CaSO4氧载体煤基合成气化学链燃烧模拟研究

相对于金属氧载体, CaSO₄作为氧载体用于化学链燃烧,具有成本低、来源广泛和氧传递容量大等诸多优点,但是气相SO₂以及各种固相硫沉积物对CaSO₄用于化学链燃烧过程造成很大的障碍。基于热力学模拟,对CaSO₄氧载体与以合成气为燃料的化学链燃烧进行了模拟研究,结果表明就CaSO₄与合成气的反应而言,在燃料反应器中, 100℃～400℃的低温反应条件下,主要发生的是合成气中CO和H₂的甲烷化反应以及硫酸盐热化学还原反应,反应产物主要是H₂S和CaCO₃;在400℃～915℃,主要发生的是CO和H₂与CaSO₄的还原反应,还原产物是CaS和CO₂;当反应温度高于915℃时,诸多副反应开始发生,反应物相除了CaS和CO₂外,CaO等副产物开始出现;而在空气反应器中,在CaS的整个氧化过程中,CaS再生形成CaSO₄的反应都是主要的,但是当空气过量系数Ф_AR<0.8时,CaSO₄与CaS的固相反应以及CaS氧化形成CaO的两个副反应也同时起作用。在燃料反应器中,最优的反应条件是反应温度915℃、常压并严格控制CaSO₄ 的加入量并确保CaSO₄氧载体过量系数Ф_FR~1;而在空气反应器中,提供充足的空气量对于CaS的氧化非常重要,空气过量系数Ф_AR ≥1不仅能确保CaS的充分氧化,而且还能避免CaS氧化过程中SO₂的排放和CaO的产生。     

焙烧气氛对Ru/Al2O3催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响

采用气相色谱、质谱和原位时间分辨红外光谱等技术对空气和Ar气氛中焙烧的Ru/Al2O3催化剂样品上甲烷部分氧化(POM)制合成气反应进行了跟踪,并采用化学吸附、X射线衍射、拉曼光谱和H2-程序升温还原等技术对催化剂进行了表征.结果表明,在Ru/Al2O3-Air上POM反应出现振荡现象,而在Ru/Al2O3-Ar上则可...     

聚乙二醇辅助溶胶-凝胶法制备Cu-Zn-Al双功能催化剂的结构和催化性能

在聚乙二醇(PEG)辅助下,用溶胶-凝胶法制备了一系列Cu-Zn-Al双功能催化剂,采用X射线粉末衍射、N2吸附、X射线光电子能谱、H2程序升温还原和NH3程序升温脱附等方法对催化剂进行了表征,并将催化剂用于浆态床合成气一步法制二甲醚反应中,考察了PEG用量对催化剂性能的影响.结果表明,PEG的添加可改善催化剂的织构性...     

介质阻挡放电等离子体-Cu-Ni/γ-Al2O3催化剂体系在甲烷二氧化碳重整反应中的协同作用

将介质阻挡放电(DBD)等离子体与Cu-Ni/γ-Al<,2>O<,3>催化剂结合用于甲烷二氧化碳重整制合成气.结果表明:DBD等离子体与催化剂之间产生明显的协同作用,与单纯放电或是单纯催化相比较,DBD等离子体与催化剂相结合极大地提高了反应活性及稳定性.通过XRD,H<,2>-TPR,XPS及O<,2>-TPO表征发现,Cu与Ni之间存在明显的相互作用,改变了各自的还原性能;同时Cu的加人提高了Ni的分散程度;等离子体的引入减少了反应过程中积炭的形成,提高了反应稳定性.     

改性Fe-Cu催化剂上由合成气合成酮和醇

 采用熔融法制备了三类改性催化剂FeCuVKMn,FeCuVKCe和FeCuVKCo,可用于有效地合成低级酮 和低碳醇. 在一定的温度范围内,CO转化率、C2+OH选择性及酮和醇的收率随反应温度的升高而升高; FeCuVKCo表现出比其他催化剂更宽的活性温度区间; 适量加入助剂可使Fe-Cu催化剂的催化性能显著改善. 催化剂活性及选择性的高低顺序是FeCuVKMn＞FeCuVKCo＞FeCuVKCe＞FeCuVK; 最高活性温度的高低顺序是FeCuVK=FeCuVKCe＞FeCuVKMn＞FeCuVKCo.     

Cr2O3催化合成气转化至甲醇的微观动力学研究(英文)

Cr₂O₃是双功能催化合成气转化的重要氧化物组分,其可将合成气转化为重要的中间物种甲醇.结合密度泛函理论计算和微观动力学模拟,本文系统研究了干净Cr₂O₃(001)和(012)表面,以及氢覆盖或含有氧空位的还原(012)表面的结构及催化合成气转化至甲醇的活性.本文探讨了合成气转化为甲醇的分步或协同反应路径,并确定CO或CHO氢化是决速步骤.微观动力学分析表明,Cr₂O₃(001)表面难以催化合成气转化为甲醇,在673 K时,两个还原性(012)表面的反应速率(25～28 s^-1)比干净的(012)表面(4.3 s^-1)高出约五倍.计算结果表明了Cr₂O₃表面还原性对催化活性的重要性,或许可以为双功能催化体系中氧化物组分的设计提供参考.     

Pt/MgO 催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应

用浸渍法制备了Pt/MgO催化剂,并采用X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜和程序升温表面反应等技术对催化剂进行了表征.考察了催化剂对甲烷部分氧化制合成气反应的催化性能.结果表明,Pt/MgO催化剂具有较高的催化活性和选择性,甲烷转化率与合成气选择性在120 h内保持稳定.以金属状态存在的Pt对甲烷分解具有较高的活性,从而使催化剂对甲烷部分氧化反应具有较高的催化活性.活性组分Pt的存在状态和分散状态非常稳定,而Pt/MgO催化剂具有较强的抗积碳能力,使得催化剂在甲烷部分氧化制合成气反应中具有较高的稳定性.     

CeO2/LaFeO3用于甲烷化学链重整制取合成气反应性能研究

甲烷化学链重整是一种利用载氧体(金属氧化物)的部分氧化能力以实现甲烷重整制取合成气的工艺,同时氧化过程中利用水蒸气氧化,还原态的载氧体在恢复晶格氧的同时分解水蒸气制氢.利用溶胶-凝胶法制备载氧体CeO2/LaFeO3,通过X射线粉末衍射和程序升温还原等材料表征方法分析该载氧体的结构特点以及供氧能力,借助于固定床反应实验...     

甲烷临氧催化转化制合成气研究进展

作为烃类液化的最重要步骤,从天然气制合成气是近几十年催化科学研究的前沿和热点之一.结合笔者实验室的工作,本文介绍了国内外甲烷临氧催化转化制合成气的研究现状,对甲烷部分氧化、甲烷临氧二氧化碳重整、甲烷临氧水蒸气重整及甲烷-二氧化碳-水-氧气偶合重整进行了阐述和分析,综述了在催化剂体系、反应机理和工艺条件等方面近期取得的研究成果;并对甲烷临氧催化转化制合成气技术今后的研究重点及应用作了展望.     

MgO助剂对甲烷部分氧化Ni/Al2O3催化剂结构和性能的影响

采用分步浸渍法制备了MgO改性的Ni/Al2O3催化剂,采用BET、XRD、H2 TPR、TEM和活性评价等研究方法,考察了MgO助剂对Ni/Al2O3催化剂物化性质和甲烷部分氧化制合成气反应性能的影响。实验结果表明,MgO助剂提高了催化剂镍物种的均一性,抑制了NiAl2O4尖晶石的形成,并且增强了镍物种与载体的相互作用,这与MgO、NiO形成固溶体及与Al2O3形成MgAl2O4有关。同时,适量的MgO助剂可以提高Ni物种在催化剂中分散度,并提高其有效利用率,改性后的催化剂在甲烷部分氧化反应中显示出较好的反应性能。过量的MgO助剂对催化剂的反应性能产生负面影响,MgO的碱性可以促进逆水煤气变换反应,从而导致H2选择性降低和CO选择性提高。