新型Ce掺杂MnO_(x)高效低温甲苯催化氧化性能

采用氧化-共沉淀方法制备新型Ce-MnO_(x)双金属氧化物催化剂,探究Ce,Mn活性组分间协同作用对甲苯低温催化性能的影响.通过SEM、XRD、N_(2)吸脱附曲线、XPS、EPR、H_(2)-TPR和in situ DRIFTS对催化剂物理及化学性能进行表征.结果表明,当Ce:Mn物质的量比为1:3时,CeMn_(3)O_(x)具有最低的甲苯催化温度及良好的稳定性和耐久性,且在215和233℃下分别实现甲苯的50%和90%催化,远低于MnO_(x)催化温度.表征结果证实,Ce的引入有利于调节CeMn_(3)O_(x)催化剂形成珊瑚形貌,降低催化剂结晶度形成晶相-非晶相界面,创造更多缺陷位点,提高氧空位浓度,调节氧种类促进O_(latt)←→O_(sur)←→O_(ads)的转换,增强还原性能.同时,in situ DRIFTS图谱证实了在有氧条件下,甲苯氧化遵循两条反应路径,Ⅰ:吸附→苯甲醇→苯甲醛→苯甲酸→苯酚→苯环C=C断裂→CO_(2)和H_(2)O,Ⅱ:吸附→苯环C=C断裂→环状酸酐→CO_(2)+H_(2)O两条反应路径,其中苯环C=C双键的断裂为控速步骤.

脉冲式流化床干燥器操作特性的研究

通过实验对脉冲式流化床干燥器的操作特性进行了探讨.主要分析了气流脉冲幅度、干燥颗粒密度及粒度分布对流化床干燥器流化性能的影响.

气固脉冲流化床流体力学特性的研究

在７０ｍｍ的流化床内，采用聚氯乙烯（ＰＶＣ）、玻璃珠和不规则天然刚玉等Ｂ类、Ｄ类颗粒，测定了０～５．０Ｈｚ脉冲频率下气固流化床的基本流体力学特性，探讨了影响床层流化特性的一些主要因素。

脉冲鼓泡流化床压力波动特性的模拟

在分析脉冲气流作用下均匀鼓泡流化床的波动结构和波动机理的基础上，建立了反映其压力波动特性的二维离散单元模型。根据脉冲鼓泡流化床的特点，提出了模型离散单元的划分方法，确定了系统的模型参数。采用直接数值积分的方法，对床层的压力波动进行了模拟研究，计算与实验结果基本上一致。

液－固流化床中颗粒群的沉降特性

液－固流化床中颗粒群的沉降特性官国清余华瑞石炎福（四川联合大学化工系，成都６１００６５）关键词液－固流化床颗粒间相互作用力沉降颗粒群１引言研究颗粒群在流化床中的沉降规律，有助于分析流化床的流体力学特性。在实际应用中，对分析工业上经常遇到的不均匀颗粒...

脉冲波形对流化床性能的影响

本文从理论上分析了矩形波和正弦波脉冲气流对流化床操作性能的影响，发现矩形波在一定条件下优于正弦波的规律，并用实验进行了验证。

散式流态化中流化颗粒所受作用力的研究

本文从理论上对散式流态化中流化颗粒所受作用力进行了探讨。表明了广泛应用的拟均相模型的不合理性，提出了应采用分离流模型来分析散式流态化中颗粒的受力情况，证明了流化颗粒所受浮力符合阿基米德原理，即， 还推导了流化颗粒所受流体曳力的表达式：并用实验对其进行了验证。

化学传感器及其最新进展

本文概述了化学传感器及其最新进展，并对有关问题进行了初步探讨。

周期信号对计算流化床动力学重构滞时的影响

应用混沌理论从流化床压力波动时间序列来研究流化床动力学行为的首要任务就是确定重构相空间滞时 .针对流化床压力波动中可能存在的周期信号对重构滞时产生的影响 ,提出从压力波动时间序列中提取周期趋势项以去除压力波动信号中可能存在的周期信号 ,然后用互信息法确定滞时 ,取得了较好的结果 .

基于自热再生的隔壁塔深冷空分工艺设计及优化

工业气体应用广泛,当前常用深冷精馏法获取,工艺能耗巨大,其中压缩和精馏部分的耗能占比最大。基于自热再生和隔壁塔技术,提出了一种隔壁塔深冷空分方案,用单塔精馏空分过程代替双塔精馏空分过程,利用自热再生优化过程换热。利用夹点原理对优化前后的工艺进行能量分析,并从总能量消耗(TEC)、二氧化碳排放量([CO_(2)]em)、年度总费用(TAC)三个角度分别进行评价。结果表明,基于自热再生的隔壁塔深冷空分工艺较常规空分工艺,制氧消耗降低了26.19%,二氧化碳排放减少了25.18%,年度总费用降低了31.93%。利用自热再生技术和隔壁塔技术优化后的空分工艺,在节能、经济以及环保方面表现出更强的优越性。

基于贝壳衍生CaO的低阶煤催化热解特性及热解机理研究

以贝壳所得CaO为催化剂,以内蒙古兴和煤煤样为研究对象,采用固定床及热重分析法研究了催化剂不同混合比例(质量比,下同)对内蒙古兴和煤热解行为的影响,并从化学键角度和煤热解产物的气液相组成的变化探讨了CaO作为催化剂时低阶煤的催化热解机理。结果表明:在球磨混合方式下,低阶煤与CaO基催化剂质量比为2∶1时,焦油产率明显升高,从原来的18.17%增至22.04%,而热解气体产率明显下降,从原来的15.18%降至10.50%。气体产物组分分析结果表明气体产物中H_(2)含量显著提升,从原来的27.47 mL/g增至33.36 mL/g;液体产物组分分析结果表明催化热解焦油中的轻质组分含量明显高于原煤热解焦油中的轻质组分含量,进一步增大催化剂用量,焦油中轻质组分含量变化不显著;热解机理分析结果表明催化剂的加入显著改变了CO_(2)的析出历程,进而影响了煤的失重历程,另外,催化剂的加入使得煤大分子结构中化学键的裂解温度降低,反应更加容易进行,其中催化剂的加入对煤中芳香环的缩聚生成H_(2)的反应影响较大。

褐煤热解半焦在污泥调质与深度浓缩脱水中的应用

为解决当前污泥脱水难的问题,以褐煤热解半焦作为污泥调理剂对污泥进行调质处理,并采用污泥重力浓缩脱水的实验方法探讨了褐煤半焦对污泥调质与深度浓缩脱水的影响。结果表明:用半焦对污泥进行调质,能够改善污泥的浓缩脱水性能、沉降性能以及浓缩污泥的机械脱水性能,当100 g污泥中加入2 g半焦时,浓缩污泥的含水率由调质前的91.13%降低至调质后的78.05%,浓缩污泥经真空抽滤后所得滤饼的含水率由调质前的65.00%降低至调质后的49.50%。污泥浓缩前20 min内,污泥的平均沉降速率由调质前的2.67 mL/min提高至调质后3.25 mL/min。通过污泥调质前后的粒度分析和半焦的扫描电镜图像分析,探讨了半焦对污泥调质与深度浓缩脱水的机理,其机理主要表现在半焦对污泥的吸附作用及半焦对污泥亲水性能的消弱作用。

1 kW家庭PEMFC-CHP系统热量分析

为考核微型燃料电池热-电联供系统的热量利用程度,采集了一年中日本某家庭使用的1 k W质子交换膜燃料电池(PEMFC)的微型热-电联产系统各单元的数据,进行统计与分析,从热量利用的角度,计算各单元热量输入输出效率。结果表明,储热水箱散热与输运管道散热是系统热损失较多的薄弱环节。相关统计与分析,对改进类似热-电联产系统,进一步提高能源综合利用效率具有参考意义。

硬模板法制备固体氧化物燃料电池Ni0.5Cu0.5Ba0.05Ox包覆管状SDC立体阳极

为在固体氧化物燃料电池中有效利用干甲烷为燃料,需制作多孔立体阳极。采用硬模板法和浸渍法制备Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x包覆管状SDC阳极材料(Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC),为作对比,用溶胶凝胶法制备粉末状Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x,机械混合SDC粉末制备Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC。将这两种阳极材料分别制作电解质支撑的单电池Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC|YSZ|LSMYSZ与Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC|YSZ|LSM-YSZ,并进行发电性能测试以及长期稳定性实验。结果表明,800℃下,干甲烷环境中,Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC为阳极的单电池最大功率密度为324.99 m W/cm2,运行10 h后,电压下降5.60%;而以Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC为阳极的单电池最大功率密度达到384.54 m W/cm2,运行100 h后,电压未严重衰减。实验后阳极的SEM照片表明,Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x-SDC阳极内孔隙狭小,易被积炭堵塞;而Ni_(0.5)Cu_(0.5)Ba_(0.05)O_x/SDC阳极呈立体多孔结构,有利于燃料气体与反应后气体的扩散。催化剂颗粒均匀地包覆在SDC纤维管表面,有利于增加三相界面,提高电池的稳定性。

基于自热再生的化学吸收法CO2捕集工艺模拟及节能分析

基于能量集成,将化学吸收CO2捕集工艺与烟道气余热回收单元耦合,应用自热再生理论对其优化,挖掘捕集过程高耗能单元的节能潜力,并使用计算机模拟软件Aspen Plus对该过程建模分析。优化后的捕集工艺实现了捕集过程反应热的回收,将塔顶蒸气的冷凝潜热回收作为塔底再沸器的热源,合理利用了烟道气余热和换热后的贫液能量,降低了系统对额外热源的需求。模拟结果表明,优化后的捕集工艺最小能耗为1.46 GJ/(t CO2),节能约41.36%。综合投资成本和运行费用对工艺进行经济性评价,优化后的捕集成本为326.70 CNY/(t CO2),较传统化学吸收法降低了12%。

低阶煤热解-气化-燃烧TBCFB系统模拟及优化

三塔式循环流化床(TBCFB)是基于低阶煤分质转化利用理念开发的新型工艺系统,包含热解、气化及燃烧三个主反应器。提出了采用半焦颗粒代替石英砂作为循环热载体的新工艺,并使用Aspen Plus建立了基于半焦颗粒的TBCFB系统模拟流程,寻求系统内物料转化和能量利用的适宜操作条件。结果表明,只需燃烧40%的热解半焦,即可满足低阶煤在600℃热解和60%的热解半焦在800.9℃进行水蒸气气化所需热量;与石英砂或高温灰相比,利用热容较高的半焦颗粒作为循环介质可以显著降低热载体循环量,与原煤质量比仅为5.5。综合气化产物组成、低热值和冷煤气效率等指标,适宜的水蒸气与反应半焦质量比为1.5。上述模拟结果对半焦循环TBCFB新技术的工业应用具有一定指导意义。

基于CPD模型的低阶煤催化解聚过程模拟分析

低阶煤催化解聚过程定量分析和放大需要合理描述该过程的宏观动力学模型,使用化学渗透脱挥发分(CPD)模型结合陕西长焰煤的催化解聚实验,对低阶煤催化解聚过程进行了定量分析。综合对催化剂作用机理的认识,结合催化解聚实验结果确定相应表观动力学参数,所得模拟结果与实验结果趋势一致、吻合良好,其较好地体现了不同热解过程差异,低温下催化解聚产物释放量较少,温度升高后产物量才会高于原煤热解。模型中催化剂对焦油产率的影响体现在复合速率常数、交联反应活化能上,随两者增大,焦油产率均增加;Fe基催化剂有助于促进侧链断裂,提高气体产率,Zn基催化剂可抑制交联反应,但交联反应活化能较大时,受热解温度限制,焦油量增加变缓。

柠檬酸量对水热合成CuO/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化水气变换制氢性能的影响

采用水热法合成了Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)固溶体,再经浸渍法负载活性组分制备了CuO/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂,考察了柠檬酸量对CuO/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂结构、性质及其催化水气变换反应制氢性能的影响。结果表明,不同柠檬酸量制备的CuO/Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)催化剂的催化活性主要与Cu比表面积、还原性能及Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)固溶体与CuO之间的相互作用有关。其中,柠檬酸浓度为0.04 mol/L所制备的催化剂具有较大的Cu比表面积,较低的CuO还原温度和较强的Ce_(0.8)Zr_(0.2)O_(2)固溶体与CuO之间的相互作用,在水气变换制氢过程中具有较高的CO转化率,表现出了较好的催化活性。在反应温度为320℃,水气物质的量比n(H_(2)O)/n(CO)=2,总气体体积空速GHSV=6600 h^(−1)时,CO转化率接近热力学平衡值,为96.9%。

水热合成温度对CuO/CeO_(2)催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响

以Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O为铈源,尿素为沉淀剂,采用水热法制备纳米CeO_(2)载体,并通过改变水热合成温度来控制CeO_(2)载体的微观结构,再通过等体积浸渍法制得CuO/CeO_(2)催化材料,并将其应用在甲醇水蒸气重整制氢反应(MSR)中进行性能评价。通过低温N2吸附-脱附、XRD、H_(2)-TPR、XPS等表征,探究了不同水热合成温度对纳米CeO_(2)载体的微观结构、CuO/CeO_(2)催化材料结构和甲醇水蒸气重整制氢反应性能的影响。结果表明,在水热合成温度为180℃条件下制备的纳米CeO_(2)载体具有立方萤石结构,且负载CuO后制备的CuO/CeO_(2)催化材料中表相CuO的还原温度较低、Cu-Ce间的相互作用较强、催化材料表面氧空穴较多,因此,表现出较好的催化活性。当反应温度为280℃,水醇物质的量比(W/M)为1.2,甲醇水蒸气气体空速(GHSV)为800 h^(−1)时,甲醇转化率可达到91.0%,重整气中CO摩尔分数为1.29%。

一种煤基多联产碳循环系统的设计及评价

将高密度三塔式循环流化床(TBCFB)应用于串并联综合型多联产系统,提出一种基于碳循环的流程与参数共优化的煤基多联产系统,促进低阶煤资源的高质高效转化。碳循环体现在两方面,一是系统以热解煤气循环作为热解气氛,提高了焦油产率,实现低阶煤高质化转化;二是在TBCFB使用富氧燃烧,提高了烟气中二氧化碳浓度,将烟气替代氮气直接用于燃气轮机发电工质,减少了氮气消耗。利用Aspen Plus对全系统进行模拟,对多联产系统进行物料、能量和㶲衡算,研究未反应合成气循环比和烟气注入量对过程的影响;以能量利用效率为优化目标,对煤基多联产碳循环系统的操作条件寻优。结果表明,动力单元注入气体使用烟气时,煤基多联产碳循环系统的能量利用效率达49.7%,高于用氮气作为热解气氛的传统煤基多联产系统,相比传统的单产系统,煤基多联产系统的能量可节约13%,对于年处理30万吨煤的系统,折合减少二氧化碳排放量为14.9万吨/年。