La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的影响

用浸渍法制备了不同La2O3含量的Ni/La2O3/γ-Al2O3催化剂, 用CH4/CO2体积比为1的混合气体模拟沼气, 考察了La2O3对沼气重整制氢催化剂Ni/γ-Al2O3的结构及催化性能的影响. 运用XRD、H2-TPR、BET及TEM等手段对催化剂进行了表征. 结果表明, La2O3对催化剂Ni/γ-Al2O3的影响主要取决于其含量. 载体中La2O3的添加增强了Ni与Al2O3之间的相互作用. 添加适量的La2O3能使催化剂具有更好的可还原性, 并能增加金属Ni的分散性, 抑制反应过程中Ni的烧结, 提高载体对CO2的吸附能力, 从而改善了催化剂的抗积炭性, 使催化剂具有较好的活性及稳定性. 反之, 过量La2O3的掺杂会使催化剂的抗积炭性及活性下降. 当La2O3含量为6%(w)时, 催化剂中Ni晶粒具有较好的分散性、还原性及抗积炭性, 从而使催化剂具有更好的活性及稳定性.     

Effect of O2 and H2O on the tri-reforming of the simulated biogas to syngas over Ni-based SBA-15 catalysts

A series of Ni/SBA-15 catalysts with Ni contents from 7.5 wt% to 15 wt% were prepared by impregnation method. The effect of O2 and H2O on the combined reforming of the simulated biogas to syngas was investigated in a continuous flow fixed-bed micro-reactor. The stability of the catalyst was tested at 800 ℃. The results indicated that 10 wt%Ni/SBA-15 catalyst exhibited the highest catalytic activities for the combined reforming of the simulated biogas to syngas. Under the reaction conditions of the feed gas molar ratios CH4/CO2/O2/H2O = 2/1/0.6/0.6, GHSV = 24000 ml•g{cat}-1\cdoth-1 and the reaction temperatureT = 800 ℃, the conversions of CH4 and CO2 were 92.8% and 76.3%, respectively, and the yields of CO and H2 were 99.0% and 82.0%, respectively. The catalytic activities of the catalyst did not decrease obviously after 100 h reaction time on stream.     

预处理对Ni-Co双金属沼气重整催化剂性能与结构的影响

采用过量浸渍法制备了Ni-Co/La₂O₃-γ-Al₂O₃双金属催化剂, 并使用固定床石英反应器在850℃,0.1MPa和空速为6000mL g_cat^-1 h^-1的条件下考察了预处理对催化剂性能的影响. 运用X射线衍射、热重-差示扫描量热、透射电子显微镜、扫描电镜和X射线能谱分析等手段对催化剂进行了表征. 结果表明,与传统氢气还原预处理相比,经氢气和二氧化碳预处理后, 催化剂性能明显提高,且能基本消除该催化剂上沼气重整反应的诱导期. 511 h的稳定性实验结果表明,催化剂经氢气和二氧化碳预处理后具有很好的稳定性和抗积碳性,平均积碳速率仅为0.2 mg g_cat^-1 h^-1. 表征结果显示,经氢气和二氧化碳预处理后,催化剂具有更好的抗烧结和抗积碳性能,反应后金属颗粒较小,分布较均匀,粒径分布范围较窄,从而增强了催化剂的稳定性.     

中国中部规模养殖沼气工程系统顶点赋权图分析

基于系统动力学反馈分析理论,提出定性与定量紧密结合的系统顶点赋权因果关系图分析法。以萍乡地区兰坡村泰华猪场规模养殖沼气工程系统为实例,对我国中部农村生猪养殖沼气工程系统的利润、粪尿等废弃物二次生物质再生能源开发、沼肥对水稻和蔬菜种植促进的正效益以及过剩招气对大气的污染、沼液与灌溉用水混合排灌造成水稻苗发青、由于承载沼肥的农田不足和长达七个月的冬闲季节沼肥浪费引发的二次污染等问题进行定量动态反馈分析研究,得出系统蕴含的四条增长、四条制约反馈环的反馈规律。给出针对我国中部地区小流域地域特征的,有利于规模养殖系统可持续发展的沼气工程系统建设的三条对策建议。     

以污泥为原料污水为冷热源的燃气机热泵系统设计与分析

提出以污水、污泥为原料以及采用自然工质的燃气机热泵系统.在该系统中,污水处理厂的污泥生成沼气,沼气在燃气机中燃烧带动压缩机运转;处理后的污水作为热泵系统的冷(热)源向建筑物提供冷(热)量.对该系统做了分析,讨论了循环流程和几个关键部分,建立了计算模型,采用了当量冷凝温度分析法,以自然工质CO2和R290作为热泵系统的工质做了对比分析.通过提出污水污泥以及利用自然工质的燃气机热泵系统,以充分利用可再生资源达到节能环保的目的,为环保的可持续发展提供一些思路.     

沼气内燃机烟气余热ORC热电联产系统研究

以青岛市某污水处理厂为例分析了该厂现有沼气热电联产系统存在能源利用率及?效率低的问题,并提出了内燃机烟气余热+ ORC热电联产的余热利用方式.通过对改进后系统经济性、环保性及热工性进行计算分析,得到改进后的系统在满足污水厂中温厌氧发酵需热量的前提下全年发电量可增加60.2万kW·h,预计2.67年可收回初投资成本,相比...     

镧助剂对模拟生物沼气重整制备合成气中Ni/SBA-15催化剂结构和性能的影响

以介孔分子筛SBA-15为载体, 采用浸渍法制备了镍质量分数(w)为12.5%, 并且分别添加质量分数(w)为2.5%的镧、铈、镁、钙、锶等助剂的系列Ni基催化剂. 以CH4/CO2体积比为2:1的模拟生物沼气和适量氧气作为原料气, 在常压固定床反应器上评价了催化剂对模拟生物沼气重整制合成气的反应性能. 采用X射线粉末衍射(XRD)、N2吸附/脱附、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)及H2程序升温还原(H2-TPR)等对催化剂的结构进行了表征. 催化活性评价显示, 添加镧助剂的2.5%La/12.5%Ni/SBA-15催化剂比添加铈、镁、钙、锶等助剂的催化剂具有更高的催化活性, 并且具有很好的稳定性. 因此, 文中着重研究了镧助剂对催化剂结构和模拟生物沼气重整制合成气的反应性能的影响. 结果表明, 镧能明显提高Ni/SBA-15催化剂的表面镍含量, 同时还具有很好的抗积炭作用, 在850 ℃的温度下反应820 h没有发现积炭生成, 这些可能是提高催化剂性能和稳定性的重要因素.     

沼气成分分析器的研制

本文在化学吸收原理的基础上,利用测容法和直接法相结合的测定方式研制成功一种同时测定沼气中甲烷,二氧化碳,硫化氢和氧等成分的便携式分析器。分析器一次进样50ml,仅需1.5min左右便可完成上述4种成分的测定。与传统的利用化学吸收厥理制成的分析器相比,该分析器具有结构简单,操作方便,分析快速,仪器价格低,携带方便等优点。分析器所测定的成分,含量范围和准确度完全满足现场测试的要求,可以广泛地用于沼气工程和广大农村沼气基层单位的沼气测试工作     

基于灰关联系统的我国农村户用沼气影响因素调查分析

沼气是农村新能源的主体,可以减少环境污染、解决农村能源短缺问题.从人口、经济、资源、能源消费结构和市场五个方面,用灰关联方法分析了农村户用沼气发展的推动力,并通过实地调研验证了研究结论.结果表明,影响农村户用沼气的发展的主要因素是农村居民人均年纯收入、电力、煤和大牲口存栏数;收入水平越高,农户越能接受沼气池建设,但也会导致沼气池使用效率下降.建议经济发达地区逐渐取消农村户用沼气,建设大型沼气工程,同时加大贫困地区资金扶持力度,削减经济发达地区户用沼气建设补贴.     

用于可再生电力消纳的沼气直接甲烷化研究

利用甲烷化反应将沼气中的二氧化碳转化为甲烷可以同时实现绿氢的消纳和可再生能源的高效利用。本文将沼气直接甲烷化和高温固体氧化物电解池(SOEC)电解水制氢过程耦合,以实现可再生电力的消纳与生物沼气能源的利用。首先,对比了Pt基镍硅催化剂和Ru基镍铈催化剂的CO₂甲烷化活性,二者均能高选择性地在400℃、0.1 MPa下实现模拟沼气中CO₂的甲烷化,Pt基镍硅催化剂由于更低的贵金属用量具有一定的成本优势。其次,通过二段甲烷化工艺优化,使用Pt基镍硅催化剂在2620 h^-1空速下单程转化率超过95%,甲烷选择性接近100%。最后,建立了SOEC电解水制氢与沼气直接甲烷化的工艺计算模型,系统理论能效为70.6%;通过热交换网络的设计,系统理论能效提高到85.4%,能效提升显著。