Process conditions of preparing methanol from cornstalk gas

The low-heat-value cornstalk gas produced in the down-flow fixed bed gasifier was tentatively used for methanol synthesis. The cornstalk gas was purified and the technical procedures such as deoxygenation, desulfurization, catalytic cracking of tar, purification and hydrogenation were studied. The catalytic experiments of methanol synthesis with cornstalk syngas were carried out in a tubular-flow integral and isothermal reactor. The effect of reaction temperature, pressure, catalysttypes, catalyst particle size, syngas flow at entering end and composition of syngas was investigated. The optimum process conditions and yield of methanol from cornstalk syngas were obtained. The experimental results indicated that the proper catalyst of the synthetic reaction was C301 and the optimum catalyst size (φ) was 0.833 mm×0.351 mm. The optimum operating temperature and pressure were found to be 235℃ and 5 Mpa, respectively. The suitable syngas flow 0.9-1.10 mol/h at entering end was selected and the best composition of syngas were CO 10.49%, CO2 8.8%, N2 37.32%, CnHm 0.95% and H2 40.49%. The best methanol yield is 0.418 g/g cornstalk. The study provided the technical support for the industrial test of methanol production from biomass (cornstalk)gas.     

城市污泥两段式催化热解制合成气研究

为了把城市污泥中温热解产生的挥发性产物转化为可直接利用的洁净可燃性气体或重要的化工原料合成气,采用两段式热解装置对城市污泥进行了催化热解实验研究,讨论了不同催化剂对城市污泥热解挥发性产物的催化裂解能力,结果表明:城市污泥在热解终温500℃,热解液产率最大,超过500℃,热解液产率减少,热解气增多,固相产率基本不变;城市污泥热解液的裂解温度需在900℃以上,产生的气体组分主要为H2、CO、CH4等小分子非冷凝性气体;Ni/分子筛复合催化剂对热解液转化为合成气的作用效果较好,合成气体(H2+CO)体积含量占气体总量的85%以上.     

POC的结构参数对DMCC发动机排放影响的试验研究

在一台直列4缸增压中冷电控单体泵柴油机的进气道上增加甲醇喷射装置,实现柴油甲醇二元燃料燃烧(DMDF)模式.利用废气分析仪对其主要气体排放进行测量,研究在排气管上加装的柴油颗粒氧化催化转化器结构参数对尾气催化效率的影响,试验结果表明:POC长度越长,对碳烟、THC、和未燃甲醇的转化效果越好,甲醇替代率为30%、POC长度为100 mm时,对碳烟、CO、THC和未燃甲醇的平均净化效率分别为15.00%、91.61%、75.56%、66.96%,长度增加至200 mm后,上述效率明显提高,分别提高到30.37%、99.29%、67.55%、95.44%;POC孔密度增加,POC对碳烟、CO及未燃甲醇的转化效率有小幅增加,甲醇替代率为30%时,孔密度从200目增加到300目,对碳烟、CO和未燃甲醇的催化效率分别从19.61%、94.66%、86.07%提高到23.06%、97.44%和88.56%;POC结构参数的改变对NO_x的转化效率影响不大.     

废轮胎流化床气化特性试验研究

为了掌握废轮胎在流化床内的气化特性,利用自行设计的小型流化床试验装置系统,对废轮胎在不同的过量空气系数下在400～700℃温度范围内进行了空气气化实验.分析了废轮胎气化效率、固定碳转化率、气化气热值、产气量以及气化气成分随气化温度、过量空气系数的变化规律.结果表明,废轮胎气化的最佳运行条件为气化初始温度700℃,过量空气系数α=0.4.在此条件下得到的气化气成分主要包括CH₄、CO、H₂、C₂H₆和高分子有机化合物,此时的气化效率为47.96%,气化气低位热值为4 804kJ/m³.     

制氨厂尾气中CO的变压吸附提纯

制氨厂尾气含有大量CO,若采用有效的分离、纯化工艺,可获得碳一化工(C1)所需的高纯度CO.本文研究了用PU1型吸附剂变压吸附提纯制氨厂尾气,同时比较了PU1型吸附剂和ZMS-5A型沸石的性能.试验采用一段法变压吸附工艺研究了不同操作条件下CO的纯化和回收,气体流速为0.2～0.8 m³/h,并对工艺条件进行了优化.结果表明PU1吸附性能较好,在吸附压力0.3 MPa、原料气CO浓度30%时,CO回收率为75%,CO产品气的纯度可大于98%.     

城市生活垃圾水蒸气催化热解的实验研究

采用自行设计的外热式催化热解实验装置,以城市生活垃圾为原料,对温度(600℃～900℃)、物料的组分、加热方式、水蒸气以及白云石催化剂等影响垃圾热解的因素进行了分析。结果表明,气化温度、水蒸气、催化剂对垃圾热解性能影相显著。随热解温度的升高,产气量不断上升,H2和CO的含量增加,当温度为900℃时,产气量达到0.96m3/kg,H2和CO含量分别达35.1%和31.8%;催化剂使用、水蒸汽通入显著改善产品气质量,特别是H2含量,可达45%左右;挥发分含量较高的物料热解性相对较好;快加热方式有利于提高产品气质量。     

Cost comparison of syngas production from natural gas conversion and underground coal gasification

Underground coal gasification (UCG) is a promising technology to reduce the cost of producing syngas from coal. Coal is gasified in place, which may make it safer, cleaner and less expensive than using a surface gasifier. UCG provides an efficient approach to mitigate the tension between supplying energy and ensuring sustainable development. However, the coal gasification industry presently is facing competition from the low price of natural gas. The technology needs to be reviewed to assess its competiveness. In this paper, the production cost of syngas from an imaginary commercial-scale UCG plant was broken down and calculated. The produced syngas was assumed to be used as feedstock in liquid fuel production through the Fischer-Tropsch process or methanol synthesis. The syngas had a hydrogen (H₂) to carbon monoxide (CO) ratio of 2. On this basis, its cost was compared with the cost of syngas produced from natural gas. The results indicated that the production cost of syngas from natural gas is mainly determined by the price of natural gas, and varied from $24.46 per thousand cubic meters (TCM) to $90.09/TCM, depending on the assumed price range of natural gas. The cost of producing UCG syngas is affected by the coal seam depth and thickness. Using the Harmon lignite bed in North Dakota, USA, as an example, the cost of producing syngas through UCG was between $37.27/TCM and $39.80/TCM. Therefore, the cost of UCG syngas was within the cost range of syngas produced by natural gas conversion. A sensitivity analysis was conducted to investigate how the cost varies with coal depth and thickness. It was found that by utilizing thicker coal seams, syngas production per cavity can be increased, and the number of new wells drilled per year can be reduced, therefore improving the economics of UCG. Results of this study indicate the competitiveness of UCG regarding to natural gas conversion technologies, and can be used to guide UCG site selection and to optimize the operation strategy.     

铜锰基整体式催化剂对烧结烟气CO净化特性

基于改性铜锰氧化物作为CO催化活性组分,分别制备了催化剂原粉、以泡沫金属、堇青石为载体的两种整体式催化剂,在实验室配气条件下对比了3种样品的CO催化效率及稳定性,优选了堇青石整体式催化剂,并在某钢厂实际烧结烟气条件下测试了其在不同催化剂负载量、空速、温度下的CO催化效率、稳定性以及衰减后样品催化特性;最后批量制备了2m³优选整体式催化剂并开展了6000m³/h烧结烟气CO净化中试实验.结果表明,烟气高浓水蒸气显著抑制CO催化反应,经240h催化后T₉₀最大提升38℃;催化剂负载量越高,T₉₀越低,催化效率衰减时间越短,稳定后的效率越高,但随着空速增加,该优势减小;1440h(2个月)中试实验中,进气温度185~195℃下,CO催化效率大于85%(平均90%),出口CO浓度低于1000×10^-6,出口平均烟温达220℃,具有节能减排双重效益.     

Au负载OMS-2催化剂的制备及其低温催化氧化性能

通过前掺杂法(QI),浸渍法(IM)和沉积-沉淀法(DP)3种方法制备了Au负载氧化锰八面体分子筛(OMS-2)Au/OMS-2催化剂,研究了制备方法和制备条件对其催化氧化CO活性的影响.采用X射线衍射(XRD)和BET比表面积测定等技术对所制样品进行表征.结果表明,沉积-沉淀法制备的Au/OMS-2-DP催化剂活性明显高于前掺杂法和浸渍法制备的催化剂,这与Au/OMS-2-DP催化剂比表面积较大和负载Au颗粒较小有关.制备条件(沉淀剂种类、制备溶液pH、Au负载量和催化剂焙烧温度)明显影响Au/OMS-2-DP催化剂的催化活性.对于各种不同的沉淀剂,以KOH为沉淀剂制备的催化剂活性最高,这可能与其无钝化作用,而且形成的Au颗粒较小有关;制备溶液的为最佳,当pH值过高或过低容易导致Au颗粒的聚集和Au沉淀量较少;XRD结果表明,当Au负载量为5wt%催化剂和催化剂焙烧为300℃时,所制备的催化剂颗粒最小,所得的催化剂活性最高.最佳条件制备的Au/OMS-2-DP催化剂活性较好,CO完全转化(100%)的温度为67℃.     

镍基催化剂的制备及其对垃圾气化产氢的催化活性

以陶粒为载体,采用常温浸渍法制备了负载型镍基催化剂,并利用X射线衍射分析(XRD)、X射线荧光分析(XRF)、BET、环境扫描电镜-能谱仪分析(ESEM-EDX)和元素分析等对其进行了表征,该催化剂BET表面积为101.3m2/g.活性组分NiO颗粒平均粒径约为2μm,均匀分散在载体表面.并在下吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化城市生活垃圾有机组分的实验来评价镍基催化剂的催化活性.结果表明,在镍基催化剂的作用下,H2和CO含量明显增加,H2含量最高达43.22%,CO2、CH4、C2H4和C2H6.平均含量降至1%以下.催化气化过程的产氢率远远高于气化过程,最高达19.9mol H2/kg,低温段催化气化的潜在产氢率高于气化过程,但高温段低于气化过程;高温有利于气化产气中H2和CO的生成,还可以促进CH4、C2H4和C2H6的分解.催化气化过程的焦油产率、灰渣产率明显低于气化过程,特别是焦油产率降至2%以下,而产气率则高于气化过程.     

Al2O3催化臭氧化处理邻苯二甲酸二甲酯

'Al₂O₃催化剂对邻苯二甲酸二甲酯(DMP)溶液臭氧化过程的影响结果表明:Al₂O₃可以显著提高臭氧氧化的效果,反应120min后,TOC的去除率从单独臭氧氧化的23.9%提高到55.1%.实验中还考察了制备条件对Al₂O₃催化剂活性的影响并确定了反应的最佳工艺条件.在实验考察的范围内:焙烧温度600℃,Al₂O₃粒径为0.5～1.0mm时催化活性最高;最佳反应工艺条件为:催化剂投加量20g/L,混和气体流速200mL/min,反应温度15℃.通过单独臭氧氧化,单独臭氧氧化后再进行催化剂吸附,催化臭氧化的对比实验证明了Al₂O₃催化剂对体系TOC的去除主要是基于催化作用.     

臭氧/纳米TiO2催化氧化去除水中微量硝基苯的研究

在悬浮颗粒搅拌混合反应器中,研究了臭氧/纳米TiO₂催化氧化去除水中微量硝基苯的性能,结果表明,纳米TiO₂催化臭氧化去除硝基苯较单独臭氧氧化有明显的提高,反应20min硝基苯的去除率提高了44%.实验中分别考察了纳米TiO₂热处理温度、催化剂投量、臭氧投量、硝基苯初始浓度、pH值对臭氧/纳米TiO₂催化氧化去除硝基苯的影响.发现550℃烧结得到的纳米TiO₂表现出最好的催化臭氧化活性,在较低的臭氧投量与催化剂用量条件下,硝基苯的去除率可达到56.57%;增大臭氧或者硝基苯的初始浓度,硝基苯的去除率随之提高;但是改变催化剂投量,硝基苯的去除效果几乎不受影响;中性或碱性pH环境利于纳米TiO₂催化臭氧化反应的进行.通过研究叔丁醇对纳米TiO₂催化臭氧化反应的影响,证明反应遵循羟基自由基(·OH)反应机理.     

城市生活垃圾催化气化制取富氢气体的研究

采用下吸式固定床气化炉,以煅烧白云石为催化剂水蒸气气化城市生活垃圾(MSW)有机组分,在气化温度为750~950℃,S/M(水蒸气和垃圾物料进料质量比)为0.57~1.28时,探讨了催化剂种类、气化温度和S/M等因素对富氢气体成分、产氢率、潜在产氢率、低位热值和碳转化率等的影响。较高气化温度有利于富氢气体的生成,增加碳转化率和产气率,但会降低富氢气体的热值;在实验条件下,富氢气体中H2体积分数最高达53.29%,产氢率达到7.13~46.52mol/kg,潜在产氢率为55.48~90.11mol/kg;镍基催化剂催化效果优于煅烧白云石,能大幅增加H2含量,使焦油在850℃以上完全分解。     

CeCl3和CeO2对松木屑的催化热解作用研究

以松木屑为研究对象,分别负载CeCl₃和CeO₂两种催化剂,制备松木屑原位催化热解原料,探究不同添加比例的CeCl₃和CeO₂两种催化剂在不同热解温度下对松木屑热解产物的产率和气体组分的影响。结果表明:在CeCl₃和CeO₂两种催化剂的催化作用下均能使热解气和焦炭产率增加、焦油产率减小,且随着两种催化剂添加比例的增加,松木屑热解产物的产率和气体组分均有所变化;在650℃的热解温度下,与无催化剂相比,当CeCl₃添加比为10.0%时焦油产率降低至53.05%,下降了11.70%,当CeCl₃添加比为7.5%时热解气产率达到最大值18.58%,当CeCl₃添加比为10.0%时焦炭产率为26.85%,增加了7.48%,热解气H₂和CO₂组分的百分比含量显著增加;当CeO₂添加比为7.5%时焦油产率达到最小值59.95%,下降了4.80%,当CeO₂添加比为10.0%时热解气产率增加了2.39%,当CeO₂添加比为10.0%时焦炭产率相对较大值为21.66%,增加了2.29%,各热解气组分的百分比含量变化较小;在原位催化热解中,CeCl₃催化剂的催化效果优于CeO₂催化剂。     

陶粒负载纳米TiＯ2催化臭氧化降解水中微量硝基苯

制备了以陶粒为载体的纳米二氧化钛催化剂,并以硝基苯为稳定性有机污染物的目标降解物,研究了其对臭氧化的催化性能,对影响催化效果因素及降解机理进行了探讨.实验对不同温度条件下烧结的催化剂催化臭氧化有机物能力进行了比较,使用SEM进行表征,确定最佳烧结温度.通过改变催化剂投量、硝基苯初始浓度、pH值、添加不同浓度自由基抑制剂和催化剂重复使用实验等,表明在700℃温度下烧结的催化剂具有最大催化活性;硝基苯臭氧化反应中主要氧化剂为羟基自由基,其降解反应为一级反应;硝基苯的去除率随催化剂投量增加而增大;在pH为10时催化剂具有最好的催化效果,对硝基苯的去除率为46.5%;催化剂连续3次重复使用性能良好.     

ACF负载金属氧化物及尿素低温去除NO

以活性炭纤维(ACF)负载NiO以及NiO-CeO2制备了一系列催化剂,并在催化剂上负载尿素作为还原剂,研究其在30～120℃范围内的催化还原NO的活性.通过SEM、BET、XRD等表征实验选择性地对催化剂进行了理化特征研究.结果表明,3种不同质量分数的NiO催化剂中,5%NiO/ACF效率较低,10%NiO的催化剂活性以及活性稳定性较好,在90℃即可达到50%左右的NO净化效率,15%NiO/ACF的催化活性稳定性较差.在3种不同质量分数的NiO-CeO2/ACF催化剂中,5%NiO-5%CeO2/ACF的活性以及活性稳定性最好,在110℃可达到55%以上的NO净化效率.10%CeO2-5%NiO/ACF活性高于5%CeO2-10%NiO/ACF;活性金属的最佳负载量为10%,过多的负载量会引起催化剂比表面积的减少从而导致催化剂活性下降;金属氧化物是催化反应的活性中心.对10%CeO2/ACF、10%NiO/ACF和5%CeO2-5%NiO/ACF的研究显示,5%CeO2-5%NiO/ACF的催化活性最好,CeO2和NiO的协同作用使催化剂的活性优于2种单独负载的催化剂.本研究还对催化剂的低温催化机制进行了分析和讨论.     

CoOx-TiO2催化臭氧氧化草酸的研究

采用溶胶凝胶的方法制备CoOx-TiO2催化剂,对臭氧流量、催化剂投量、反应温度、草酸初始浓度、pH值等影响草酸去除率的因素进行了研究,并探讨了催化机理.实验结果表明,溶液初始pH值对草酸的去除率有显著的影响,溶液初始pH值为3时,草酸具有去95.7%的最高去除率.催化氧化过程中草酸被彻底矿化为CO2和H2O.通过叔丁醇实验和电子顺磁共振波谱仪(ESR)证明,在催化过程中有羟基自由基的生成,但羟基自由基并不是主要的氧化剂.草酸可能首先在催化剂表面发生吸附或者络合,然后被羟基自由基或者臭氧分子直接氧化.     

甲醇燃料汽车排气净化

在燃用纯甲醇(M100)的BJ492Q型四冲程发动机的台架试验中,用堇青石蜂窝金属钯催化剂进行了排气净化试验。在发动机的混合比调整和负荷特性试验条件下观察了排气中甲醇、甲醛和一氧化碳的净化效果,观察了发动机的怠速起动和暖机过程中催化剂的净化性能。结果表明,发动机排气经催化净化后,排气中甲醇、甲醛和一氧化碳的浓度分别降低到3—17ppm,1—13ppm和0.01—0.30%;净化率分别达到93—99%,92—98%和80—99%。在发动机怠速起动和暖机过程中催化剂可点燃发挥净化作用。制作了催化箱,在武汉213型越野客货车上初步考察了其实用性能。     

SO42-改性TiO2催化降解茜素红水溶液

基于SO42-对TiO2超强酸化改性制备了SO42-/TiO2催化剂,以茜素红为目标物试验研究了该催化剂的催化降解性能,并考察了降解条件等因素对脱色率的影响.结果表明,SO42-/TiO2具有较强催化降解性能及一定的光催化活性,降解过程中SO42-流失是催化剂失活的主要原因.在pH=7,催化剂加入量为2.5g/L,起始浓度为140mg/L,太阳光等优化工艺条件下降解效果最好,脱色率达到92%.     

过渡金属负载γ-Al2O3对HCN催化水解性能的影响

为高效催化水解净化废气中的HCN,采用等体积浸渍法改性γ-Al₂O₃制备HCN水解催化剂,考察不同金属组分及其负载量对HCN催化水解效率的影响. 结果表明:不同金属对HCN的催化水解活性依次为Cu>Cr>Fe>Zn>Ni>Co,Cu/γ-Al₂O₃系催化剂中Cu的最佳负载量为15.0%,添加1.0%的Ni有助于增加该催化剂对HCN的催化水解性能. 空速为18 000 h-1时,Cu/Ni/γ-Al₂O₃型催化剂在6 h内净化效率均能保持在91%以上,尾气中ρ(NH₃)为16.6 mg/m3. 采用X线衍射(XRD)、扫描电镜与能量色谱(SEM/EDS)、N₂物理吸附(N₂-BET)对Cu/Ni/γ-Al₂O₃系催化剂表征可知,CuO是Cu/Ni/γ-Al₂O₃系催化剂的主要活性成分,与未改性γ-Al₂O₃相比,Cu、Ni改性后催化剂微孔和中孔(孔宽为1.7~15.0 nm)的孔体积有所降低,其中直径较小的中孔对HCN的催化水解起主导作用.