answer能源化学与化工思考题

能源化学与化工思考题有些题目并没有非常固定和唯一的答案，请大家参考！一．翻译文章（全部为2次）二．在求取煤的MC的时候，密度怎么起作用的？答：在利用Flory-Huggins理论求取交联聚合物溶胀过程的自由能变化时因为单位体积内交联聚合物的网链数与密度成正比，由密度可以计算出网链数，进而求得交联网络弹性自由能，计算出Mc。三．为何测量低阶煤的硫含量的时候需要先淋洗，再低温灰化？答：因为与羧酸盐结合的可交换离子Fe3+、Ca2+等，易于和通过氧化得到的SO42-结合而形成石膏等物质，直接低温灰化测定的是这些硫酸盐的质量，不能反映原始的硫组成。四．煤热解是否加热速率越大失重就越多，说明理由答：升温速率越快，失重速率应该越高，这是因为在相同的最终温度下，断裂的键数和种类是相同的，因此对于这个温度区间中的总失重是差不多的，如果升温速率较小，失重时间就要比升温速率快的时候长，因此其失重速率要减小。从而得知，升温速率越高，最大的失重速率会越大。同时由于升温速率快，颗粒在热的区间内的停留时间较短，从而达到最大失重的温度会升高，这就可能会导致最终的总失重量增加。如果最终热解温度相同，升温速率越快导致最终的总失重越大，高于工业分析（慢速热解）测定的挥发分含量，这个是存在着一定争议的，一部分人认为加热速率会影响热解产物的组成，速率越高使得煤热解越不完全，减少二次反应的发生，焦油的产率会越高，而这个有可能就是导致很高的升温速率下总失重大于工业分析测得的实际挥发分的原因。五．请总结一下可以在燃烧中抑制NOX排放的工艺和方法有哪些？1空气分级燃烧空气分级燃烧的基本原理是:将燃料的燃烧过程分阶段来完成。在第一阶段,将从主燃烧器供入炉膛的空气量减少到总燃烧空气量的70%～75%(相当于理论空气量的80%左右),使燃料先在缺氧的燃烧条件下燃烧。此时,第一级燃烧区内过量空气系数Α1,因而降低了燃烧区内的燃烧速度和温度水平。因此,不仅延迟了燃烧过程,而且在还原性气氛中降低了生成NOx的反应率,抑制了NOx在这一燃烧区中的生成量。为了完成全部燃烧过程,完全燃烧所需的其余空气通过喷口送入炉膛(OFA(OverFireAir)称为“火上风”),与第一级燃烧区在“贫氧燃烧”条件下所产生的烟气混合,在Α1的条件下完成全部燃烧过程。空气分级燃烧是一种简单有效的低NOx燃烧技术,采用空气分级燃烧,大型电站锅炉可以降低40%～50%的排放量2低过量空气燃烧在Α1条件下燃烧生成NOx,送入一级区的燃料称为一级燃料;其余15%～20%则在主燃烧器上部送入二级燃烧区,在Α1条件下形成还原性气氛,使NOx还原。二级燃烧区又称再燃区。燃料分级燃烧需要在二级燃料燃烧区上方布置“火上风”,形成三级燃烧,保证燃料完全燃烧。在一般情况下,采用燃料分级燃烧可以降低NOx排放50%以上。低过量空气燃烧是在接近理论空气量的条件下进行的。一般来说,采用低过量空气燃烧可以降低NOx排放15%～20%。但如果炉内氧浓度过低,低于3%以下会造成CO浓度的急剧增加,从而大大增加化学未完全燃烧热损失。同时,也会引起飞灰含碳量的增加,导致机械未完全燃烧损失增加,燃烧效率低。此外,低氧浓度会使得炉膛内某些地区成为还原性气氛,从而会降低灰熔点引起炉膛结渣与腐蚀。因此该方法有一定的局限性。3燃料分级燃烧燃料分级燃烧是将已生成的NOx在遇到烃根CHi和未完全燃烧产物H2、C、CnHm时,以发生NO的还原反应。利用这一原理,将80%～85%燃料送入一级燃烧区,在过量空气情况下燃烧。4烟气再循环把空气预热器前的一部分烟气与燃烧用的空气混合,通过燃烧器送入炉内,由于温度较低的惰性烟气进入炉内,达到了同时降低炉内温度水平和氧气浓度的目的。经验表明,当烟气再循环率为15%～20%时,煤粉锅炉的NOx可以降低25%左右。这一方法比较适合大型锅炉机组。六．归纳木质素的分离方法是哪一类。分离方法方法分类酸溶解多糖碱溶解木质素有机溶剂溶解木质素缓和氢解分解多糖，同时也缓慢低变质的分解木质素催化氢热解分解多糖，同时也缓慢低变质的分解木质素两水相萃取木质素与纤维素在两水相中的不同分配系数，两者溶解在不同的水相中磨木木质素溶解木质素酶降解分离多糖离子液溶解多糖七．、稀酸水解纤维素生成葡萄糖后，葡萄糖会进一步反应，这对发酵产乙醇有什么影响？答：1）葡萄糖进一步分解，消耗了后续反应中的养分，不利于菌种的发酵。2）葡萄糖分解产生了糠醛、有机酸等物质，对微生物的生长有抑制作用，限制了葡萄糖发酵成乙醇的工艺。3）葡萄糖分解后产生的酸类物质，会降低体系的pH值，不利于后续发酵过程。八．IC反应器是如何实现内循环的，它的优缺点有哪些？内循环的实现：进水由反应器底部进入第一反应室,与厌氧颗粒污泥均匀混合。大部分有机物在这里被转化成沼气,所产生的沼气被第一厌氧反应室的集气罩收集,沼气将沿着提升管上升,沼气上升的同时把第一厌氧反应室的混合液提升至反应器顶的气液分离器,被分离出的沼气从气液分离器顶部的导管排走,分离出的泥水混合液将沿着回流管返回到第一厌氧反应室的底部,并与底部的颗粒污泥和进水充分混合,实现了混合液的内部循环,。内循环的结果使第一厌氧反应室不仅有很高的生物量,很长的污泥龄,并具有很大的升流速度,使该室内的颗粒污泥完全达到流化状态,有很高的传质速率,使生化反应速率提高,从而大大提高第一反应室的去除有机物能力。经过第一厌氧反应室处理过的废水,会自动地进入第二厌氧反应室被继续进行处理。剩余有机物可被第二反应室内的厌氧颗粒污泥进一步降解,使废水得到更好的净化,提高了出水水质。产生的沼气由第二厌氧反应室的集气罩收集,通过集气管进入气液分离器。第二厌氧反应室的泥水在混合液沉淀区进行固液分离,处理过的上清液由出水管排走,沉淀的颗粒污泥可自动返回第二厌氧反应室。由以上可以看出,IC反应器实际上是由两个上下重叠的UASB反应器串联组成。用下面第一个UASB反应器产生的沼气作为动力,实现了下部混合液的内循环,。上面的第二个UASB反应器继续进行后处理。IC优点以厌氧接触工艺为代表的第一代厌氧反应器，污泥停留时间（SRT）和水力停留时间（HRT）大体相同，反应器内污泥浓度较低。如果想达到较好的处理效果，废水在反应器内通常要停留几天到几十天之久。而以UASB工艺为代表的第二代厌氧反应器，依靠颗粒污泥的形成和三相分离器的作用，使得污泥在反应器中滞留，实现了SRTHRT，从而提高了反应器内污泥浓度，但是反应器的传质过程并不理想。要改善传质效果，最有效的方法就是提高表面水力负荷和表面产气负荷。然而高负荷产生的剧烈搅动又会使反应器内污泥处于完全膨胀状态，使原本SRTHRT向SRT=HRT方向转变，污泥过量流失，处理效果变差。IC反应器的优点体现在以下方面：（1）具有很高的容积负荷率。由于IC反应器存在着内循环，第一反应室有很高的升流速度，传质效果很好，污泥活性很高，因而其有机容积负荷率比普通UASB反应器高许多，一般高出3倍以上。（2）节省基建投资和占地面积。由于IC反应器的容积负荷率大大高于UASB反应器，IC反应器的有效体积仅为UASB反应器的1/4～1/3，所以可显著降低反应器的基建投资。由于IC反应器不仅体积小，而且有很大的高径比，所以占地面积特别省，非常适用于占地面积紧张的厂矿企业。小型的IC反应器可以工厂预制，大型的可在现场制作，施工工期短，安装简便，且IC反应器的土方量很小，可节省施工费用。（3）靠沼气提升实现内循环。不必外加动力厌氧流化床和膨胀颗粒污泥床的流化是通过出水回流由泵加压实现强制循环的，因此必须消耗一部分动力。而IC反应器是以自身产生的沼气通过绝热膨胀做功为动力实现混合液的内循环的，不必另设泵进行强制内循环，从而可节省能耗。（4）抗冲击负荷能力强。由于IC反应器实现了内循环，循环流量与进水在第一反应室充分混合，使原废水中的有害物质得到充分稀释，降低了有害程度，并可防止局部酸化发生，从而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。（5）具有缓冲pH能力。内循环流量相当于第一级厌氧的出水回流量，可利用COD转化的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH保持稳定。（6）出水的稳定性好于。IC反应器的第一、二反应室，相当于上下两个UASB反应器，它们串联运行，第一反应室有很高的有机容积负荷率，相当于起“粗”处理作用，第二反应室则具有较低的有机容积负荷率，相当于起“精”处理作用。整个IC反应器实际上是两级厌氧处理。一般情况下，两级厌氧处理比单级厌氧处理的稳定性好，出水也较稳定。IC的问题IC主要存在的问题有下面几个方面。（1）从构造上看，IC反应器内部结构比普通厌氧反应器复杂，设计施工要求高。反应器高径比大，一方面增加了进水泵的动力消耗，提高了运行费用；另一方面加快了水流上升速度，使出水中细微颗粒物比UASB多，加重了后续处理的负担。另外内循环中泥水混合液的上升还易产生堵塞现象，使内循环瘫痪，处理效果变差。（2）发酵细菌通过胞外酶作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸和醇类等，该类细菌水解过程相当缓慢。IC反应器较短的水力停留时间势必影响不溶性有机物的去除效果。（3）在厌氧反应中，有机负荷、产气量和处理程度三者之间存在着密切的联系和平衡关系。一般较高的有机负荷可获得较大的产气量，但处理程度会降低。因此，IC反应器的总体去除效率相比UASB反应器来讲要低些。（4）缺乏在IC反应器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术。目前国内引进的IC反应器均采用荷兰进口的颗粒污泥接种，增加了工程造价。九．可作为固体电解质膜的材料有哪些？离子交换膜是一种含有活性离子交换基团的高分子薄膜，具有导电能力，又具有离子选择透过的特性，还需要有很好的气密性。此外还需要很好的化学稳定性和强度。类型可以有：（很多，这些不是全部）1、全氟磺酸膜（PFSA）2、聚醚醚酮3、聚芳醚矾酮膜4、磺化聚砜膜5、磺化聚醚砜膜6、7、磺化聚芳醚酮（SPAEK-C）十．新能源中哪一种最有前途？为什么？见仁见智，无标准答案！十一.对于金属氢化物储氢技术，你认为在什么地方需要改进？1)从实验和理论两方面着手，搞清楚影响储氢的关键因素和相应机理，包括储氢材料的组织结构、化学组成、表面性质及制备方法等，为新材料的发展提供理论基础；2)规模化储氢技术是氢能能否走向实用化的关键，因此开拓适应规模化生产的新型制备方法，也应该成为研究的一个重要研究领域；3)将氢气的储存—释放系统作为整体，研究储氢材料的循环性能（即储氢量与使用次数的关系），发展实用的储氢系统。4)材料制备和合成工艺。采用各种最适合自己体系的制备方法制备出综合性能优异的储氢材料。如稀土-镁-镍储氢中,制备单向性比较好、实际合金成分和设计成分一致的合金对该系列合金储氢性能至关重要;制备出具有纳米级的金属有机骨架类聚合物可有效的提高该体系材料常温下的吸氢量。5)合理催化剂的使用。如在配位氢化物中,合理催化剂的选择是实现该体系储氢材料的可逆吸放氢的关键技术;在镁基储氢合金中,添加合理的催化剂可有效地改善该体系合金的吸放氢动力学性能;适当的催化剂也可以提高有机液体氢化物脱氢的效率。6)复合储氢材料。可以利用各种储氢材料的特点制备出复合储氢材料,如碳纳米管、石墨与镁基储氢合金的复合,可以充分利用碳质储氢材料的物理吸附和储氢合金的化学吸附不同的优点,来改善储氢性能。7)研究储氢材料在吸放氢过程中的氢气流动、换热等热质传递的过程的深层次影响因素,加强化系统的传热传质性能,提高系统效率。8)研制较为廉价的储氢材料，降低成本,提高金属氢化物储氢系统的竞争能力。十二.试分析日本福岛核电站工作原理及核泄漏原因。答：①原因：日本“311”地震后，由于福岛第一核电站1号、2号机组应急柴油发电机没有启动，无法从外部获得电力，导致核反应堆的紧急冷却装置无法运转，循环泵停运，造成反应堆内的温度不断升高，同时，反应堆内的水经过加热后无法排出，造成反应堆内的水蒸气压力不断升高，当压力超过管道或者换热器的临界压力值时，就会使管道或者换热器破裂