超临界水中碳酸钠团簇成核与生长分子动力学模拟

应用分子动力学方法研究了碳酸钠颗粒在超临界水中的成核与生长过程.计算了温度为700-1100K、压力在23-30MPa下碳酸钠的团聚过程,计算时间为1ns.对体系结合能与径向分布函数的分析表明,碳酸钠成核过程主要受静电作用的影响.在超临界态下,水分子与Na+和CO2-3之间的静电作用降低,Na+与CO2-3能够很容易碰撞形成Na2CO3小团簇.在Na2CO3整个成核过程中,单个离子的碰撞在前50ps内完成,同时离子碰撞速率达到1030cm-3·s-1.另外,在成核阶段温度的影响比压力更加明显,温度越高,离子碰撞速率越快,形成的初始团簇越多.而压力对Na2CO3团簇的进一步生长影响较大.

超临界水中碳酸钾成核机理的分子动力学模拟

针对超临界水对催化剂成核过程的影响机制问题,采用分子动力学模拟方法系统研究K2,CO3在不同温度和密度的超临界水中的成核过程.通过对体系的相互作用能、径向分布函数、配位数及体系氢键网络结构变化的分析,揭示了在K2,CO3成核过程中K+、CO32-与水分子间的相互作用机理.结果表明:在超临界态下,随着温度的升高、密度的降低,水溶液体系氢键结构破坏,水分子与K+和CO32-的作用急剧降低,K+和CO32-在静电作用下可冲破水分子的静电屏蔽,从而碰撞聚合形成离子对,继而进一步团聚成核;体系温度越高、密度越小,K2,CO3越易形成小而分散的团簇.

负载碳酸钾煤焦上CO甲烷化反应的研究

在加压固定床反应器中,考察了负载碳酸钾的府谷煤热解半焦和不同气化率的部分气化半焦对CO甲烷化反应的催化性能。结果表明,原煤热解半焦和脱灰煤热解半焦的甲烷化活性都很低,而负载10%(质量分数)碳酸钾的热解半焦甲烷化活性明显提高,甲烷收率可达30%。负载碳酸钾的热解半焦水蒸气气化反应速率与碳气化率呈"火山"型关系曲线,在碳气化率为22%时达到极大值。在气化反应速率较高时得到的部分气化半焦上,甲烷化反应速率较低。利用红外光谱对半焦官能团进行分析,发现在热解过程中,碳酸钾和煤发生反应形成C-O-K复合物,在1100 cm-1附近出现特征振动峰,该峰的强度与碳气化反应速率成正比。不同气化率半焦经过甲烷化反应后,红外光谱谱图中C-O-K峰强度不同程度增大。

煤化工环境污染问题分析及新奥清洁能源技术研发实践

本文针对煤化工行业中煤气化以及煤制油等部分工艺过程中污物的排放及污染防治问题进行论述,提出应当在环境容量容许的前提下发展煤化工产业,以政策为基础,实现低碳、经济、可持续发展的健康路线。基于高效、环保、经济的发展原则,新奥集团利用十年时间进行了清洁能源技术的研发实践,初步形成了包括泛能网、新能源、三废资源化、清洁煤等一系列环境友好的高新技术和成果。

小型流化床燃煤自供热煤催化气化特性研究

在内耐火衬式流化床中,采用负载不同碱金属及配比催化剂的煤粉为原料,研究了煤粉催化气化过程,探索了自热方式为催化气化过程提供足够反应热的可能性,获得了维持煤气化装置连续稳定运行的工艺条件。经实验研究发现,通过燃煤自供热可为催化气化过程提供所需的能量,并维持炉温在所需温度范围;添加碱金属催化剂后,煤粉对应的着火温度有明显降低,且钾盐对煤粉着火点影响比钠盐显著。同时,催化剂负载量存在一个最佳值;添加催化剂后,维持系统稳定操作的温度范围降低了100～200℃,控制炉温在低于该温度范围内操作,可有效减少结渣;负载催化剂后在较低的气化温度下可实现较高的碳转化率和气化效率,实现装置的连续稳定运行。燃煤自供热的流化床催化气化装置的构建及开发,将解决现有催化气化技术经济性不佳及工程放大难的问题。

煤催化气化中非均相反应动力学的研究

以神木煤焦为研究对象,在小型加压固定床上考察了不同气化剂(水蒸气、二氧化碳、氢气)、催化剂负载量、水蒸气分压、氢气分压和一氧化碳分压对碳转化率和气化反应速率的影响。结果表明,对于非均相的催化气化反应来说,反应速率顺序为C-H2O>C-CO2>C-H2。H2和CO不同程度地抑制煤焦水蒸气气化反应,CO的抑制作用明显大于H2。在700℃,当添加5%的CO,碳转化率降低约50%。基于Langmuir-Hinshelwood(L-H)方程,结合随机孔模型,同时考虑催化剂负载量及气化产物分压的影响,建立了煤焦催化水蒸气气化动力学模型,模型预测反应速率常数与实验值误差在10%以内,说明建立的动力学模型可以较好地模拟煤焦的催化水蒸气气化反应过程。

加压射流流化床煤催化气化制天然气的模拟研究

以煤催化气化制合成天然气技术为研究背景,内径0.2 m,高6 m,处理量为0.5 t/d的流化床气化炉为研究对象,建立了煤催化气化流化床气化炉的数学模型。将气化炉简化为3个区域:分布板区、气泡区和自由段区,基于稳态一维模型,考虑了加压下流体力学性质(最小流化速度、射流高度和直径、气泡直径和速度以及床层膨胀比),质量和热量传递,以及催化气化反应动力学(煤焦燃烧、水蒸气气化、变换和甲烷化)等因素对气化结果的影响。计算结果表明:当射流管引入氧气后,颗粒温度迅速达到最大值随后下降最后趋于平缓;氢气和二氧化碳浓度随着床高近似线性增加,但一氧化碳和甲烷随床高增加缓慢;3.1 MPa时最大气泡直径约为0.11 m,气化炉内不会发生节涌现象。计算床温和气体组成与实验结果有良好的一致性。

微藻油脂提取技术进展

该文对国内外微藻油脂提取技术进展进行阐述。微藻油脂提取技术主要包括:超微粉碎技术、热化学提取技术(湿热法、蒸汽爆破法、挤压膨化法)、化学法、酶法、超临界流体提取技术、亚临界流体提取技术、超声波、微波辅助提取法、脉冲电磁场法、高压均质法、离子液体法等;目前研究较多的为超微粉碎技术和热化学破壁技术,而挤压膨化技术和脉冲电磁场技术作为微藻油脂提取技术最新发展方向,已引起越来越多关注。

煤焦催化气化中非均相反应动力学的研究

以神木煤焦为研究对象,在小型加压固定床上考察了不同气化剂(水蒸气、二氧化碳、氢气)、催化剂负载量、水蒸气分压、氢气分压和一氧化碳分压对碳转化率和气化反应速率的影响。结果表明,对于非均相的催化气化反应来说,反应速率顺序为C-H_2O>C-CO_2>C-H_2。H_2和CO不同程度地抑制煤焦水蒸气气化反应,CO的抑制作用明显大于H_2。在700℃,当添加5%的CO,碳转化率降低约50%。基于Langmuir-Hinshelwood(L-H)方程,结合随机孔模型,同时考虑催化剂负载量及气化产物分压的影响,建立了煤焦催化水蒸气气化动力学模型,模型预测反应速率常数与实验值误差在10%以内,说明建立的动力学模型可以较好地模拟煤焦的催化水蒸气气化反应过程。

煤焦催化气化中非均相反应动力学的研究

以神木煤焦为研究对象,在小型加压固定床上考察了不同气化剂(水蒸气、二氧化碳、氢气)、催化剂负载量、水蒸气分压、氢气分压和一氧化碳分压对碳转化率和气化反应速率的影响。结果表明,对于非均相的催化气化反应来说,反应速率顺序为C-H2O>C-CO2>C-H2。H2和CO不同程度地抑制煤焦水蒸气气化反应,CO的抑制作用明显大于H2。在700℃,当添加5%的CO,碳转化率降低约50%。基于Langmuir-Hinshelwood(L-H)方程,结合随机孔模型,同时考虑催化剂负载量及气化产物分压的影响,建立了煤焦催化水蒸气气化动力学模型,模型预测反应速率常数与实验值误差在10%以内,说明建立的动力学模型可以较好地模拟煤焦的催化水蒸气气化反应过程。

超临界水氧化处理鲁奇炉气化废水的研究

采用240 L/d的连续式超临界水氧化(SCWO)装置对鲁奇炉气化废水进行试验研究,通过实验室设计的高压连续加氧系统和在线温度测量装置,系统研究了废水的反应温度、停留时间、质量浓度等对废水COD、NH3-N和挥发酚去除率的影响,并对氧化自热过程进行了初步探索。结果表明:升高温度和延长反应时间均可促进废水中有机物的分解;随着废水质量浓度的升高,COD去除率增加而挥发酚和NH3-N的去除率有所下降;当温度超过500℃、压力23 MPa、停留时间为68 s时,经处理的废水COD、NH3-N和挥发酚去除率均超过了99.8%。通过高质量浓度鲁奇废水的氧化试验,证明在现有的试验装置上实现过程自热操作是可行的,为过程开发和放大提供基础数据。

导流管的不同形式对喷动床颗粒循环量的影响

对于导流管喷动床,导流管的形式对颗粒物料的循环量影响不能忽略.研究了四种不同形式的导流管在导流管不同的安装高度、不同的床层料位高度以及不同的吹松气量对颗粒循环量的影响.结果表明:增加床层料位高度,在一定范围内增加导流管安装高度和吹松气量,会增大颗粒循环量;导流管形式对颗粒循环量影响至关重要.

新型生物组合工艺处理甲醇废水的应用研究

采用生物接触氧化+二级活性污泥新型生物组合工艺对SBR工艺进行改造。改造后,废水处理装置处理负荷可以提高到原SBR工艺的2倍,处理后出水可稳定达到国家一级排放标准,且改造后曝气系统比原来的射流曝气节省电耗50%以上,不但解决了企业的废水处理问题,也带来一定的社会效益和经济效益。

新型煤气化制清洁燃气技术

国家重点研发计划项目"新型煤气化制清洁燃气技术"(2017YFB0602300),自2017年7月正式启动以来,围绕解决和突破制约低阶煤制清洁燃气技术发展瓶颈问题,稳步推进关键技术研发及示范工程建设工作,取得了一系列关键技术成果.该项目由新奥科技发展有限公司牵头,汪国庆博士作为项目负责人,联合了煤炭科学技术研究院有限公司、中国科学院工程热物理研究所等多家单位共同参与.完成适用于不同粒径原料的3个新型煤气化技术开发,并对不同煤气化技术的经济性和适用范围进行了研究,建成了400吨/日新型循环流化床高效煤气化工业示范装置和400吨/日加氢气化制甲烷技术工业示范装置,并实现稳定运行,总体研究成果达到国内外先进水平.项目自启动以来,共发表论文21篇,其中该领域会议论文1篇、SCI/EI收录期刊论文9篇;获授权发明专利26件(ZL 201811433943.8、ZL 202011257163.X、ZL 202011290010.5等).

微量臭氧催化氧化深度处理煤气化废水

采取固定床连续式水处理方式,实验研究了在固体催化剂作用下微量臭氧催化氧化深度处理地下煤气化废水的效果。结果表明,当处理COD为300 mg/L左右的该类型废水时,加入微量臭氧,水处理装置COD去除率提高了45%,平均1 mg的臭氧处理了2.4 mg有机物;当废水COD为200 mg/L左右,进水速度为1 L/h时,最佳臭氧投加量为每升废水20 mg左右的臭氧,此时气水比为15∶1左右;同时实验发现,不同COD的废水色度均可以被有效去除。通过与其他类似的实验研究比较发现,微量臭氧催化氧化技术具有成本优势。