气态烃非催化部分氧化烧嘴端面传热过程研究

针对气态烃非催化部分氧化烧嘴端面传热情况进行了数值模拟,揭示了烧嘴流道组织对转化炉内燃烧情况和烧嘴端面热负荷的影响。结果表明:三通道烧嘴将CO_(2)通道添加在O_(2)与CH_(4)通道之间时,增加了高温区与烧嘴端面之间的距离,减少了外侧端面受到的传热量;双通道烧嘴利用CO_(2)稀释O_(2)的方式降低反应强度,减少了辐射传热量,从而降低了烧嘴外侧端面温度,改善了外侧端面热应力分布。采用双通道形式的烧嘴在端面温度及热应力分布方面更具优势。

天然气水蒸气转化和非催化部分氧化制氢对比分析

以60000Nm^(3)/h天然气制氢装置为研究对象,设计了两种方案:方案一,天然气水蒸气转化(SMR)制氢;方案二,部分氧化法(POx)制氢的工艺流程,对操作条件、消耗指标,成本和二氧化碳回收等方面进行对比分析。得出:方案一的操作条件适宜、各项消耗指标低、能耗低,操作费用低、氢气成本低,更具有优势。但在二氧化碳回收方面,方案二产生高浓度,高压力的CO_(2)流量,可以更容易地分离出来进行碳捕获和储存,更容易与碳捕获进行集成。

非甲烷总烃分析仪专用Co_(3)O_(4)/Al_(2)O_(3)催化剂的制备及性能研究

挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)是引发霾和光化学烟雾等环境问题的重要原因,达到一定浓度会对人类健康造成威胁。非甲烷总烃(non-methane hydrocarbon,NMHC)作为VOCs总量统计的重要指标,在一定程度上可以简单、直观地反映VOCs污染状况,因此,监控NMHC对保护环境与人类健康具有重要意义。本文中制备了层状结构、球形结构和立方体结构3种不同形貌的Co_(3)O_(4)纳米材料,将纳米材料均匀负载于活性Al_(2)O_(3)颗粒表面作为NMHC分析专用催化剂。通过XRD、FESEM、BET和XPS技术对制备的Co_(3)O_(4)催化剂进行表征;并将催化剂用于NMHC的检测,对不同形貌催化剂的催化性能进行评价。结果表明,当煅烧温度为400℃、煅烧时间为3 h,催化剂具有较高的催化活性,其中立方体结构催化剂具有最高的催化活性,能在236℃将NMHC完全降解,层状结构与球形结构催化剂分别在261℃与257℃将NMHC完全降解。升高煅烧温度有助于催化活性的提高,因为煅烧温度的升高增大了催化剂中Co_(3)O_(4)的相对结晶度与O_(ads)/O_(latt)摩尔比,使得气体转移速度加快,因而使催化剂具有更高的催化活性。催化剂经过耐水性、热失重测试与催化循环测试后仍能保持较高的催化活性。

不同稀释剂条件下甲烷非催化部分氧化数值模拟

以工业装置中O_(2)与CH4体积比为0.69的操作条件为基础,使用ANSYS Fluent16.1进行数值模拟,采用基于雷诺平均方程(RANS)的Realizable k-ε湍流模型,以及涡耗散概念(EDC)模型耦合GRI3.0详细化学反应机理来模拟转化炉内湍流燃烧与化学反应过程。考察了3种稀释剂(N_(2)、H_(2)O、CO_(2))对转化炉内温度、自由基(·OH、·CH_(2)O)分布以及炉膛火焰反应区分布的影响。结果表明:N_(2)和H_(2)O稀释对转化炉内温度、自由基及反应区分布的影响差别很小,CO_(2)稀释的影响最显著。在CO_(2)稀释下,炉膛内的最高火焰温度降低了约50 K;·OH和·CH_(2)O自由基峰值分别降低了约33.0%和24.5%。此外,CO_(2)稀释的3种不同效应对转化炉内温度和自由基分布的影响大小依次为:稀释效应>热效应>化学效应。

天然气非催化部分氧化技术在乙二醇项目上的应用

通过对比分析蒸汽转化法、自热重整法和非催化部分氧化法等天然气生产合成气的工艺技术,得出天然气非催化部分氧化法生产合成气装置工艺流程和设备结构简单,投资低,操作可靠,合成气中H_(2)/CO体积分数比接近于2,是乙二醇合成的理想原料气。介绍了某15万t/a天然气制乙二醇项目中天然气非催化部分氧化生产合成气的工艺流程,详述了转化炉、废热锅炉的设计要点和系统的控制方案及H_(2)/CO体积比调节方法。运行结果表明:天然气非催化部分氧化生产的合成气中H_(2)/CO体积分数比为1.99,比天然气消耗为368 m^(3)/[1000 m^(3)(CO+H_(2))],比氧气消耗为258 m^(3)/[1000 m^(3)(CO+H_(2))],合成气中甲烷体积分数为0.3%。

可见光催化二氧化碳参与非活化烯烃1,3-双羧基化反应

二氧化碳(CO_(2))具有储量丰富、廉价易得、无毒可再生的特点,是一种理想的碳一合成子.在CO_(2)参与的众多转化中,合成应用广泛、易于衍生的羧酸化学品具有较高的研究价值.其中,有机二元羧酸是一种重要的化学品,广泛应用于材料加工、有机合成和生物医药等领域.尽管目前CO_(2)参与的单羧基化反应研究取得了较大进展,但CO_(2)参与构建的区域选择性二羧基化反应方法仍然亟待发展.近年来,可见光化学因其具有绿色温和、官能团兼容性较好等特点已成为利用CO_(2)构建二羧基化反应的有力策略.目前虽已发展了不同策略实现了烯烃1,1-, 1,2-, 1,6-和1,7-双羧基化等不同的区域选择性,但现有策略还未能完成烯烃1,3-双羧基化的区域选择性.另外,现有策略仅能构建两个C–C键.本文利用可见光催化策略,基于1,2-芳基迁移过程,在温和条件下实现了CO_(2)参与非活化烯烃1,3-双羧基化反应,实现了双羧基化领域尚未实现的区域选择性.反应过程涉及一个C–C单键断裂和三个C–C单键形成,可合成一系列新型戊二酸类产物,并且产物易于衍生为杂环结构.一系列给电子、吸电子取代基以及杂芳环取代基均能兼容于反应体系.机理实验结果表明,反应中可原位产生二氧化碳自由基阴离子(CO_(2)^(-)),随后经历自由基加成、1,2-芳基迁移、单电子还原和亲核进攻CO_(2)等过程产生二元羧酸产物.综上,本文为可见光催化CO_(2)参与二羧基化反应方法提供了重要的区域选择性补充,并可同时构建多个C–C键,具有应用前景.

非催化部分氧化过程废热锅炉挠性管板材料分析

非催化部分氧化(POX)转化工段废热锅炉管板结构由主管板、挠性管板、喇叭口固定环和冷却室等结构组成,以往项目的挠性管板材质一般为SB-409 N08810板材,但由于介质的腐蚀性及操作等问题常有泄露发生。本文通过对镍基合金SB-443 N06625、SB-409 N08810和铬钼钢12Cr2Mo1R板材作为挠性管板材料进行分析,结合优化其他结构材料及制造等方面,认为12Cr2Mo1R板材更适合作为非催化部分氧化(POX)转化工段废热锅炉挠性管板材料。

便携式催化氧化-氢火焰离子化检测器法现场测定环境空气中非甲烷总烃的研究

现场快速监测方法在突发环境事件应急监测中发挥了越来越重要的支撑作用。本研究利用便携式催化氧化-氢火焰离子化检测器法快速测定环境空气中的非甲烷总烃。得出方法的检出限、精密度和准确度,并与实验室方法进行比对。结果表明,方法检出限为0.127 mg/m^(3),精密度为0.1%~3.6%,标样相对偏差-0.9%~-0.1%。方法便捷、快速,时效性强,可及时为突发空气环境事件处置提供技术支撑。

便携式催化氧化-FID和便携式GC-FID在监测人造石行业有组织排放非甲烷总烃中的差异

采用便携式催化氧化-FID及便携式GC-FID分析仪分别监测分析广东省8家典型人造石制造企业有组织排放非甲烷总烃浓度。结果表明,2种仪器测得岗石生产企业非甲烷总烃浓度均高于石英石生产企业。同一样品测量结果催化氧化-FID分析仪均高于GC-FID仪器,在测量低浓度VOCs时(质量浓度小于10 mg/m^(3)),2种仪器测量结果非常接近。在测量高浓度VOCs废气时,GC-FID分析仪更稳定。2种仪器在测量该行业排放的非甲烷总烃浓度时重复度较好。而对于测量甲烷浓度,催化氧化-FID分析仪测量结果有一定的变化。

天然气非催化部分氧化制合成气过程的研究

以多通道喷嘴为射流源，在φ1m×6m的大型冷模装置中测定了天然气非催化部分氧化气化炉内的流体流动过程、冷态浓度分布和停留时间分布。分析了气化炉内各流动区域的化学反应过程，以工业操作数据为基础对天然气非催化部分氧化过程进行了分析和模拟，探讨了工艺条件对转化反应结果的影响。模拟研究结果表明，在射流区主要为燃烧反应，在管流区主要为转化反应；合成气的产最随氧气和天然气体积比的变化会出现最大值，随天然气组成的不同，对大型气炉适宜的氧气和天然气体积比为0．66～0．68，对小型气炉适宜的氧气和天然气体积比为0．68～0．70。当氧气与天然气体积比达到0．67之后，蒸汽的加入对合成气产量和气化炉出口气体中CH4的含量几乎无影响。

焦炉气非催化部分氧化与催化部分氧化制合成气工艺比较

提出了一种可用于焦炉气转化的非催化部分氧化工艺,并进行了研究;同时对焦炉气非催化部分氧化和催化部分氧化制合成气工艺进行了比较,结果表明,催化部分氧化需要大量的外加蒸汽,其总体能耗并不比非催化部分氧化法低。

天然气非催化部分氧化转化炉模拟

O2/CH4比、操作压力和气化炉长度等因素对天然气非催化部分氧化转化炉的运行至关重要。研究建立了基于反应动力学的反应器网络模型和平衡模型。考察了O2/CH4摩尔比、压力与停留时间对合成气出口温度和组成的影响。结果表明,反应器网络模型的预测结果与工业运行数据吻合较好。随着O2/CH4摩尔比增大、压力的上升或停留时间的变长,两种模型模拟结果的差异逐渐变小。反应器网络模型模拟结果表明,O2/CH4摩尔比上升,合成气温度逐渐升高,出口甲烷含量逐渐降低,H2/CO摩尔比逐渐下降。在停留时间较短时,压力的上升会促进甲烷的转化,而在停留时间较长时,较高的压力会抑制甲烷的转化。

甲烷常压非催化部分氧化热模实验研究

氧气/甲烷摩尔比、操作负荷以及二氧化碳添加的研究对天然气非催化部分氧化转化炉运行优化和调节合成气氢气/一氧化碳摩尔比非常重要。文中搭建了天然气非催化部分氧化热模实验平台,考察了上述因素对出口合成气组成的影响。在研究范围内得出以下结论:氧气/甲烷摩尔比从0.85增加到1.10,出口甲烷摩尔分数随之降低,有效合成气(一氧化碳+氢气)摩尔分数先增大后减小,在氧气/甲烷摩尔比为0.95时达到最大值87.75%;由于壁面热损失和停留时间的影响,提升操作负荷有利于提高有效合成气摩尔分数,但会导致甲烷转化率下降;添加的二氧化碳参加了逆水蒸气变换反应及甲烷二氧化碳重整反应,使合成气中一氧化碳摩尔分数随二氧化碳/甲烷摩尔比的增加而增加,氢气的变化趋势则与之相反。

甲烷非催化部分氧化制乙炔和合成气过程的实验研究

通过探头取样和四极杆质谱在线测量甲烷、氧气和乙炔等组分的浓度分布,考察了氧气/甲烷(甲烷+乙烷/丙烷)摩尔比、气体预热温度及原料气中添加乙烷和丙烷对甲烷非催化部分氧化制乙炔和合成气的影响.结果表明,随轴向距离增加,乙炔浓度先增大后减小,存在最大值;随氧气/甲烷(甲烷+乙烷/丙烷)摩尔比增加,乙炔选择性下降;升高混合气体预热温度产物中乙炔浓度增大,620℃时最大乙炔浓度为4.52%;添加乙烷和丙烷时产物中乙炔浓度基本不变,但甲烷消耗量下降.在实验条件下,生成最大乙炔浓度的激冷位置距烧嘴出口的距离约为80mm.

甲烷预混非催化部分氧化制合成气

随着以天然气为原料制得合成气继而生产高品质液态烃工艺的日益成熟,天然气非催化部分氧化工艺越来越引起人们的关注。设计了一种预混非催化部分氧化工艺,采用自制预混燃烧器,对非预混和预混非催化部分氧化工艺进行了对比实验。采用CHEMKIN4.0中的预混燃烧模型,对实验过程进行了模拟,模拟结果与实验结果基本一致。结果表明:预混优于非预混非催化部分氧化工艺,温度低,无积炭,进一步验证了适合甲醇合成的最佳实验条件是V(O2)/V(CH4)为0.50,温度为900℃,压力约为100 kPa,出口气体中V(H2)/V(CO)约为2.00。

甲烷常压非催化部分氧化制合成气研究

考察了常压下甲烷非催化部分氧化制合成气过程中,甲烷转化率、气体产物产率以及积炭率随反应器温度、进气配比、原料气流量变化的影响。通过考察反应器温度对制备合成气过程的影响结果,分析了甲烷非催化部分氧化制合成气过程的反应机理。

Pt-Pd/MnCo_(2)O_(4)复合型催化剂的制备及其对低碳烃等有机物的催化燃烧性能

在涂覆氧化铝的陶瓷蜂窝载体上,通过化学还原法原位构建MnCo_(2)O_(4)纳米小球颗粒使其生长于氧化铝涂层,制备出两种Pt-Pd/MnCo_(2)O_(4)复合型催化燃烧催化剂MnCo-2、MnCo-3。MnCo-2的贵金属含量比国外参比剂少约44%、比国产参比剂少约16%,乙烷等低碳烃氧化活性与国外参比剂相当,其乙烷转化率为99%时的氧化转化温度(T_(99))、丙烷T_(99)、甲烷转化率为90%时的氧化转化温度(T_(90))分别为440,380,460℃,比国产参比剂低60℃,且在累积800 h的测试中性能稳定。MnCo-3的贵金属含量比国外参比剂少约61%、比国产参比剂少约41%,其试剂总成本约比国产参比剂低38%,其乙烷T 99为475℃,比国产参比剂低25℃。

催化氧化技术在橡胶干燥尾气治理中的应用

当前,我国的环境污染问题已经引起了全球的广泛关注。环境承载力已经达到或接近其极限,整体环境状况表现为环境质量较差、污染物排放量巨大。在石化行业中,挥发性有机物是主要的污染物,而在橡胶生产过程中,尾气的主要组分包括己烷和环己烷。本文着重介绍了贵金属催化氧化技术在橡胶尾气治理中的应用与实践,旨在为相关行业的尾气治理工作提供有价值的参考和借鉴。通过这项技术,我们期望能够有效改善环境状况,促进可持续发展。

挥发性有机物催化氧化催化剂的性能及工业应用

评价了中国石油石油化工研究院研发的挥发性有机物催化氧化催化剂的性能,并在某石化公司污水处理厂考察了其工业应用情况。结果表明:自研催化剂活性组分涂层脱落率仅为0.19%;在反应温度低于200℃时,自研催化剂的C_(6)H_(6)转化率为50%和90%时的反应温度分别为155,176℃,高于进口催化剂的;在反应温度为252~451℃,体积空速为9000~13000 h^(-1),催化氧化装置进口废气中非甲烷总烃(NMHC)质量浓度为27~1300 mg/m^(3),C_(6)H_(6)质量浓度为10~1000 mg/m3的条件下,在100 d长周期工业运行过程中,NMHC去除率稳定在97%以上,C_(6)H_(6)去除率稳定在99%以上。

天然气非催化部分氧化反应机理模拟

应用甲烷-乙烷-丙烷混合气氧化试验数据和Chemkin II程序,评估了3种动力学机理模型(GRI-3.0模型,Konnov-0.5模型和Petersen-C5模型)对高压中温条件下甲烷着火延迟时间的预测能力。研究发现用GRI-3.0模型预测的着火延迟时间与试验结果一致性最好,适合模拟高温高压条件下天然气非催化部分氧化反应过程。