CO_2对褐煤热解行为的影响

利用热天平和快速升温固定床进行了CO2气氛下褐煤热解特性的研究,考察了CO2对半焦的产率和气体产物分布的影响。通过对半焦的比表面积、孔结构、官能团和元素含量的分析,确定了CO2对煤热解过程的影响机制。CO2对新生半焦的气化反应破坏了含氢的半焦结构,一方面,促进了羟基、甲基、亚甲基等基团的断裂和苯环的开裂;另一方面,减弱H与其依附本体的结合,增加了氢的流动性,引发了更多的氢自由基生成。这些氢自由基与煤大分子断裂生成的碎片自由基结合生成更多的挥发分,使半焦有较大的比表面积、孔容和开孔率。CO2的引入促进了煤的热解和挥发分的生成,增大了H2、CO、CH4和C2H6等小分子烃类物质逸出,降低了半焦的产率。     

煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化研究进展

煤炭是中国最重要的能源.煤炭的有效利用不仅要提高效率,而且要降低污染物和温室气体二氧化碳的排放.相对于传统的煤燃烧利用技术,煤经气化生产各种化学产品被认为是先进的煤洁净利用的重要途径.几乎所有的目前由日趋枯竭的石油资源生产的化学产品,都可经煤气化从合成气转化获得.本文介绍了中国科学院山西煤炭化学研究所近年来在煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化方面的研究进展,主要包括煤的灰熔聚流化床气化、高温气体净化、浆态床反应器铁基催化剂费托合成、低碳醇合成以及一步法二甲醚合成等技术.     

一类具有HollingⅠ型反应函数半比例依赖的捕食——食饵离散系统的全局稳定性

主要研究了一类具有HollingⅠ型功能函数半比例依赖的捕食-食饵离散系统的全局稳定性,同时给出了系统存在一个全局稳定的正周期解的充分条件.     

钛酸锌高温煤气脱硫剂再生行为的研究

在热天平装置上研究了再生反应温度、反应气体中氧气体积分数、脱硫剂颗粒粒径对钛酸锌高温煤气脱硫剂再生行为的影响。实验结果表明,较高的反应温度和氧气体积分数,较小的颗粒粒径有利于提高脱硫剂的再生反应速率。由于二次反应的影响,脱硫剂再生过程中有硫酸盐生成,提高反应温度或降低反应气体的氧气体积分数可以减少硫酸盐的生成。利用收缩核模型对其动力学行为进行了分析,结果表明,脱硫剂的再生过程存在动力学控制步骤的转移。脱硫剂再生转化率较低（<65%）时,再生过程主要受化学反应控制;再生转化率较高（>75%）时,再生过程主要受颗粒内扩散控制。表观化学反应速率常数的指前因子为8.01×10－2 m/s,活化能为19.11 kJ/mol;有效扩散系数的指前因子为3.12×10－4 m2/s,扩散活化能为48.84 kJ/mol。     

氧化钙脱硫可逆反应过程的研究

在热天平和固定床装置上研究了CaO脱除H2S过程中可逆反应的变化规律。实验结果表明,脱硫过程的最佳温度为Ca(OH) 2分解温度（在二氧化碳不存在情况下）;水蒸气和H2是影响CaO脱硫可逆反应的两个重要因素,提高水蒸气体积分数无论热力学和动力学都有利于逆反应的进行,使得脱硫效率降低,提高H2体积分数可抑制逆反应进行,当H2的体积分数达到一定值时,由多个反应构成的逆反应变为单个反应,高温脱硫精度则由反应(CaO + H2S = CaS + H2O)决定。对通过CaS水蒸气反应实现CaS转化或再生也作了讨论。     

铜基催化剂上甲烷催化燃烧反应动力学特性研究

采用固定床微分反应器,在常压、450~500℃、甲烷体积分数10%~35%条件下,进行铜基催化剂上甲烷催化燃烧动力学特性研究。研究表明,甲烷分压对反应速率影响显著,而氧气分压的影响可以忽略。采用最小二乘法进行动力学模型参数估计,建立的反应动力学模型为-rCH4=1.61×107×e-108 000/RT×pCH40.5。检验结果表明,所建模型与实验数据良好相容,是适宜和可信的。根据实验结果推断甲烷催化燃烧分两步进行,首先氧气快速与铜基催化剂上活性空位点反应,形成吸附氧气分子;随后吸附氧气分子和甲烷分子反应,生成二氧化碳和水。     

活性炭（焦）低温吸附催化脱除H2S的基础研究

以活性炭、活性焦作为脱硫剂,并应用BET、XPS等测试手段对其进行分析表征。结果表明,活性炭（焦）的脱硫能力与其表面酸碱性有着密切的关系,增加表面上起碱性作用的π-π^﹡键,羰基官能团（C-O和醚基官能团（C-O）的浓度,可增加其表面催化作用,特别是C-O官能团;反应温度对活性炭（焦）的脱硫性能有很大的影响,脱硫剂在150℃～180℃活性高,硫容大,副反应少;水蒸气对活性炭（焦）脱除H₂S有促进作用。     

CeO_2掺杂对CaO基吸收剂CO_2捕获性能的影响

以P123作为软模板剂,通过均相沉淀法制备了CeO_2掺杂的CaO基吸收剂,研究了CeO_2掺杂对CO_2捕获的影响。结果表明,CeO_2掺杂可促进表面氧物种的生成,从而促进CaO与CO_2的碳酸化反应。CaO-CeO_2的相互作用一方面促进了从Ca到表面氧物种的电子转移;另一方面,由于部分Ca离子对晶格中Ce离子的取代,晶格的电中性被打破,有利于CeO_2中晶格氧的逸出,以及氧空位和O~(2-)的生成。本实验制备的纯CaO吸收剂的碳酸化反应活化能为28.1 kJ/mol,而掺杂CeO_2后活化能显著降低,且当Ce/Ca(物质的量比)为0.25时达到最低值10.2 kJ/mol。另外,CeO_2的掺杂有利于CaO的分散,进而减缓CaO烧结。CeO_2掺杂的吸收剂在碳酸化/煅烧循环中表现出良好的CO_2捕获性能和循环稳定性。     

煤层气治理与利用技术研究开发进展

煤层气作为一种非常规天然气,既是宝贵的清洁能源,其主要成分甲烷同时也是一种主要的温室气体;煤层气的直接排放不仅加剧了大气温室效应和环境污染,同时也是能源资源的极大浪费.近年来,煤层气的治理和利用受到了广泛关注,有关技术研究和开发取得了很大进展.本文对近年来煤层气的治理和利用技术研发进展进行了总结和评估,侧重于介绍煤层气分离系统中关键的中、高浓度煤层气催化燃烧脱氧技术以及乏风瓦斯逆向流催化燃烧减排及余热利用技术.最后对煤层气综合利用技术进行了展望.