利用热管强化吸附床内的传热传质

为了强化吸附式制冷吸附床内的传热传质 ,设计了利用高效传热元件热管作为内翅片的吸附床。在能量守恒关系和吸附平衡方程的基础上建立了吸附床的数学模型。并对此模型用数值方法进行了求解。求解结果表明利用热管元件可以显著的改善吸附床内的传热传质过程 ,缩短了吸附式制冷的循环时间 ,提高了系统的效率。该数学模型为吸附床的设计参数的选择和优化等提供了依据。

强化吸附作用在生物除磷工艺中的应用

为了提高生物除磷的效果和稳定性，将强化吸附作用应用于生物除磷工艺，即在传统的厌氧－好氧除磷法（Ａ／Ｏ法）前加一停留时间约１５ｍｉｎ的吸附池。经对比试验，证实强化吸附法比传统Ａ／Ｏ法有更高的磷去除率。

垃圾焚烧发电厂重金属及二恶英强化吸附技术开发研究

中国的垃圾焚烧发电项目越来越多,国家对焚烧过程中产生的烟气中所含重金属及二恶英处理制定了严格的政策法规。为控制焚烧烟气中的重金属、二恶英类别性污染物,自主开发了一种活性炭再利用方法及设备,围绕该设备对重金属及二恶英的吸附效果进行了分析研究。

软阳离子钾改性蒙脱石矿物对硝基苯的强化吸附实验研究

考察软阳离子钾改性蒙脱石在K+存在的条件下对硝基苯的强化吸附行为,详细分析比较了Henry和Fre-undlich方程对硝基苯吸附等温线的拟合结果,同时还进行了吸附热力学研究。实验结果表明,软阳离子钾对蒙脱石吸附硝基苯具有强化作用;硝基苯在蒙脱石上的吸附符合Freundlich和Henry方程,两模型方程线性拟合结果的相关系数均在0.96以上。热力学分析结果表明,硝基苯在蒙脱石上的吸附过程是一个自发的放热过程,说明蒙脱石对硝基苯的吸附主要由分配与EDA作用机制所控制。钾离子存在可为硝基苯吸附营造有利场所,不仅改善准入条件,同时增加某些吸附点位,从而促进并强化蒙脱石对硝基苯的吸附。

蒙脱石对硝基苯强化吸附机理的初步研究

硝基苯(NB)为芳烃类化合物,已被广泛用于制造炸药、燃料、杀虫剂以及药物,也有一些企业把硝基苯作为溶液,用于涂料、制鞋、地板材料等生产。硝基苯是一种潜在的致癌物质,对人类的健康构成严重的威胁。

蛋壳粉对铅镉废水的强化吸附研究

蛋壳粉对废水中铅和镉的吸附符合Langmuir吸附等温式和拟二级吸附动力学模型,且无明显解吸特征。基于此特征开发出强化吸附工艺,建立了可计算出水浓度的强化吸附数学模型,并进行了实验验证。当铅和镉的初始质量浓度为10 mg/L,经强化吸附后,铅和镉出水平均质量浓度分别为0.88 mg/L和0.98 mg/L,且实验值与模型计算值吻合良好。相比于传统吸附,铅和镉的出水平均质量浓度可分别降低14.54%和44.58%。

吸附强化水气变换制氢复合催化剂研究进展

吸附强化水气变换反应(SEWGS)是实现高纯氢制备及二氧化碳(CO_(2))减排的关键反应之一。SEWGS借助复合催化剂将水气变换反应(制氢)和原位移除CO_(2)反应(脱碳)耦合,打破热力学限制使反应平衡向制氢侧移动。SEWGS具有一步制取高纯氢气的特点,但复合催化剂在连续操作过程中由于烧结和CO_(2)扩散受阻存在循环稳定性下降的问题,进而影响制氢效率。本文阐述了高温Ni/CaO基复合催化剂吸附强化制氢的研究现状,简述了Fe/CaO基复合催化剂SEWGS制氢面临的主要问题,回顾了中温Cu/MgO基和Cu/类水滑石基复合催化剂的SEWGS制氢现状及现阶段的核心问题。从复合催化剂的催化组分和吸附组分角度,分析了SEWGS制氢过程中复合催化剂循环稳定性降低的原因,简述了现阶段最有效的改性手段。进一步从增强CO_(2)扩散和改善烧结角度入手,围绕复合催化剂设计、操作条件和床层装填方式等方面探讨提高复合催化剂循环稳定性的策略。指出设计开发组成简单、易制备、兼具高活性和高稳定性的复合催化剂实现制氢和脱碳耦合是今后SEWGS制氢的研究方向。

废旧轮胎热解吸附强化重整制氢特性及经济性分析

为实现废旧轮胎资源化利用,提出一种废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺。基于吉布斯自由能最小化原理以及能量和质量守恒定律,以CaO为吸附剂构建了废旧轮胎热解耦合吸附强化重整制氢工艺流程,将传统重整与CO_(2)原位吸附相结合。分析考察了重整反应温度、反应压力、水与碳物质的量比(n S/n(C))、钙与碳物质的量比(n(Ca)/n(C))作参数对工艺热力学性能的影响,并从技术经济性角度分析了该工艺的可行性。研究结果表明:温度和n S/n(C)的增加都可以提高氢气产率,但是制氢效率会随着重整温度和n S/n(C)的不断增加而降低;n(Ca)/n(C)增加可以提高氢气产率及制氢效率,但是当n(Ca)/n(C)>1时提升不大。综合考虑,最佳操作参数如下:重整温度为650℃、重整压力为1 MPa、n S/n(C)为3.5、n(Ca)/n(C)为1,此时氢气产率为0.203,制氢效率为57.9%。经济性分析表明,废旧轮胎制氢成本约为10.87元/kg,投资回收期为4 a,具有较高的经济效益。研究结果可为废旧轮胎高值化利用提供参考。

吸附强化生物质蒸汽重整气化制氢的热力学研究

文章利用Aspen Plus流程模拟软件对比研究了在不同条件[气化温度、水与生物质中碳的物质的量比(S/C)、反应压力等]下,是否添加CO_(2)吸附剂对生物质蒸汽重整气化制氢的影响。以制取单位体积氢气所需的能耗和物耗为考察指标,利用矩阵分析方法进行优化,得到吸附强化生物质蒸汽重整气化的最佳条件:气化温度为500℃,S/C=2,气化压力为0.1 MPa,在此条件下,氢气产量为1.56 m^(3)/kg,氢气浓度为98.3%,制取单位体积氢气所需的能耗和物耗分别为4.16 MJ/m^(3)和0.64 kg/m^(3)。

强化生物吸附法处理生活污水

通过对强化生物吸附反应器的生物培养与驯化、反应时间、强化微生物活性、污泥回流比等因素的研究 ,确立了强化生物吸附工艺的正常运行参数 ,为该工艺的设计提供了理论依据。采用强化生物吸附法处理生活污水 ,可以减少生活污水常规处理的构筑物 ,对COD ,BOD5,SS ,NH3 N均有较好的去除效果 。

吸附强化的甲烷水蒸汽重整制氢反应特性

在实验室固定床反应器上研究了采用复合催化剂的吸附强化甲烷水蒸汽重整制氢反应,对吸附强化制氢反应条件进行了考查,得到了实验室条件下的最佳反应条件为温度600～640℃,压力0.2MPa,水碳比4～5。在600℃,0.2MPa,水碳比5的条件下,吸附强化段H_2含量高达95.39%,吸附强化段CH_4转化率达到81.37%,相对于理论平衡值的吸附强化因子达到26.76%。

吸附强化甲醇水重整制氢工艺条件研究

研究了吸附增强技术对甲醇水重整制氢过程的作用效果.对商业水滑石、Ca基吸附剂、负载型MgO吸附剂3种吸附剂进行了CO2-TPD考察.考察了反应温度、液空速、水醇摩尔比对甲醇水重整制氢的影响.在此基础上,选择Ca基吸附剂,利用响应面法,进行了吸附强化甲醇水重整制氢条件考察.研究结果表明,适宜的工艺条件为反应温度245～ 247℃,液空速0.30～0.31 h-1,水醇摩尔比3.15 ～3.19.在此条件下,与无强化的甲醇水重整制氢相比,氢产率为2.528 mol/mol,提高了32.77％,氢含量为92.1451％,提高了26.49％,氢产率相同则反应温度可降低57℃,是一条高效节能减排的制氢路线.

反应吸附强化C2/C3烃水蒸气重整制氢反应热力学计算

为拓宽反应吸附强化水蒸气重整制氢（ReSER）原料的应用范围，采用化工流程模拟软件Aspen Plus，针对包括C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的C2/C3轻烃 ReSER制氢反应可行性和优化条件进行热力学分析计算。在选择的反应压力0.1～5 MPa，温度200～800℃，水碳摩尔比（S/C）1～8和吸附剂中氧化钙和原料碳摩尔比（Ca/C）0～5条件下进行热力学分析计算。计算结果表明：在优选的水碳比（S/C）4，钙碳比（Ca/C）2.5，温度200～650℃，压力0.1～1.8 MPa的条件下， C2H4、C2H6、C3H6、C3H8均可分别通过ReSER反应获得H2含量在95%以上的产物，产物中H2浓度均随着水碳比和钙碳比的增大而提高。在假设的水碳比4，钙碳比2.5条件下，当CO2脱除率达到0.9以上，C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的反应温度分别高于250、400、250、350℃时，产物中H2摩尔分数均可达到95%以上，产物中的H2浓度随着反应温度的升高和CO2脱除率的增加而提高。当CO2脱除率低于0.9，产物H2摩尔分数要达到95%时，C2H4、C2H6、C3H6、C3H8的反应温度均需升高50℃。在相同长度C链的烃类中，烯烃比烷烃更容易发生ReSER反应。而原料的碳链越长，则越容易发生ReSER制氢反应。

CO_(2)吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整制氢催化剂研究进展

CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢是提供低成本高纯氢气和实现CO_2减排的方法之一。其中,催化剂和吸附剂是该工艺的重要组成部分,其活性与选择性制约了反应速率和产率,寿命长短关系到生产成本。综述了CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢催化剂和吸附剂的研究现状及存在的问题,机械混合的催化剂与吸附剂在反应过程中存在吸附产物包覆催化活性位点的问题,导致催化剂活性迅速下降。针对该问题,进一步探讨了不同结构双功能复合催化剂的结构特性、研究现状及其在循环-再生过程中存在的问题,核壳型双功能催化剂具有吸附组分与催化剂组分相对独立、催化组分分散分布和比表面积大等优点,在吸附强化制氢中有进一步研究的潜力。利用双功能催化剂的结构特点,实现反复循环再生过程中催化与脱碳反应的匹配,是推动CO_2吸附强化CH_4/H_2O重整制氢技术工业化发展的关键。

MgO对NiMgAlCa复合催化剂结构及吸附强化制氢性能的影响

CO_(2)吸附强化甲烷水蒸气重整制氢工艺大规模应用的关键技术之一是开发一种具有高催化和吸附能力的复合催化剂。采用共沉淀法制备了系列不同MgO添加量的NiMgAlCa复合催化剂,探究了MgO添加量对NiMgAlCa复合催化剂结构及CO_(2)吸附强化甲烷水蒸气重整制氢性能的影响。研究发现,少量MgO的添加可显著提高NiMgAlCa复合催化剂的活性。在CO_(2)吸附强化CH_(4)/H_(2)O重整反应过程中,MgO添加质量分数为1%的复合催化剂可获得高体积分数的H_(2)(98.7%),CH_(4)转化率达96.5%。制氢性能的提高归因于MgO的添加,赋予了NiMgAlCa复合催化剂中活性组分Ni和载体之间适当的相互作用,同时复合催化剂高的比表面积(42.5 m^(2)/g)提供了更多的反应活性位点,增强了复合催化剂对CO_(2)的吸附能力;而小粒径的活性组分Ni(13.2 nm)提升了复合催化剂的抗烧结能力,赋予了复合催化剂优越的稳定性。

甘油水蒸气重整制氢及其CO_2原位吸附强化的研究

文章采用共沉淀方法合成了不同配比的Ni O/Al2O3催化剂,采用固定床反应器研究了不同配比的催化剂对甘油水蒸气重整制氢的影响。通过气体产品含量、甘油及水蒸气转化率等指标的分析得出：甘油和水蒸气转化率及氢气产率在450~650℃时随温度升高而增加,其中Ni O/Al2O3（Ni O=27.43%,Al2O3=72.57%）催化剂由于Ni含量较高,表现出高制氢催化活性,其氢气产率在650℃时达到最高的12.7%,甘油转化率也达到最高值96.9%。进行CO2原位吸附的甘油重整吸附强化制氢时,得到了更高纯度的氢。进行多次循环再生实验时,随着循环次数的增多,由于吸附剂再生不完全,氢气纯度会随着循环次数增多有所下降。

反应吸附强化模拟沼气蒸汽重整制氢的计算和实验研究

文章对反应吸附强化模拟沼气-水蒸气重整制氢技术(Re SER-Biogas)进行了热力学计算和实验研究。首先,建立甲烷蒸汽重整反应耦合氧化钙与二氧化碳反应的制氢反应模型,对CO2和CH4体积比(α)分别为0.25,0.43和0.67的模拟沼气进行改变CO2移除率(ζ)、反应温度(T)、水碳摩尔比(β)对甲烷转化率和氢气浓度影响规律的模拟计算。计算结果表明,提高ζ,T和β值能有效强化重整反应,当P=0.1 MPa,ζ=0.95,T=600℃,β=4时,甲烷转化率可达94%,产物中氢气的浓度可达96%。其次,采用镍系催化剂与纳米Ca O基CO2吸附剂,在固定床反应器中进行模拟沼气Re SER-Biogas制氢实验,改变T,β以及α值得到不同反应条件下的甲烷转化率与产品氢气浓度,从实验层面上验证模拟计算结果和反应条件影响规律的可靠性。实验结果表明,在P=0.1 MPa,ζ=0.95,T=600℃,β=4和α=0.43的实验条件下,产物中氢气的浓度高达93%,CO的浓度低至0.32%。和传统无吸附强化的沼气蒸汽重整制氢工艺相比,Re SER-Biogas技术能够在更低的温度条件下直接制取低CO浓度的高纯氢气产品,对开发高效,节能的沼气制氢新技术具有重要的实际意义。

掺钾硅酸锂吸附强化乙醇水蒸气重整制氢

针对吸附强化乙醇水蒸气重整(SE-SRE)制氢技术,通过热力学分析和制氢实验,研究了硅酸锂加入乙醇重整的效果,并结合多种表征手段分析了掺杂K对硅酸锂的影响,进一步用实验方法探究了多种工艺条件对以掺钾硅酸锂为吸附剂的SE-SRE系统的影响及该系统的循环稳定性.结果表明,硅酸锂加入乙醇重整提高了氢气产率,适量掺钾能改善硅酸锂的结晶度和孔隙特性,提升其吸附性能.SE-SRE系统的最佳工艺条件是:温度为525℃,空速为0.9 m L/(g·h),水醇体积比为8∶1,催化剂与吸附剂配比为1∶3,经过10次循环后SE-SRE系统仍能保持较高的二氧化碳吸附活性和氢气产率.

多组分生物油吸附强化重整制氢的热力学分析

文章采用HSC Chemistry软件进行多组分生物油重整制氢(包括普通重整和吸附强化重整)过程的热力学分析,研究反应温度、S/C和Ca/C对氢气浓度和氢气产率等指标的影响。研究结果表明:两种重整制氢过程的氢气产率和氢气浓度均随着S/C的增大而增大,但在S/C>3后增幅不再明显;当S/C=3时,普通重整制氢过程的氢气产率和氢气浓度均仅为70%左右,最佳重整反应温度高达830℃;加入吸附剂CaO后,吸附强化重整过程的氢气产率和氢气浓度较普通重整制氢过程有大幅提升,且最佳重整反应温度显著下降,当S/C=3时,最佳重整反应温度为480℃,氢气产率和氢气浓度分别为97.2%和99.7%。

基于双效催化剂的生物油吸附强化重整实验

制备了镍基双效催化剂,并将其应用在多组分生物油模化物吸附强化重整制氢的研究中,考察了重整温度、水碳比、液体质量空速对反应过程的影响.结果表明,在双效催化剂作用下,吸附强化重整阶段获得的氢气体积分数和氢气产率较普通重整阶段显著提升;且随着温度升高、S/C比(水蒸气与碳物质的量之比)增大,氢气产率与氢气体积分数呈现先增加后小幅减少的趋势;且相比于普通重整阶段,最高氢气产率所对应温度明显下降,在650℃,S/C比为4.5时氢气产率达到最大值87.60%,此时氢气体积分数为94.75%.