利用废弃物衍生燃料的热化学处理法制富含氢气合成气

为了探讨利用热化学方式从城市垃圾中制取富含氢气合成气过程的要素影响,解析氢气发生特性及其与主要影响要素之间的关系。在分析了城市生活垃圾组分特性的基础上,将其加工成组分均一的废弃物衍生燃料(refuse de-rived fuel,RDF),并在700、800和900℃等3个温度条件下,分别开展了RDF的热解、气化及水蒸汽气化等实验。研究表明,RDF的加工不但可有效降低垃圾含水率,还可将垃圾热值提高近1倍。温度和添加水蒸汽是从RDF中制取富含氢气合成气过程中的关键影响要素。其中,温度对氢气生成起到至关重要的决定作用,温度的提高对促进H2浓度的提高有利,同时,在气化过程中添加水蒸汽,可有效促进CO和H2等有价气体组分生成。在900℃的高温水蒸汽气化处理过程中,可获得H2浓度最高为34.13%的合成气。另外,800℃热解过程所产生的合成气热值最高,达到14 509 kJ/Nm3。     

上吸式固定床生活垃圾气化炉气化特性研究

以福建某地区上吸式固定床生活垃圾气化炉(简称气化炉)为对象,分析垃圾在不同气化段温度(T)、空气当量比(ER)和料层高径比(H/D)条件下气化气成分和气化效率的影响。利用气相色谱分析垃圾气化产气特性,并设计正交试验分析气化炉最高气化效率的条件。结果表明:升高气化段温度可提高垃圾气化效率,但有一定局限;ER0.36后,风量超过气化炉自平衡能力,气化效率会迅速下降;H/D在3.0时气化效果最好。对于处理量为50t/d的气化炉(Φ3.0m×16.0m),在T为750℃、ER为0.36、H/D为3.0时,气化效率最高(79.3%);各影响因素中,ER的影响最大,T影响次之,H/D影响最小。气化气含焦油量为9.2~22.5g/m3,碳转化率为74.5%~85.9%。     

生活垃圾衍生燃料分段催化气化

利用下吸式分段催化固定床反应器对生活垃圾衍生燃料进行了气化实验。研究了气化温度、当量空气系数、气化介质和催化剂对气化产物的影响。结果表明,生活垃圾衍生燃料以塑料、纸类和厨余组分为主,热值在10 MJ·kg~(-1)以上,适合直接气化。随着气化温度升高,气化气中H_2和CO的含量、产气率、气化气热值、碳转化率和冷煤气效率升高,而焦油和CO_2含量明显降低;随着当量空气系数升高,CO_2含量、产气率和碳转化率升高,而焦油含量和气化气热值降低,在当量空气系数为0.33时冷煤气效率最高;当采用富氧空气作为气化介质时,N_2对于气化气的稀释作用减弱;添加催化剂能有效减少气化气中焦油的含量,提高H_2和CO的含量。采用下吸式分段催化气化,能有效提高气化气品质和冷煤气效率。     

催化湿式氧化法处理糖蜜酒精废液的研究

以非贵金属Cu、Fe、Mn和Ce为主要活性成分和TiO2、-γA l2O3为载体,制备了10种用于催化湿式氧化法处理糖蜜酒精废液的催化剂。考察了载体、焙烧温度、成分配比对催化剂催化活性与稳定性的影响,研究了氧气分压、催化剂投加量、反应温度和反应时间对催化湿式氧化过程的影响规律。结果表明:(1)Fe-Mn/-γA l2O3(3∶1∶1)催化剂是催化湿式氧化法处理糖蜜酒精废液的可选催化剂;(2)适宜的氧气供应量为理论需氧量的3.4~4.6倍,催化剂的投加量以10 g/L为佳;在300℃下反应30 m in或在280℃下反应60 m in,处理水可达到污水综合排放标准GB9878-1996的三级标准。     

城市生活垃圾热解重整制合成气计算分析

基于热化学平衡对热解重整制取合成气工艺进行了建模分析,考察了垃圾收到基水分M_(ar)、干燥基灰分A_d、热解装置入口垃圾含水率和合成气燃烧比例对能量转化率、干合成气产率、干合成气低位热值、合成气组分等的影响。结果表明:该工艺对于收到基低位热值大于6.7MJ·kg~(-1)的生活垃圾可以产生标况下低位热值高于5.3 MJ·m~(-3)的干合成气;垃圾收到基水分和干燥基灰分的增加会大幅降低能量转化率、干合成气产率和低位热值。     

流化床生物质气化过程的中试研究

在流化床生物质气化炉内，用空气进行气化生物质（花生壳）的试验研究，分析了参数是ER（0.2-0.45)，气化床的温度750－850℃），当当量比ER在0.25-0.33范围内，气化燃气热值为6．2％－6.8MJ/Nm^3，气体产量在260－300Nm^3/h，并对七膛，林废弃物进行了初步实验研究，生成的燃气成分：CO在14％－17％之间，H2含量一般低于10％，甲烷含量为5％－10％，燃气热值多数在5300－6500kJ/Nm^3，气化效率72．6％，实验结果表明，流化床生物质气化炉可用于生物质气化。     

氧化镁基催化剂及脱硝性能研究

为控制燃烧烟气中NOx的污染,对共混合方法制备的氧化镁基催化剂进行烟气直接催化分解法脱硝实验研究,分析模拟烟气脱硝塔内温度及床层高度及氧气浓度、NO浓度和空速对脱硝效率的影响.研究表明:氧化镁基催化剂可以采用直接催化分解法对烟气脱硝,脱硝率85%～95%,氧化镁基催化吸附剂组成为氧化镁、固化剂、添加剂;脱硝的床层高度4～5 cm,脱硝反应温度130～170℃,烟气空速2 500～3 000 h-1;研究推测出氧化镁基催化剂存在活性缺陷,并对脱硝机理进行了初步分析.     

催化氧化还原吸收法脱除工业含湿废气中NOx

基于精细化工、制药行业排出 NOx 废气氧化度低、氧气含量高的特点,提出以改性活性炭(MAC)为催化剂的催化氧化-还原吸收脱除 NOx 的方法.考察了相对湿度、氧化温度、氧化时间对 NO 催化氧化以及还原液种类对 NOx 吸收的影响.结果表明,随着相对湿度的增加 NO 转化率急剧下降,但随着氧化时间的延长有所提高;干气条件下,随着温度升高,NO 转化率下降;湿气条件下,NO 氧化反应最佳反应温度范围为 50～70℃,实验条件下的 NO 最高转化率可达 51%;还原液种类中以尿素-碱液对 NOx 和 NO 的吸收效果最好,亚硫酸铵-碱液对 NOx 的吸收效果最好.通过催化氧化-还原吸收的多级组合可实现 NOx 的有效脱除与达标排放.     

生物质催化气化制取富氢燃气的研究

以流化床为反应器 ,探讨了一些主要参数如 :反应器温度 ,水蒸气 ,当量比ER以及催化剂对气体成分、氢产率和潜在氢产率的影响。实验所用催化剂为白云石和镍基催化剂。在实验条件范围内 ,氢产率为 2 2— 83g/kg生物质 (湿基 ) ,潜在氢产率为 115— 2 2 3g/kg生物质 (湿基 )。结果表明 ,较高的反应器温度 ,适当的水蒸气添加量可以有效提高氢的产出 ;白云石和镍基催化剂可使产品气中的氢含量提高 10 %以上。     

流化床生物质气化过程的中试研究

在流化床生物质气化炉内 ,用空气进行气化生物质 (花生壳 )的试验研究 ,分析的参数是ER(0 .2— 0 .45 ) ,气化床的温度 (75 0— 85 0℃ )。当当量比ER在 0 .2 5— 0 .33范围内 ,气化燃气热值为 6 .2— 6 .8MJ/Nm3,气体产量在 2 6 0—30 0Nm3/h。并对七种农、林废弃物进行了初步气化实验研究。生成的燃气成分 :CO在 14%— 17%之间 ,H2 含量一般低于10 % ,甲烷含量为 5 %— 10 %。燃气热值多数在 5 30 0— 6 5 0 0kJ/Nm3,气化效率 72 .6 %。实验结果表明 ,流化床生物质气化炉可用于生物质气化     

铂基催化剂低温催化降解环己酮特性研究

将负载1.0%(质量分数)Pt的自组装型铂基催化剂Pt/γ-Al_2O_3装填在固定床反应器中,研究了环己酮质量浓度(500~4 000mg/m~3)、相对湿度(5%~75%)、温度(160~260℃)以及空速(5 000~20 000h~(-1))与环己酮降解率的关系,并依据不同的氧气分压和环己酮分压建立反应动力学模型。结果表明,氧气分压对反应速率影响极小,可以忽略,而环己酮分压影响显著。研究结果对低温催化降解环己酮的工程设计与运行具有指导意义。     

铁铈复合催化剂的低温SCR脱硝性能

以柠檬酸酸法制备了不同铁铈比例的脱硝催化剂并将其用于NO_x的低温NH_3选择性催化还原,通过N_2吸附、XRD和TPD手段对催化剂进行表征,并考察了H_2O和SO_2对催化剂性能的影响。结果表明:Ce的掺杂显著提高铁基催化剂的低温SCR性能,0.10CeFeO_x催化剂在200~300℃,60 000 h~(-1)空速下能达到85%以上的效率;Ce的掺杂能够提高催化剂比表面积和改善催化剂孔结构,有助于反应气体吸附以及提供更多的活性位点;铁铈之间有较强的相互作用,掺杂Ce后,Fe、Ce以无定型态存在,形成良好固溶体,并且大幅提高了催化剂表面酸性强度;在250℃,由于5%(vol)H_2O竞争吸附导致0.10CeFeO_x催化剂反应效率有所下降,但仍保持在90%左右;对于模拟烟气中SO_2的毒化作用,250℃时0.10CeFeO_x催化剂反应效率下降明显。     

转炉钢渣中铁组分的氧化改质与磁选回收

在不同工艺参数下对转炉钢渣进行了固相氧化改质,并对改质后钢渣进行了磁选处理,分析对比了干式磁选和湿式磁选对改质钢渣的磁选效果。实验结果表明:通过氧化改质处理,能够使钢渣中无磁性铁氧化物向有磁性镁铁尖晶石发生转变,后者可通过磁选进行有效分离。原钢渣进行氧化改质的最佳加热温度和气体通入速率分别为1 100℃和7.5 L·min~(-1)。钢渣通过固相改质后,更容易获得高回收率的高品位精矿,对钢渣的磁选宜为湿式弱磁选,实验范围内磁选工艺的最佳磁感应强度为0.102 T。在加热温度1 100℃,保温时间30 min,气体通入速率7.5 L·min~(-1)的条件下,改质钢渣产率达到22%,铁品位达到62%,回收率达到64.95%。     

生物质催化气化制取富氢燃气的研究

以流化床为反应器，探讨了一些主要参数如：反应器温度，水蒸气，当量比ER以及催化剂对气体成分、氢产率和潜在氢产率的影响。实验所用催化剂为白云石和镍基催化剂。在实验条件范围内，氢产率为22—83g／kg生物质(湿基)，潜在氢产率为115—223g／kg生物质(湿基)。结果表明，较高的反应器温度，适当的水蒸气添加量可以有效提高氢的产出；白云石和镍基催化剂可使产品气中的氢含量提高10％以上。     

脉冲放电协同Ag改性CeO_x/γ-Al_2O_3催化剂对富氧条件下NO_x的脱除

随着机动车尾气中氮氧化物排放量的逐年增加,其对环境还有人体的危害也越来越大,为控制氮氧化物的排放,采用多针-板脉冲放电协同负载Ni、Co、Mn、Ce等金属氧物的复合型γ-Al_2O_3催化剂技术研究其在富氧条件下的脱硝效率,以及NO转化率,并使用Ag对γ-Al_2O_3催化剂进行相关改性制备出金属氧化物复合型催化剂,进而研究其脱硝率。结果表明:CeO_x/γ-Al_2O_3催化剂的催化效果好于其他金属氧化物催化剂,其中脉冲放电协同CeO_x/γ-Al_2O_3催化剂脱硝率为40.75%;不同负载量的Ce对催化剂活性影响也不同,协同负载量为1%的CeO_x/γ-Al_2O_3催化剂最佳脱硝效率为48.89%,NO转化率达到67.33%;在Ag改性且Ag负载量为1%后,CeO_x/γ-Al_2O_3催化剂其协同脉冲放电脱硝效率达到51.67%,对其BET表征后发现比表面积增加了3 m~2·g~(-1),同时催化剂上NO_x的还原活化位点增多。实验结果表明Ag改性CeO_x/γ-Al_2O_3催化剂协同脉冲放电在富氧条件下可以有效提高NO_x去除率,为下一步开发更高性能的催化剂提供了研究依据。     

γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂低温催化臭氧氧化NO

利用等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂,考察了掺杂元素种类,掺杂元素与Mn元素摩尔比以及煅烧温度对NO低温(100℃)催化氧化活性的影响,并对催化剂在有SO_2或H_2O的烟气中的稳定性进行了探究。结果表明,掺杂元素为Ce,Ce/Mn=0.4,煅烧温度为500℃条件下制备的催化剂NO催化活性最佳,在NO体积浓度为500×10~(-6),臭氧浓度为20.9 mg·L~(-1),n(O_3)/n(NO)=0.2,反应温度为100℃,模拟烟气总流量为1.0 L·min~(-1),模拟烟气相对湿度为4%的条件下,NO的转化率最高可达70%。此外,还对催化剂在不同条件下的稳定性和活性恢复情况进行了探究。实验最终实现了在低O_3浓度条件下达到较高NO转化率的目的,为烟气脱硝提供了一种具有应用潜力的新技术。     

六铝酸盐催化剂的催化还原脱硫脱硝性能

采用共沉淀法制备Cu和Fe掺杂的六铝酸盐催化剂(SrCuxFe1-xAl11O19-δ,x为0,0.2,0.4,0.5,0.6,0.8,1),通过XRD、TPR、BET等技术方法对催化剂的结构及性质进行了研究,并考察了以CO为还原剂的催化脱硝活性。结果表明,用碳酸铵作为沉淀剂在1 200℃焙烧4 h可以形成完整的六铝酸盐晶型,Cu和Fe能够取代Al3+,很好地促进六铝酸盐晶体结构的形成;SrCuxFe1-xAl11O19-δ催化剂有很好的脱硫脱硝催化活性,此类型的催化剂均使SO2、NO的转化率在空速为6 000 h-1下达到了80%和90%以上。向体系中加入氧气会对催化活性有较大影响。     

催化分解N_2O的催化剂工业中试应用条件研究

以拟薄水铝石为载体,硝酸钴、硝酸铜、硝酸铈为活性组分制备γ-Al_2O_3负载钴铜铈复合氧化物(CoCuCe/γ-Al_2O_3)催化剂,考察了进行工业中试的制备条件,使得催化剂机械强度和N_2O转化率达到最优化。结果表明,催化剂成型形状为五叶草形(内径3mm、外径8mm)、水粉比(去离子水体积与拟薄水铝石质量之比)为0.6mL/g、2.0%(质量分数)的硝酸作为胶溶剂、助挤剂配比(田菁粉质量与拟薄水铝石、活性组分质量之和的配比)为5%时,制备得到的催化剂机械强度和N_2O转化率达到最优化,满足催化剂机械强度不小于80N/cm、N_2O 90%转化率的温度不高于650℃、99%转化率的温度不高于750℃的工业中试要求。     

CeOx/AC催化剂NH3选择性催化还原NO

以用不同浓度的HNO3预处理后的椰壳活性炭为载体,负载铈制备SCR催化剂。利用比表面积分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和催化剂活性实验,探讨了不同变量如金属离子的分布、焙烧温度和载体属性对催化活性的影响。结果表明,HNO3处理后,经500℃焙烧金属铈负载量为7%的催化剂表现出优良的催化性能。在90℃时,NO转化率在90%以上,随温度升高,达到接近100%的NO转化率。     

陶瓷-活性炭球为载体的CWAO催化剂

以陶瓷-活性炭球为载体制备载Ru催化剂,用于催化湿式氧化(CWAO)法处理酚醛树脂废水,考察了陶瓷-活性炭球载体、Ru负载量和陶瓷球宏孔孔径等对催化剂的催化活性和稳定性的影响。实验结果表明,催化剂催化活性的顺序为:Ru/KC-120>Ru/KC-80>Ru/KC-60>KC-120>无催化剂。在200℃,氧气分压为1.5 MPa等条件下,催化湿式氧化酚醛树脂废水,3%Ru/KC-120催化剂表现良好的催化活性与稳定性,在120 min内,COD和苯酚去除率分别达到91%和96%。