Methane to Syngas(Ⅰ)──Performance and Characterization of Ni-based Catalysts

IntroductionWiththedevelopmentofanewgenerationofhighlyactivecatalysts,therehasbeenrenewedinterestinthecatalyticpartialoxidationofmethane(POM)tosyngasasapotentialcommercialalternativetosteam-reformingofmethaneinthepastfourorfiveyears.lncontrasttosteam~reforming,thecatalyticpartialoxidationofmethanetosyngas,ismildlyexothermicandmorese1ective,andtheoreticallyyieldsaH,/COratioof2,whichislowerthanthat0btainedbysteam-reforming,andthusismoreappli-cabletotheFischer-TropschSynthesis(FTS)ofhigherhyd…     

Monte Carlo simulations for predicting the precision of results and for optimizing data acquisition schedules

Monte Carlo simulations can be used to determine the precision of an analytical method if the standard deviations of the component unit operations are estimated accurately. Alternative methods for estimating the standard deviation have been compared by evaluating the success of Monte Carlo simulations to predict the precision of a second-order rate constant determined by spectrophotometry and of an equivalent weight and acid dissociation constant determined by potentiometry. Monte Carlo simulation has also been used with simplex optimization to predict a data acquisition schedule which gives high precision in the equivalent weight determination. By comparison with a naive design, a 22-fold improvement was predicted. A 15-fold improvement was observed experimentally.