助剂对ZnFe_(2)O_(4)氧载体化学链制氢反应性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备不同助剂掺杂改性的ZnFe_(2)O_(4)氧载体,探究不同助剂(Sr、Ce、La和Al)对其性能的影响。化学链制氢实验在固定床反应器中进行,结果表明:添加助剂能有效提高氧载体的性能,单位质量氧载体H_(2)产量从高到低依次为La>Sr>Al>Ce,La改性的ZnFe_(2)O_(4)氧载体反应活性最高。结合X射线衍射、H_(2)-程序升温还原、吸附比表面测试法等表征手段和化学链制氢实验对掺杂助剂La的氧载体物理化学性质作进一步分析,考察不同掺杂质量分数对氧载体反应性能的影响。结果表明:添加质量分数为12%La助剂的ZnFe_(2)O_(4)在化学链制氢反应中单位H_(2)产量最高;La助剂的加入提高了氧载体的比表面积,促进氧空位的形成,加快晶格氧的迁移速率,有利于化学链制氢反应。

生物质气化合成-尾气发酵制备混合醇系统[火用]及环境影响分析

以林业废弃木屑为原料,构建经气化、合成气催化合成、尾气发酵制乙醇的混合醇制备新工艺模型,对系统物质和能量流动、系统/子系统[火用]效率及损失来源进行分析。通过收集林业、收储运、制备和产品运输等不同阶段的资源能量消耗和排放清单,对包括全球变暖潜值、臭氧层耗竭潜值等9种环境影响类型开展分析。结果表明:尾气发酵子系统,可利用微生物菌株代谢尾气中CO和CO_(2)来制备乙醇,结合催化合成高级醇的高产率,使得耦合系统混合醇质量收率和[火用]效率分别达0.328 kg/kg木屑和43.8%。混合醇生命周期内,人体非致癌损害和陆地生态毒性是受影响较大的环境类型,分别来源于制备和收储运阶段。

颗粒移动床高温除尘工艺与设备的研究开发(Ⅰ)冷试结果及其理论分析

在错流式颗粒移动床除尘冷试装置上进行了冷态实验研究，对移动床除尘效率进行了实验测试和理论分析，建立了模拟过滤过程的数学模型并与试验结果进行了比较。

颗粒移动床过滤过程的数学模型

利用Ｃ．Ｔｉｅｎ等的固定床过滤净床模型及Ｔ．Ｔａｋａｈａｓｉ等的固定床过滤动态模型，通过合理定义移动床过滤对应于固定床过滤模型中的比沉积率σ参数以及对某些系数的修正，建立了模拟颗粒移动床过滤过程包含参数较为完整的数学模型并与试验结果进行了对照。

移动床除尘过程数学模型建立及机理讨论

在C Tien固定床深层过滤数学模型基础上 ,通过引入移动床除尘比沉积率σ概念并考虑惯性碰撞、拦截、重力沉降、扩散机理的作用 ,建立了完整的颗粒移动床深层过滤过程数学模型 ,以此为基础结合工程应用中实测的粉尘数据范围计算了除尘效率 。

颗粒移动床高温除尘工艺与设备的研究开发(Ⅱ)用冷试模型对热试的预测及讨论

在错流式颗粒移动床除尘冷试结果基础上对热试结果进行了试算与讨论，得出一定结论，为即将进行的高温高压真实气体除尘实验作了理论准备。

除尘脱硫一体化系统理论分析

介绍了除尘脱硫一体化概念。从理论上分析了除尘、脱硫两个单元过程在一体化过程中可能发生的相互影响 ,在以前建立的除尘及脱硫过程数学模型基础上 ,计算了为达到所要求的煤气净化指标一体化反应器应满足的条件 ,为未来一体化试验提供了反应器设计初步理论依据。

热解条件对煤焦比表面积及孔隙分布的影响

在固定床反应器与高温沉降炉中由神木煤和华亭煤制得6组煤焦,考察了升温速率、热解温度对煤焦比表面积和孔隙分布的影响.煤粒在固定床中的升温速率为10 K/min,热解终温900℃;在高温沉降炉中升温速率大于1 000 K/s,热解终温为1 100℃和1 500℃,煤焦的孔隙结构采用低温氮吸附法进行分析.可以发现,快速热解煤焦的比表面积远大于慢速热解煤焦,并随着热解温度的升高而减小.说明挥发分在析出慢时易堵塞孔隙,而热解温度升高使快速热解煤焦的部分微孔转变为中孔和大孔,从而减小比表面积.

基于热重红外联用分析的PE、PS、PVC热解机理研究

利用TGA-FTIR联用技术考察了PE、PS、PVC三种典型塑料的热解特性。结果表明,热稳定性从弱到强依次为PVC、PS、PE。PE热解反应过程为典型的一段式反应,红外光谱分析结果表明,PE热解过程为无规则断链形式,生成产物成分复杂,且随热解过程而改变,开始以饱和烃基团为主,中后期以烯烃基团为主,同时有少量炔烃;PS热解过程同样为一段式反应,红外光谱显示主要热解产物为苯乙烯单体,说明热解过程主要是苯乙烯的解聚过程;PVC热解过程较为复杂,主要分为脱氯阶段和共轭多烯重构阶段,红外光谱结果表明,产物中有芳香族化合物。脱氯过程和共轭多烯重构、环化过程在时间和空间上有重合,给二噁英类污染物的生成制造了可能。

热解条件对煤焦结构及气化反应活性的影响

在不同热解条件下制得5种煤焦,考察了热解温度、升温速率对煤焦结构性质及CO2气化反应活性的影响.其中4组煤焦由神木煤和华亭煤在1100℃和1500℃常压沉降炉中快速热解制得,还有1组煤焦在固定床中以10℃/min加热到900℃,并停留30min得到.慢速热解煤焦孔隙结构不发达,BET比表面积仅为1.58m2/g,而快速热解煤焦存在大量的微孔和中孔结构,得到的比表面积要大得多,但随热解温度的增大而减小.煤焦与CO2在0.1MPa和3.1MPa系统压力下的反应速率均随热解终温的升高而减小,但与慢速热解煤焦的结构性质无法直接关联.热解温度对煤焦炭微观结构及矿物质催化性能的影响导致了反应活性的下降.

气固错流移动颗粒床过滤器压降特性研究

研究了错流移动颗粒床过滤器操作压降与过滤介质特性、表观过滤气速、颗粒层移动速度和床层粉尘沉积量之间的关系。结果表明,无粉尘沉积时,床层压降可以用Ergun方程计算。颗粒层移动速度的变化并不会造成床层压降的显著变化。除尘过程中,床层内粉尘沉积量随气体中粉尘浓度的增大、颗粒层移动速度的减小而增加,同时将导致床层压降的显著增大。错流移动床除尘操作压降可以用带修正项的Ergun方程计算,其修正项为比沉积率和颗粒层空隙率的函数。在实验数据范围内,该方程的计算结果与实验数据最大偏差小于15%。

典型城市固体废弃物热解动力学机理研究

利用热重(TGA)技术研究了城市固体废弃物中塑料橡胶类、木质纤维素类、织物类和厨余类四大类可燃组分中七种典型固体废弃物热解反应过程。实验结果表明,塑料类和织物类最难热解,厨余类组分最易热解;采用Freeman-Carroll法对七种典型固体废弃物热解进行数据处理,从20种常用的固相反应机制函数中遴选出最优解,利用优化的数学函数和动力学参数建立动力学模型,结果表明,PE和羊毛线热解主要反应阶段的最优固相反应模型是球形相界面反应模型;橡胶粉、杨树枝热解反应模型遵循化学反应规律;米饭和本白棉布热解曲线遵循幂函数法则;白菜的最优模型是三维扩散模型。

气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率

研究了气固错流移动颗粒床过滤器除尘效率与表观过滤气速、颗粒层移动速度、过滤气体粉尘含量的关系 ,并进一步探讨了粉尘在颗粒层内的沉积对除尘效果的影响 .结果表明 ,颗粒层内粉尘沉积量较低时 ,沉积的粉尘有效地促进了颗粒层除尘效率的提高 ,但随粉尘沉积量增大 ,沉积粉尘的二次飞扬变得严重 ,其促进效应逐渐减小 .在考虑了沉积粉尘对除尘效率影响和颗粒层内粉尘沉积不均匀性的基础上 ,基于捕集单元的收缩管模型 ,建立了计算移动颗粒层除尘效率和床层内粉尘沉积分布的数学模型 .模型计算结果和实验数据比较表明 ,在操作气速 0 1～ 0 3m·s-1范围内 ,计算值与实验结果吻合较好 .据此对除尘效率和床层内粉尘沉积的变化趋势进行了模拟分析 .

错流移动颗粒床高温除尘模拟和操作特征分析

颗粒层内的沉积粉尘是影响颗粒床过滤器除尘效率和操作压降变化的重要因素,考虑颗粒层内沉积粉尘对除尘过程的影响,基于捕集单元的收缩管模型,建立了二维的气固错流移动颗粒床过滤器除尘过程的数学模型。分析了主要设计和操作参数对颗粒层除尘效果的影响,并对颗粒层内气体流动规律、粉尘沉积特点和气体含尘浓度变化进行了模拟分析。颗粒层内的沉积粉尘在气、固流动方向上具有二维分布的特点,沉积粉尘分布导致局部气体过床的阻力和捕集单元除尘效率的变化。模型计算结果和高温煤气除尘实验数据比较表明,表观过滤气速0．1～0.3 m/s范围内,计算值与实验结果吻合较好,可适用于过程的设计和优化。

一步法合成二甲醚整体式催化剂的制备及反应性能研究

以蜂窝陶瓷为载体、γ-Al2O3为惰性涂层、C301/HZSM-5为活性组分制备出一种整体式合成二甲醚催化剂。BET、XRD和SEM分析结果表明,活性组分均匀负载在载体表面上,催化剂具有良好的结构和织构特点。在固定床反应器中考察了整体式催化剂上CO加氢一步法合成二甲醚的反应性能,并与C301/HZSM-5颗粒(粉末)催化剂进行了比较。在温度260℃、压力4.0MPa、合成气空速1 500mL/(g.h)的条件下,整体式催化剂上CO转化率达到79.62%,二甲醚选择性为70.58%,分别比C301/HZSM-5颗粒催化剂高出7.78%和9.44%。100h的稳定性实验结果表明,整体式催化剂可以保持较高的活性和选择性,而颗粒状催化剂的活性有明显的下降。

简单射流流化床的数值模拟

以双欧拉模型及颗粒动力学理论为基础,应用Fluent软件进行了简单射流流化床的模拟.经过不同湍流模型下的二维、三维计算结果分析,并与实验值比较,初步探讨湍流模型和二维、三维模拟方法对稠密气固流动数值模拟的影响,发现RNGk ε湍动方程较标准k ε湍流模型提高了稠密气固两相流数值模拟的准确性,三维模拟计算的流场比二维模拟更准确.

流化床气化炉飞灰气化反应性的研究 Ⅱ．飞灰气化动力学的研究

本文报导了两种不同飞灰（神府飞灰，东山飞灰），以二氧化碳、水蒸汽及其混合物为气化介质，于热天平上９００～１０００℃条件下进行气化动力学的研究。结果发现，飞灰的气化速率随转化率的增大而降低，呈直线关系，提高温度２０℃或气体分压０．２ＭＰａ，反应速率相应提高１倍左右及０．１～０．３倍。单组分气体的反应速率与温度、气体分压和转化率的关系如下：ｄｘ／ｄｔ＝Ｋ＿０×ｅｘｐ（－Ｅａ／ＲＴ）×Ｐｉｎ×（１－ｘ）￣ｍ而混合气体的气化反应动力学方程式如下：ｄｘ／ｄｔ＝Ｋ＿（０ＣＯ＿２）×ｅｘｐ（－Ｅａ＿（ｃｏ＿２）／ＲＴ）×（１－ｘ）￣（ｍｌ）×Ｐｉ＿（ｃｏ＿２）＋Ｋ＿（０Ｈ＿２Ｏ）×ｅｘｐ（－Ｅａ＿（Ｈ＿２Ｏ）／ＲＴ）×（１－ｘ）￣（ｍ２）×Ｐｉ＿（Ｈ＿０２Ｏ）并由此推测出提高飞灰碳转化率的反应条件及颗粒停留时间。

两段式气流床煤气化炉内气固流动数值模拟研究

建立了两段式气流床煤气化炉内气固两相流动的三维计算流体力学(CFD)模型,将气体视为连续介质,在Eu ler坐标系下考察气相的运动;将颗粒视为离散体系,在Lagrange坐标系下研究颗粒的运动。利用所建CFD模型对基本设计尺寸和操作条件下的两段式气流床煤气化炉内气固两相流动进行了模拟,给出了两段式气流床煤气化炉内的气固两相流动的规律和颗粒的分布规律。在此基础上,针对不同的结构(喉口直径变化)和不同的操作条件(两段气固进料量变化)进行了一系列的模拟比较。结果表明,喉口直径的变化对于炉内气固两相流动及颗粒分布有重要影响。随着喉口直径减小,喉口附近区域的气相回流增强,颗粒运动轨线变得更加曲折,颗粒分布发生明显变化。两段气固流量的改变可以明显改变炉内气固流动,随着一段反应区的气固流量增加和二段反应区气固流量减小,一段反应区内的气相回流更加显著,二段反应区气相回流减弱,颗粒螺旋上升运动增强,反应器边壁处颗粒浓度增大,颗粒沉积现象减弱。

烧结金属丝网高温煤气除尘

进行了烧结金属丝网管在热态下除尘试验。对滤管除尘效率、压降及反吹清灰特性作了考察。提出了适宜的操作条件。

锥形分布板射流流化床CFD模拟及参数分析

采用双流体模型结合颗粒动力学理论,对锥形分布板射流流化床内气固流动行为进行了三维的计算流体力学(CFD)模拟研究,系统分析了曳力模型、恢复系数和颗粒间摩擦力对射流流化床膨胀高度和气泡动力学行为的影响.结果表明,Syamlal-O’Brien和Gidaspow曳力模型低估了床内实际曳力,从而导致模拟膨胀高度低于实验值,而Modified Syamlal-O’Brien曳力模型能更好地预测床内实际曳力,计算结果与实验值吻合得较好;恢复系数对于射流流化床内气泡动力学行为有着重要影响,气泡的大小、上升速率和产生频率均随着恢复系数的增加而减小;颗粒间的摩擦力也是影响床层膨胀高度和床内气泡产生的重要因素.