天然气加压空气部分氧化——深冷除氮制合成氨原料气的生产工艺

To counter the low heat efficiency and high energy consumption of our natural gas-based small ammonia plant using atmospheric intermittent steam-reforming gas production process, the author suggests that it should be alternated with pressured air partial oxidation matched with cryogenic nitrogen rem

二甲醚部分氧化重整制氢热力学分析及实验

用元素势能法对二甲醚(DME)部分氧化重整制氢进行了热力学分析与计算,在定压绝热条件下计算了产物中各组分的体积分数随空醚比(0.5～4)和压强(0.1～0.5 MPa)的变化关系.结果表明:H2的体积分数随压强的增大而减小;在标准大气压和空醚比为3的条件下,由二甲醚部分氧化反应得到的氢气体积分数最大,约为35%;H2的体积分数随空醚比的增大先增后减,CO的体积分数变化不明显,CO2和CH4的体积分数随空醚比的增大而减小.最后,在自制实验台上进行二甲醚等离子体重整制氢的实验,将该实验结果与热力学分析结果进行了对比分析,结果证明用元素势能法分析得到的H2,CO,CH4和CO2的体积分数随空醚比的变

Rh/SiO2催化剂上甲烷部分氧化制合成气的核磁共振研究

利用1H MAS NMR技术,在甲烷部分氧化(POM)制合成气反应条件下研究了Rh/SiO2催化剂上氢与金属的相互作用及反应机理. 结果发现,氢气在Rh/SiO2上解离吸附后可能有四种存在形式: 化学位移为δ=-100～-120的可逆(αM)和不可逆(αI)吸附氢物种,δ=0～-100的"氢云"或"氢雾"形式的氢物种和δ=3.0的溢流氢物种. 溢流氢物种是由可逆吸附的氢物种和"氢云"或"氢雾"状态的氢物种溢流到SiO2上并弱吸附在桥式氧(Si-O-Si)附近而形成的. 溢流氢物种活化晶格氧,形成一种POM反应的活性氧物种OH-. 活性氧物种OH-反溢流到Rh上,并与CH4解离吸附在Rh上的CH

二氧化铈纳米球的合成

使用尿素水热法合成了均匀的二氧化铈球型纳米材料. 纳米球是由纳米层以及纳米颗粒所构成的核壳结构,其平均粒径为320 nm, 同时表面主要暴露{111}晶面. 尿素水解所产生的氨气分子为纳米球状结构的形成提供了模板,而生成的碳酸根与氢氧根离子作为铈离子的沉淀剂. 使用氢气程序升温还原技术表征了氧化铈纳米球材料的氧化还原能力,同时以一氧化碳氧化为探针反应研究了其催化性能.

二甲醚部分氧化重整制氢中的部分氧化催化剂的考察

采用浸渍法制备了一系列负载型贵金属催化剂,与Ni/Al2O3构成双床层催化剂,在连续流动固定床反应器中,进行了二甲醚(DME)部分氧化重整制氢的研究,系统地考察了贵金属类型及其负载量、载体以及还原温度与反应温度的影响.结果表明,Pd/Al2O3催化性能不及Pt/Al2O3和Rh/Al2O3,而Pt/Al2O3和Rh/Al2O3催化性能相当,考虑到价格因素,选择了Pt/Al2O3作为本反应催化剂.对Pt负载量的考察表明,0.5%Pt/Al2O3催化性能最佳,且Al2O3又比MgO和ZrO2更适合作载体.通过对工艺条件的考察,确定适当的还原温度与反应温度均为700℃.在上述最佳催化剂与反应条件下,

超临界二氧化碳中功能化聚乙二醇稳定的钯纳米粒子催化醇的选择氧化反应

以超临界二氧化碳(scCO_2)/聚乙二醇(PEG)两相为反应介质,双齿氮配体功能化聚乙二醇稳定的Pd纳米颗粒作为催化剂,进行了醇的需氧氧化反应.系统研究了催化剂制备条件和反应条件对苯甲醇需氧氧化反应的影响.结果表明,以氢气为还原剂制备的Pd纳米粒子的催化活性最高.反应结束后,可以利用seCO_2直接进行原位萃取得到产物,实现了催化剂与产物的有效分离和催化剂的循环使用.反应中没有检测剑钯的流失.催化剂经过5次循环利用后转化率仍可达98%.

Pd/SAPO-34催化剂上CO低温氧化反应

采用水热法合成了小晶粒的SAPO-34.MnSAPO-34和CuSAPO-34分子筛,并以它们为载体采用浸渍法制备了一系列不同Pd含量的催化剂用于催化CO氧化反应.结果表明:分子筛载体、催化剂制备条件、反应条件、Pd含量及预还原等对催化剂的活性影响较大.催化剂活性随焙烧温度的增加而降低,而随着反应温度的升高而提高,担载在SAPO-34上Pd含量为1.35%时性能最佳.X射线衍射和透射电镜结果表明Pd物种高度分散于催化剂上,粒子粒径在2～8 nm;X射线光电子能谱及氢气程序升温还原结果表明,高度分散的Pd~(2+)物种是CO氧化反应活性位.随着反应进行被还原为Pd~0物种,因而导致催化剂活性下降

二甲醚部分氧化重整的参数优化与动力学

对二甲醚DME(Dimethyl Ether)部分氧化重整制氢反应过程进行了理论分析,得到氢气产率和体积含量最高时系统中混合气体的组成.并应用自行设计的实验及测试系统,研究了温度、空醚比、催化剂质量m与DME进料的摩尔流速vDME之比m/vDME等参数对DME转化率、混合气中CH4、CO2体积含量的影响.综合理论分析与实验结果,得出了DME部分氧化重整制氢系统最佳操作参数.确定了在最佳反应条件下,DME部分氧化反应的幂指数型宏观动力学速率表达式.

钛基阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列研究进展

TiO2纳米管阵列因具有独特的结构和优异的性能而引起人们极大的关注,已成为纳米材料和光催化领域研究的热门课题.针对阳极氧化法,详细论述了TiO2纳米管阵列的制备技术和形成机理,综述了其在光解水制氢、光催化降解污染物及染料敏化太阳电池等领域的应用进展,分析了目前存在的问题,并指出了今后研究的方向.

Cu/Cr催化剂上的甲醇部分氧化制氢

采用共沉淀法, 制得不同配比的Cu/Cr催化剂; 考察了O2/CH3OH比对甲醇部分氧化制氢(CH3OH+1/2O2→2 H2+CO2)反应活性的影响; 利用TPR、 XRD、 BET、 N2O测定Cu表面积等手段对Cu/Cr催化剂进行了表征. 活性评价结果表明, 在低的O2/CH3OH比时, Cu60Cr40催化剂的活性较差, 但O2/CH3OH比接近0.5时, 活性较好, 且氢的选择性也较高. 结合表征结果推测, 催化剂中的Cu+/Cu0比可能决定了甲醇的转化率.

纳米CoFe_2O_4催化剂催化转化乙醇制氢

采用溶胶-凝胶法制备了纳米CoFe_2O_4催化剂并用于乙醇裂解和部分氧化制氢反应. CoFe_2O_4催化剂对乙醇催化裂解反应表现出较低的催化活性, 其主要原因可能是催化剂表面积碳以及催化剂粒径的长大. 而纳米CoFe_2O_4催化剂对乙醇部分氧化制氢反应具有良好的催化性能. TPR和XRD结果表明尖晶石结构的CoFe_2O_4相在乙醇部分氧化反应过程中发生了结构变化, 部分生成了CoFe合金相. 另外, 催化剂的粒径没有明显增大. 推测纳米CoFe_2O_4催化剂具有良好催化性能是尖晶石结构的CoFe_2O_4和合金相的协同作用所致.

双层多孔介质内甲烷富燃制氢过程的研究

采用一维双温度体积平均模型和详细的甲烷化学反应机理GRI 3.0,对双层泡沫陶瓷多孔介质内甲烷富燃燃烧过程进行数值模拟,研究在双层多孔介质交界面附近稳定燃烧时的火焰稳定传播范围、火焰温度和组分分布及氢气的产量和能量转换效率.结果表明,双层多孔介质燃烧器能有效拓宽甲烷在空气中的富燃极限;在当量比大于1.6时,燃烧产物中氢气含量较多,氢气产生分为甲烷部分氧化和水煤气反应两个阶段;当量比在1.6～1,8之间时,能量转换效率较大,最大值约为46%.

掺杂碱金属与碱土金属的CuO-CeO_2催化剂的漫反射红外光谱分析

CuO-CeO_2系列催化剂是高效的CO选择性氧化反应的催化剂,通过原佗漫反射红外光谱对掺杂碱金属和碱土金属氧化物的CuO-CeO_2催化剂表面的吸附物种进行了研究.结果表明CuO-CeO_2系列催化剂上,2 106 cm~(-1)处出现CO的红外吸附峰.在反应气氛中,此峰的强度随着温度先升高后降低,说明Cu+是CO主要的活性吸附中心.低温下催化剂表面吸附的CO主要以可逆形式脱附出来,而高温下CO则以不可逆的形式脱附出来.催化剂表面在3 660 cm~(-1)处出现尖锐的红外峰,归属于CeO_2经还原产生的Ce-(OH)_2偕式基团.在1 568,2 838和2 948 cm~(-1)附近处出

多孔介质内H2S贫氧燃烧制氢数值模拟

为探索H2S在多孔介质内超绝热缺氧燃烧裂解制氢的机理,采用流体力学数值模拟与化学动力学研究相结合的方法,使用一个17组分、57步的复杂化学反应机理,模拟了H2S在直径为3 mm的Al2O3圆球堆积的多孔燃烧反应器内的缺氧燃烧制氢过程,模拟结果与试验数据基本吻合.模拟结果显示:富燃条件下,多孔介质内H2S的燃烧温度超过了绝热燃烧温度,为H2S的裂解制硫、制氢提供了高温环境,H2S部分裂解生成单质硫和氢气,从而实现了对硫化氢中的硫和氢同时利用的目的.

应用MELCOR对FPT1棒束失效过程的模拟分析

应用MELCOR1.8.6程序对严重事故试验PHEBUS-FPT1进行了模拟分析.通过对棒束毁损过程中涉及的燃料棒过热、锆水反应、裂变产物释放和迁移、燃料熔融坍塌等现象和机理的建模计算,得到的结果和趋势与试验测量值进行了比较分析.分析结果表明:计算得到的棒束失效过程中发生重要事件与试验值较吻合;表征严重事故过程的重要现象--锫水反应所产生的氢气趋势,计算值与试验值比较一致;棒束栅元单一控制体划分,会使得计算得到的燃料峰值温度等表征严重事故来临时间晚于试验值;用CORSOR-M模型预测得到的大部分裂变产物核素释放总量要低于试验测量值,并且该模型较高的估计了氧化热对Xe、Cs、I、Te等易挥发核素

甲醇部分氧化-蒸汽重整制氢的化学平衡计算

用热力学方法研究甲醇部分氧化-蒸汽重整耦合制氢反应.计算出反应系统在不同温度下的反应平衡常数和平衡组成,为催化剂的研制和动力学模型的建立提供依据.

活化条件对碳四烃氧化制顺酐VPO催化剂的影响

以V_2O_5和磷酸为原料,异丁醇为还原剂,合成催化剂前体VOHPO_4·0.5H_2O,分别在正丁烷/空气、混合碳四/空气气氛中活化得催化剂VPDB和VPDC.采用X射线衍射(XRD)、氢气-程序升温还原实验(H_2-TPR)和等离子发射光谱(ICP)等对催化剂进行表征,并考察其分别在正丁烷和混合碳四氧化制顺酐反应中的催化性能.结果表明,催化剂VPDB与VPDC的主要括性相均是(VO)_2P_2O_7相,后者晶格氧的活性较高,比表面积相对较小,两者的钒平均价态分别为4.28和4.12.在相同反应条件下分别进行正丁烷和混合碳四催化氧化反应,VPDC的催化活性均高于VPDB,前者的顺酐选择性低于

平板微反应器内甲烷催化部分氧化重整数值分析

联合使用可以计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMKIN4.0和计算流体力学软件CFD,对平板微反应器中Rh催化剂涂层上甲烷部分氧化重整制合成气进行了数值分析,并探讨了反应通道高度和长度对反应性能的影响.结果表明:在较短的接触时间内,能够得到较高的甲烷转化率和稳定的合成气组分,氢气与一氧化碳的摩尔比在 1.5-2.0;在绝热边界条件下,反应通道高度增大,甲烷的转化率、出口氢摩尔分数以及氢选择性降低,出口温度升高;反应通道长度增大,甲烷的转化率、出口氢摩尔分数以及氢选择性提高,出口温度降低.

汽油氧化重整制氢反应催化剂失活因素研究

对汽油氧化重整制氢反应催化剂失活因素进行了理论分析与实验研究,研究结果表明:在进行反应中,催化剂表面积碳是造成催化剂失活的原因,为避免催化剂表面积碳,反应的最小水碳比应大于理论计算的最小水碳比.计算了在不同反应温度条件下的最小理论水碳比.

不同种类氧化铜氧化乙醛的实验研究

新制氢氧化铜与乙醛的反应是高中化学的一个重要实验,显示了乙醛具有还原性.最近有关对该反应实验条件、反应机理等方面研究的论文不时见诸报端,一个基本的共识是该实验勿需强调氢氧化铜浊液的"新制"而应控制在"碱性"条件下即可.

过渡金属对分子筛担载Pd催化剂上CO氧化性能影响

分别采用共浸和连续浸渍法制备了一系列添加过渡金属的Pd-M-Ox-NaZSM-5(M=Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Mo,Zr等)负载型催化剂.以CO氧化为探针反应,考察了不同制备方法对CO氧化性能影响,结果表明共浸法制备的各催化剂其活性明显优于连续浸渍法.详细考察了反应温度、Fe含量、氢气预还原、空速以及水蒸气等对共浸Pd-Fe-Ox/NaZSM-5催化剂上CO氧化行为影响,并应用XRD和XPS等手段对催化剂体相结构和表面状态进行了表征.结果表明:加入Fe2O3可明显提高Pd/NaZSM-5催化剂活性,且催化CO氧化的转化率随反应温度及Fe含量增加而增加;空速增加以及H2预还原作

抬举湍流H2/N2射流火焰的PDF模拟

采用数值方法研究了一个高温燃烧产物环境中的抬举湍流H2/N2射流火焰,对火焰的自然和抬举特性进行了研究.采用标量联合概率密度函数(PDF)方法处理详细的化学动力学过程,而湍流流场采用一个多时间尺度(MTS)κ-ε湍流模型计算.计算中结合了一套描述氢气氧化的详细化学反应动力学机理.计算结果和实验数据进行了对比,表明所采用的模型可以精确的模拟火焰抬举高度和自然的过程.

载体对Au-Pd催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响

用PVP保护乙醇还原法制备了一系列Au-Pd/Mox(M=Zn、Ce、Fe、Ti、Cr和Al)双金属催化剂,考察了不同载体对Au-Pd催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响,用XRD、TG、TPD、TPR和TPH等对催化剂进行了表征.结果表明,载体对催化剂性能有较大影响,与钛、铬和铝氧化物载体相比,448 K时偏碱性的锌、铈和铁氧化物载体负载的Au-Pd催化剂的甲醇转化率均在80.0%以上,催化剂积碳量降低.其中以Au-Pd/ZnO催化剂的效果最好,523 K时甲醇转化率和氢气选择性分别为99.0%和45.6%,反应20 h后积碳量仅为0.023 2 g/g cat.

二甲醚部分氧化重整反应制氢的研究

DME作为"氢载体"可储存与输运氢,但如何由DME转化制氢则少有研究.研究了高温条件下DME部分氧化重整制氢的可能性,发现以Pt/Al2O3和Ni-MgO作为双床层催化剂,在700℃可以有效地由DME生产H2,H2收率可达90%以上.对催化剂作用方式的考察发现,Pt/Al2O3能够催化DME部分氧化,并且可以抑制DME的热分解,而Ni-MgO能够催化DME与CH4的重整反应,从而进一步提高H2的收率.由于DME部分氧化重整反应的主要产物是H2和CO,此产物更适合高温燃料电池如SOFC的应用.SOFC能效高,环境友好,无腐蚀,维护简单,可以满足分散式区域供电的需求,具有广阔的应用前景.

Pd及其含量对Au/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢性能的影响

采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护乙醇还原法制备了不同Pd含量的Au-Pd/CeO_2催化剂,考察了Pd及其含量对Au/CeO_2催化剂甲醇部分氧化制氢反应性能的影响,并运用XRD、TPR、CH_3OH-TPD和H_2-TPD等技术对催化剂进行了表征.结果表明,Pd的加入提高了Au/CeO_2催化剂的活性和氢气选择性,当Au/Pd摩尔比为6:4时催化剂活性和氢气选择性最佳,623 K甲醇的转化率和氢气选择性分别达到99.0%和40.4%.