基于微型流化床在线反应分析的原位半焦对煤焦油催化裂解动力学及反应机理

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21808227
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0815.能源化工
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The utilization of char as a catalytic for tar removal has been considered to be promising and attractive because of its property of high catalytic activity, wide source, low cost, and strong resistance in deposited carbon. The existing researches mainly focus on the examination of catalytic performance, selection of char with good catalytic activity, and influencing parameters for tar removal. However, it always ignores the deactivation mechanism of char in tar removal and also lacks of reaction kinetics involved char deactivation and fuel gas production. In this study, a new micro fluidizied bed reaction analysis platform will be adopted, which has the functions of on-line feeding coal, online charging char, and real-time analysis for fuel gas components. Firstly, for displaying the necessity and meaning for adopting in-situ char, a systematical comparison between in-situ and ex-situ char will be conducted. At the same time, the effect of char property on tar catalytic reforming, such as carbon crystallite structure, surface functional group distribution, specific surface and pore distribution, alkaline and alkaline earth metal, will be fully examined, to illustrate structure-function relationship. Then, based on the evolution of structure and active site of char during tar catalytic reforming, the catalytic and deactivation mechanism will be probed and analyzed. Finally, reaction kinetics models about tar catalytic reforming and fuel gas production will be proposed, which can be used to predict the char deactivation during this period. From this study, we hope to deepen the understanding in tar catalytic reforming by in-situ char, fill the gaps in char deactivation mechanism and reaction kinetics, and also guide the development of novel and gasification technology.
热解/气化过程中的原位半焦对焦油催化效果显著,且来源广、成本低、抗积碳能力强。现有研究在原位半焦催化和失活机理方面比较薄弱,且在动力学研究中常忽视半焦失活和气体生成信息的表达。基于此,本研究利用具有在线加料、在线取样和气体实时分析功能的微型流化床反应平台,构建原位半焦催化焦油的在线分析方法,比较原位/非原位半焦在碳微晶结构、表面官能团、孔道结构、碱(土)金属等方面的差异,阐述采用原位半焦的必要性和意义;同时系统考察原位半焦结构和活性位点等对焦油催化的贡献,揭示其构效关系;其次,在H2O/CO2气氛下考察反应过程中半焦结构和活性位点的演变规律,探讨半焦催化焦油及其失活机理;最后,构建原位半焦对焦油催化的动力学模型,预测焦油催化过程中半焦的失活行为,并提出预防机制。本研究将深化对半焦催化脱除焦油机理的认识,填补焦油脱除过程在半焦失活和反应动力学方面薄弱的局面,为新型气化工艺的开发提供理论。

结项摘要

焦油是中、低温气化过程中不可避免的粘稠性液体副产物。低温下,焦油凝结,易堵塞管路、腐蚀设备、引起催化剂中毒,并产生大量含酚废水。这不仅影响设备的正常运行,还降低气化效率。因此,研究焦油热转化行为对脱除技术的选择和工艺设计具有重要意义。热解/气化过程中生成的半焦对焦油具有良好的催化效果,然而半焦催化重整焦油过程中其自身结构和活性也会发生变化,降低其催化效果,进而影响半焦气化特性和气化炉的操作,这也是气化工艺中利用半焦催化脱除焦油亟待解决的难题和关键。. 基于此,本项目利用微型流化床反应分析仪和两段流化床反应装置,主要开展了下列研究:① 原位半焦制备方法及焦油高温转化数据处理方法的构建;② 原位半焦对焦油的催化脱除行为及动力学分析,并与焦油热裂解特性进行对比;③ 微型流化床反应分析仪中H2O气氛下焦油反应特性分析,并与惰性气氛下热解特性进行对比;④ 半焦结构参数和金属氧化物对焦油裂解的贡献分析;⑤ 焦油催化重整过程中半焦失活及活性恢复特性研究;⑥ 原位半焦催化焦油对分段气化工艺设计和创新的指导和启发。上述研究内容验证了原位半焦对焦油的催化脱除效果,并求算了反应动力学;揭示了原位半焦中重要参数(孔结构、金属氧化物)在不同温度、气氛等情况下对焦油催化重整的贡献,明晰了在此过程中焦油组分和含量的演变规律;揭示了原位半焦对真实焦油的催化脱除机理,总结了半焦催化活性的演变机制,提出了实际气化炉中半焦失活的预防机制;为低焦油气化技术提供理论依据和数据支撑,促进分段解耦气化工艺创新。. 项目执行期间,取得的成果如下:发表文章8篇,申请专利2项,参与申请国家标准1项,有2名参与人员晋升为副研究员,培养研究生7名,支撑了2项省部级科学技术奖励的成功申报。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
基于过程强化与反应调控的煤定向热解制高品质油气产物 基础研究及中试验证
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王芳;曾玺;王婷婷;王晓蓉;武荣成;许光文
  • 通讯作者:
    许光文
煤红外快速热解过程中床层对二次反应的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马金凤;曾玺;王芳;康国俊;武荣成;许光文
  • 通讯作者:
    许光文
Assessment of char property on tar catalytic reforming in a fluidized bed reactor for adopting a two-stage gasification process
两段气化工艺流化床反应器焦油催化重整焦炭特性评价
  • DOI:
    10.1016/j.apenergy.2019.04.122
  • 发表时间:
    2019-08
  • 期刊:
    Applied Energy
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Zeng Xi;Wang Fang;Han Zhennan;Han Jiangze;Zhang Jianling;Wu Rongcheng;Xu Guangwen
  • 通讯作者:
    Xu Guangwen
Secondary reactions suppression during fuel fast pyrolysis in an infrared heating apparatus for the fixed bed pyrolysis process with internals
带内件的固定床热解过程红外加热装置中燃料快速热解期间的副反应抑制
  • DOI:
    10.1016/j.jaap.2021.105163
  • 发表时间:
    2021-06
  • 期刊:
    Journal of Analytical and Applied Pyrolysis
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Fang Wang;Xi Zeng;Guojun Kang;Ke Li;Jinfeng Ma;Guangwen Xu
  • 通讯作者:
    Guangwen Xu
微型流化床中生物质半焦水蒸气气化反应特性及动力学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王婷婷;曾玺;韩振南;王芳;武鹏;许光文
  • 通讯作者:
    许光文

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其他文献

GISと言語類型論 - 世界言語地図に基づく言語研究
GIS 和语言类型学 - 基于世界语言地图的语言研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
    一般言語学論叢 9
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石海青(石井望の筆名);王芳;山本秀樹;乾秀行;山本秀樹;山本 秀樹
  • 通讯作者:
    山本 秀樹
書評・紹介:Martin Haspelmath, Matthew S. Dryer, David Gil and Bernard Comrie (eds.), The World Atlas of Language Structures.
书评/简介:Martin Haspelmath、Matthew S. Dryer、David Gil 和 Bernard Comrie(编辑),《世界语言结构地图集》。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2006
  • 期刊:
    言語研究 130
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石海青(石井望の筆名);王芳;山本秀樹;乾秀行;山本秀樹;山本 秀樹;山本 秀樹
  • 通讯作者:
    山本 秀樹
Effect of exopolysaccharides from lactic acid bacteria on the texture and microstructure of buffalo yoghurt
乳酸菌胞外多糖对水牛酸奶质构和微观结构的影响
  • DOI:
    10.1016/j.idairyj.2013.08.007
  • 发表时间:
    2014-02
  • 期刊:
    International Dairy Journal
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    杨同香;吴孔阳;王芳;梁晓琳;刘清苏;李冠霖;李全阳
  • 通讯作者:
    李全阳
基于激波管校准的冲击波压力传感器动态特性研究
  • DOI:
    10.14177/j.cnki.32-1397n.2017.41.03.009
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    南京理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨凡;孔德仁;姜波;孔霖;王芳
  • 通讯作者:
    王芳
TRIM33基因对人胃癌细胞SGC-7901增殖及迁移的影响及意义
  • DOI:
    10.11855/j.issn.0577-7402.2022.03.0219
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    解放军医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴晓婷;路志国;田金成;张卓阳;曹相玫;王芳
  • 通讯作者:
    王芳

其他文献

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王芳的其他基金

轻工生物质固废-煤分段解耦共气化协同调控二元半焦催化焦油和固化碱金属(K)及其强化机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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