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微波诱导碳基催化剂催化甲烷裂解及重整制氢的实验研究

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微波诱导碳基催化剂催化甲烷裂解及重整制氢的实验研究

作者：于伟超东华大学

学位级别：硕士

随着全球气候变暖、极地冰雪融化等一系列温室效应的加剧,开发清洁的新能源以及发展低碳经济已经成为世界各国的共识。伴随我国经济、社会的高速发展,特别是进入2000年以后,我国CO2的排放量猛然提升。出于对国际社会的责任,我国在发展... 详细信息

随着全球气候变暖、极地冰雪融化等一系列温室效应的加剧,开发清洁的新能源以及发展低碳经济已经成为世界各国的共识。伴随我国经济、社会的高速发展,特别是进入2000年以后,我国CO2的排放量猛然提升。出于对国际社会的责任,我国在发展经济的同时,必须兼顾生态环境的保护,尤其是减少CO2排放量。氢气作为一种洁净燃料,其燃烧产物只有H20,对环境无任何污染,因此被认为是未来的理想能源。在已知的制氢方法中,化石燃料制氢应用较为成熟和广泛。其中,CH4由于具有较高的氢碳比,因此采用天然气(主要成分是CH4)制氢最为经济、合理。由于天然气在所有化石能源中碳排放系数最低,因此,提高天然气消费比例是我国能源领域的一项重要战略。基于以上分析,现阶段内在我国开展CH4制氢技术的研究是非常具有现实意义的。本论文采用多模式微波炉,研究了碳基催化剂对于天然气(主要成分是CH4)裂解及重整制氢的催化效果。论文首先研究了活性炭和污泥热解残渣对CH4裂解的催化效果,并辅以电加热的对比,研究活性碳和污泥热解残渣催化效果迥异的原因,通过FTIR、XRD、SEM-EDS和比表面仪等技术手段研究了裂解反应的反应机理;然后探讨了利用CO2气化反应活化经过裂解反应失活的活性炭的效果,并通过FTIR、XRD、SEM-EDS和比表面仪等技术手段研究了气化过程的反应机理;最后研究了活性炭对CO2重整CH4的催化效果,并通过FTIR、XRD、SEM-EDS和比表面仪等技术手段研究了重整过程的反应机理。通过本文的研究工作,得到了以下主要结论和成果：(1)CH4裂解实验表明,CH4转化率在活性炭和污泥热解残渣催化时表现出相同的趋势：功率越高,温度越高,CH4转化率越大,当功率由40%升到70%时,活性炭和污泥热解残渣作催化剂时的CH4初始转化率分别由20.6%、63.2%上升到79.6%、99.0%;空速越小,越有利于CH4转化率的提高,当空速为0.1L/(g·h)时,活性炭作催化剂时的CH4初始转化率达到了100%,而污泥热解残渣作催化剂,在空速为0.3L/(g·h)时CH4初始转化率达到了99%。;CH4转化率随着时间迅速变小,然后渐渐趋于稳定;(2)CH4裂解的持续性实验表明,污泥热解残渣催化效果更好的原因不是催化剂本身理化性质的原因,而是微波诱导条件下,污泥热解残渣更易于发电产生“热点效应”。(3)C02气化实验表明,C02转化率在新鲜活性炭和失活活性炭气化过程表现出相同的趋势：功率越高,温度越高,C02转化率越大,当功率由40%升到70%时,新鲜和失活的活性炭气化时的CO2初始转化率分别由48.7%、40.3%上升到86.8%、80.8%;空速越小,越有利于C02转化率的提高,当空速由0.7L/(g·h)减小到0.1L/(g·h)时,C02初始转化率分别由51.1%上升到80.8%;C02转化率随着时间逐渐变大;在相同功率下,新鲜活性炭气化时的CO2转化率明显大于失活活性炭气化的结果;(4)CH4重整实验表明,反应条件对CH4、CO2转化率的影响表现出相同的趋势：温度越高,空速越小,CO2/CH4摩尔比越大,均有利于CH4、CO2转化率的提高;温度越高,空速越小,CO2/CH4摩尔比越小,均有利于H2/CO的提高;当功率由40%升到90%时,CH4和CO2的初始转化率分别由82.0%和49.1%上升到94.5%和95.7%,H2/CO的初始值由0.51上升到2.49;当空速由0.7L/(g·h)减小到0.1L/(g·h)时,CH4和C02的初始转化率分别由84.5%和81.3%上升到97.0%和93.0%,H2/CO的初始值由1.05上升到2.37;当C02/CH4摩尔比由0.5/1增加到2/1时,CH4和CO2的初始转化率分别由81.8%和89.8%上升到95.3%和96.1%,H2/CO的初始值由2.76下降到0.89;(5)比表面积和孔径分析结果表明CH4裂解时,裂解碳的沉积堵塞了两种碳材料的孔道,特别是微孔的堵塞,使得比表面积及孔容明显降低;新鲜活性炭的比表面积和孔容大于污泥热解残渣;经过CO2气化后,失活活性炭的总比表面积和总孔容均有较多的恢复;而且气化过程对活性炭孔径有所破坏,形成了新的微孔;CH4在重整过程中仍有部分裂解碳沉积在活性炭上面,但是由于CO2消炭反应的存在,使得活性炭比表面积及孔容的降低程度均小于裂解反应;(6)FTIR结果表明活性炭表面官能团中,含氧官能团的催化效果良好,而污泥热解残渣表面官能团表现出的催化活性一般;失活活性炭样品经过CO2气化后,含氧官能团并没有获得恢复;活性炭表面的含氧官能团对CH4重整反应同样表现出了良好的活性;(7)XRD结果表明裂解过程生成的碳是类似石墨型的碳;气化过程中CO2消耗了一部分裂解碳;CH

关键词：微波甲烷碳基催化剂裂解重整氢

基桩无损动测试验研究及其应用──模型桩动测与静压对比试验的研究

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水文地质工程地质 1996年第1期23卷 19-23页

作者：赵乃新于伟超吉林省油田管理局勘察设计院

针对松原地区的地质条件，围绕基桩质量检测和承载力计算，通过模型桩的动力测试试验及动测与静压对比试验研究，得出了完整桩及各类缺陷桩的动态特征规律、桩周介质和缺陷的不同程度，对判断桩缺陷的性质和位置及影响规律以及对应力波... 详细信息

针对松原地区的地质条件，围绕基桩质量检测和承载力计算，通过模型桩的动力测试试验及动测与静压对比试验研究，得出了完整桩及各类缺陷桩的动态特征规律、桩周介质和缺陷的不同程度，对判断桩缺陷的性质和位置及影响规律以及对应力波速的影响规律等。提出了适合于本地区的用动力测试法计算单极承载力的经验公式及动静对比系数为０．００３８。为解决本地区桩基工程的质量检测问题，提供了经验。

关键词：模型桩动力测试试验静压试验桩基础承载力

污泥微波高温热解条件下富氢气体生成特性研究

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燃料化学学报 2013年第2期41卷 243-251页

作者：王晓磊邓文义于伟超苏亚欣东华大学环境科学与工程学院上海201620

分别采用单模微波炉和电加热管式炉对污泥热解过程进行了实验研究,分析了污泥粒径、含水率、热解温度和微波吸收剂形态等参数对热解产物分布特性和气体组分浓度的影响规律和机理。结果表明,在粒径0～5.00 mm,污泥粒径大小对污泥微波热... 详细信息

分别采用单模微波炉和电加热管式炉对污泥热解过程进行了实验研究,分析了污泥粒径、含水率、热解温度和微波吸收剂形态等参数对热解产物分布特性和气体组分浓度的影响规律和机理。结果表明,在粒径0～5.00 mm,污泥粒径大小对污泥微波热解产物分布无明显影响,但粒径减小可以提高H2和CO浓度,当粒径从2.50～5.00 mm减小至小于0.45 mm,H2和CO体积分数分别从31%和17%上升至34%和22%;污泥含水率和微波热解温度对热解产物分布和热解气组分浓度分布都有显著影响,提高污泥含水率或微波热解温度都可以显著提高H2和CO浓度,当污泥含水率从0上升至83%,H2和CO体积分数分别从32%和20%上升至42%和31%;相比粉末态吸波剂,固定形态的微波吸收器可以提高挥发分向热解气的转化,提高热解气产量,同时还能略微提高H2和CO产率,但效果并不明显。

关键词：微波污泥热解氢

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数学练习设计有讲究

中小学教学研究 2015年第11期16卷 63-64页

作者：于伟超威海市临港区蔄山中学

练习是课堂教学的重要环节之一。在课堂教学中,教师应根据教学过程、教学内容、学生的实际水平,合理安排或设计一些难易适当、形式多样、能激发学生兴趣的练习。

关键词：数学练习设计层次性

污泥微波热解过程中CaO,ZnCl_2和水蒸气对富氢气体生成特性的影响

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东华大学学报（自然科学版） 2014年第5期40卷 624-632页

作者：邓文义于伟超苏亚欣东华大学环境科学与工程学院上海201620

在单模微波反应炉中进行了污泥高温微波裂解试验，考察了CaO，ZnCl2和水蒸气对H2，CH4，CO2和CO污泥热解气组分的影响规律及影响机理．研究结果表明，在800～950℃高温条件下，引入CaO或者ZnCl2均能促进热解气中H2体积分数的提升．当CaO... 详细信息

在单模微波反应炉中进行了污泥高温微波裂解试验，考察了CaO，ZnCl2和水蒸气对H2，CH4，CO2和CO污泥热解气组分的影响规律及影响机理．研究结果表明，在800～950℃高温条件下，引入CaO或者ZnCl2均能促进热解气中H2体积分数的提升．当CaO和DS（干基污泥）质量比从0增至1：4时，H2的体积分数从34％提升至39．5％，然而，进一步提高CaO和DS的质量比对H2体积分数的影响并不显著．ZnCl2的效果较CaO更为显著，当ZnCl2和DS质量比从0增至1：2时，H2的体积分数从34％提升至47．5％．高温微波热解过程中引入水蒸气有利于富氢气体的生成，在800～950℃条件下，引入0．69g／min的水蒸气时，H2体积分数达到50％，提高了49．2％．研究还表明，CaO或ZnCl2与水蒸气进行联合催化气化时，在促进富氢气体生成方面优于催化剂或水蒸气单独作用下的效果．

关键词：微波污泥催化热解氢气

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烯烃分离装置碱洗塔黄油生成原因及控制研究

中国科技期刊数据库工业A 2022年第7期 134-137页

作者：于伟超国能榆林化工有限公司陕西榆林719302

在甲醇制烯烃生产过程中,烯烃分离装置碱洗塔对酸性气体脱除发挥了有效的作用。但是在碱洗塔操作中,黄油的生成会给生产带来一定不利的影响,同时对产品的质量及下游装置正产操作也造成一定的影响,为了避免黄油的大量生成,应对其进行有... 详细信息

在甲醇制烯烃生产过程中,烯烃分离装置碱洗塔对酸性气体脱除发挥了有效的作用。但是在碱洗塔操作中,黄油的生成会给生产带来一定不利的影响,同时对产品的质量及下游装置正产操作也造成一定的影响,为了避免黄油的大量生成,应对其进行有效控制。通过对碱洗塔中黄油生成机理的介绍,明确黄油生成的条件,阐述碱洗塔工艺过程,提出黄油给正常生产带来的影响及控制黄油生成的措施,并通过工艺优化来进一步分析解决对策,加强对碱洗塔黄油生成的控制,为能够满足生产实际的需求,给生产带来有效保障展开研究。

关键词：烯烃分离装置碱洗塔黄油控制

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数学课“即时评价”应讲究策略

中学教学参考 2016年第14期 26-27页

作者：于伟超山东威海市临港区蔄山中学

即时评价发挥得好坏,对课堂教学效果有较大的影响.要充分发挥即时评价的针对性、激励性、导向性和差异性等功能.要讲究一些策略,对学生的行为快速作出反应.要提高学生参与数学课堂教学的兴趣和教学效率.

关键词：数学教学即时评价策略

联合入路双钢板内固定治疗骨折脱位型胫骨内侧平台骨折的临床效果分析

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中国校医 2019年第3期33卷 223-224页

作者：于伟超平顶山市第一人民医院河南平顶山467000

目的探讨对骨折脱位型胫骨内侧平台骨折患者采用膝前正中入路联合后内侧倒"L"形入路双接骨板进行内固定的治疗方式所取得的临床效果。方法选取2015年3月—2017年7月来本院接受治疗的17例骨折脱位型紧固内侧平台骨折,对其采取联合入路双... 详细信息

目的探讨对骨折脱位型胫骨内侧平台骨折患者采用膝前正中入路联合后内侧倒"L"形入路双接骨板进行内固定的治疗方式所取得的临床效果。方法选取2015年3月—2017年7月来本院接受治疗的17例骨折脱位型紧固内侧平台骨折,对其采取联合入路双钢板内固定的治疗方法。手术后采用影像学和临床随访方式,患者的治疗效果评价通过HSS评分作为标准。结果随访所有患者,随访时间持续11～25个月。手术后对TPA终末胫骨平台内翻角以及终末胫骨内侧平台后倾角(PSA)进行测定,发现手术即刻角度与后期的随访结果差异无统计学意义(P>0.05);患者经过HSS评分后膝关节的得分为(87.87±6.21)分。所有患者均没有出现并发症。结论对骨折脱位型胫骨内侧平台骨折的患者采用联合入路双钢板固定的治疗方式在临床上取得满意的治疗效果,具有固定可靠、清楚显露、复位满意且能够便于患者进行早期锻炼的诸多优点。

关键词：骨折固定/方法胫骨骨折/外科手术膝关节/外科手术

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生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状

化工进展 2013年第7期32卷 1534-1541页

作者：邓文义于伟超苏亚欣王晓磊东华大学环境科学与工程学院上海201620

随着世界能源和环境问题的发展,洁净的氢能源成为备受关注的新能源。目前,生物质热化学法作为制取富氢气体的有效方法而被广泛研究。本文系统地介绍了国内外通过生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状,包括热解气化工艺、物料特性、... 详细信息

随着世界能源和环境问题的发展,洁净的氢能源成为备受关注的新能源。目前,生物质热化学法作为制取富氢气体的有效方法而被广泛研究。本文系统地介绍了国内外通过生物质热解和气化制取富氢气体的研究现状,包括热解气化工艺、物料特性、热源类型、反应条件、气化剂及催化剂等对制取富氢气体的影响。重点介绍了不同类型催化剂在生物质热解和气化反应中的应用,以及催化剂在制取富氢气体方面的优势及其作用机理。提出生物质热解和气化制取富氢气体所面临的主要问题是寻求既高效又寿命长的新型或混合型催化剂,或者从工艺、反应器的改进入手,改善催化剂的催化环境,从而解决其失效问题。

关键词：生物质热解气化富氢气体催化剂