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论文
An analysis of waste gasification and its contribution to China’s transition towards carbon neutrality and zero waste cities
LEE Roh Pin, SEIDL Ludwig Georg, HUANG Qiu-liang, MEYER Bernd
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60093-2
摘要(0) HTML(0) PDF 988KB(0)
摘要:
Waste gasification has the potential to contribute to China’s transition towards carbon neutrality and zero waste cities via the recirculation of waste as secondary carbon feedstock for the production of chemicals with lower/and or zero carbon footprint, green hydrogen with zero carbon footprint and CO2-neutral synthetic liquid fuels. With China’s significant coal gasification capacity and associated experiences and expertise, Coal-to-X could act as a bridge to Waste-to-X for carbon intensive sectors such as the waste management, chemical production and mobility sectors. To illustrate the opportunities in these areas, this article presented highlights from dynamic global developments in waste gasification, focusing on pioneering industrial developments in Germany between 1980’s−2000’s as well as current international developments. Lessons learnt from previous and current waste gasification project deployment are shared and enabled the identification of problems which will have to be addressed in the transition from coal gasification towards mono-waste gasification technologies. Additionally, a qualitative evaluation of gasification technologies pointed to the strengths and weaknesses of fixed-bed, fluidized-bed and entrained-flow gasification principles in their application for waste gasification.
论文
Mo-Sn催化剂上甲醇低温氧化制甲缩醛
王文秀, 高秀娟, 熊盼, 张俊峰, 宋法恩, 张清德, 韩怡卓, 谭猗生
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60094-4
摘要(0) HTML(0) PDF 1238KB(0)
摘要:
采用水热合成法制备了甲醇合成甲缩醛的新型Mo-Sn催化剂。该催化剂可以在低Mo含量时实现甲醇低温氧化高选择性制取甲缩醛。通过考察Mo含量对催化剂结构及甲醇低温氧化制甲缩醛性能的影响,发现Mo1Sn10催化剂在甲醇氧化中表现出了较好的催化性能,在140 ℃、常压反应条件下,甲醇转化率为14.2%,甲缩醛选择性达到了88.9%,并且反应过程中无COx生成。采用XRD、Raman、FT-IR、XPS、NH3-TPD及H2-TPR等表征手段对催化剂进行深入研究。结果表明,不同Mo含量的催化剂结构性能存在着明显的差别,较低含量Mo的存在更有利于Mo5+及MoOx的生成,而由此引起的酸性及氧化还原性的变化是催化剂具有良好性能的重要原因。
论文
生物质气再燃脱除流化床N2O的机理研究
李颖, 牛胜利, 王永征, 韩奎华, 周文波, 王俊
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60092-0
摘要(12) HTML(1) PDF 1558KB(2)
摘要:
利用密度泛函理论和过渡态理论,在分子水平上研究了循环流化床锅炉再燃过程中生物质气CO对CaO催化N2O脱除的影响。构建了N2O分子在CaO(100)表面的吸附模型,同时对N2O分子在CaO(100)表面的分解及还原过程进行了探究。结果表明:N2O在CaO(100)表面的异相分解相比于N2O的均相分解所需的能垒更低,CaO的存在有利于N2O的分解;CaO(100)表面的O活性位点被N2O分解产生的原子O毒化,而再燃过程中生物质气CO促进了CaO(100)表面活性位点的再生,有利于CaO对N2O分解的催化作用。
论文
气煤分选组分的结构差异及其对高硫煤热解硫变迁的影响
成春生, 申岩峰, 郭江, 孔娇, 王美君, 常丽萍
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60091-9
摘要(12) HTML(0) PDF 2099KB(3)
摘要:
利用ZnCl2溶液将两种气煤分别分选为不同镜质组含量的四种组分,通过核磁共振波谱(13C NMR)、煤岩分析仪、X射线荧光光谱(XRF)和基氏流动仪等表征分析了分选组分的碳结构、显微岩相组成、灰成分和胶质体行为,结合X射线光电子能谱仪(XPS)探讨了不同气煤分选组分对高硫煤硫分热变迁行为及焦炭中形态硫分布的影响。结果表明,随着气煤中镜质组含量增加,脂肪碳比例增大,热解过程中挥发分释放量增多,其中的氢自由基促进了形态硫的分解且及时稳定生成的硫自由基,形成含硫气体释放,使焦中硫含量降低;气煤中低密度组分的最大流动度最大、塑性区间最宽,与高硫煤共热解过程中胶质体稳定性最好;气煤中碱性矿物质主要富集在高密度组分中,导致共热解焦中硫化物硫和硫酸盐硫增加;共热解过程中,富集气煤中镜质组和选用碱性矿物质易脱除的煤种有利于焦中硫分的降低。
论文
FER分子筛Lewis酸中心对异丁烯催化转化的影响
杨佳宝, 惠宇, 秦玉才, 张晓彤, 王焕, 宋丽娟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60089-0
摘要(15) HTML(0) PDF 2552KB(1)
摘要:
采用不同浓度六氟硅酸铵(AHFS)对FER型分子筛进行同晶置换改性,制备了一系列具有不同酸类型,酸密度及可接近性等特征的改性FER分子筛样品,运用XRD、N2吸附等温线等方法对其织构性质进行表征,通过NH3-TPD和Py-FTIR关联改性FER分子筛的酸性质,并结合反应评价系统探究了改性FER分子筛酸中心与丁烯(1-丁烯、异丁烯)骨架异构化反应间的构效关系。结果表明,根据产物收率确定,以1-丁烯和异丁烯分别作为原料时其骨架异构化的最佳反应温度均为350 ℃,以异丁烯作为原料时副反应更为明显。在脱铝过程中,由于脱铝剂和分子筛中的非骨架铝羟基物种的相互作用,产生了强弱不同的两种新Lewis酸中心,在反应过程中上述两种Lewis酸中心促进了异丁烯齐聚-裂化反应的进行,进而降低了主反应的选择性。
论文
基于赤泥载氧体的蓝藻化学链热解和气化特性研究
张海峰, 陈璐, 刘先宇, 葛晖骏, 宋涛, 沈来宏
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60087-7
摘要(9) HTML(0) PDF 1262KB(2)
摘要:
本文以高挥发分的蓝藻成型颗粒为对象,采用赤泥作为载氧体,开展蓝藻化学链热解和气化特性研究,考察赤泥载氧体对热解和气化行为的影响规律。基于流化床反应器,研究了不同温度(750–900 ℃)和不同比氧耗(0.1–0.7)下蓝藻成型颗粒化学链热解和气化过程中合成气组分分布、碳转化率和速率、有效合成气组分和合成气中H2/CO的分布规律。研究结果表明:载氧体对蓝藻成型颗粒热解气化过程具有显著的促进作用;载氧体提高了成型蓝藻挥发分释放导致的压力梯度,使得挥发分有相对发达的孔道逐步释放;化学链气化合成气中H2浓度最高,其值在45%以上,其次分别是CO2、CH4和CO;反应温度和比氧耗的增加能够提升碳转化率;当反应温度由750 ℃升高到950 ℃时,合成气中H2/CO的值由7.26下降为4.83; H2/CO随比氧耗的增加呈现先升高后降低的趋势,在比氧耗为0.5时,H2/CO的峰值为5.6。
论文
CoSOH/Co(OH)2复合纳米片的制备及其氧析出催化性能
宋卓卓, 余宗宝, 武宏大, 肖伟, 耿忠兴, 任铁强, 史春薇, 杨占旭
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60077-4
摘要(7) HTML(0) PDF 20380KB(0)
摘要:
以硝酸钴与硝酸锌为原料,加入尿素和氟化钠在反应釜120 ℃下均匀生长在碳纸上得到Zn-Co(OH)2复合前驱体,通过在室温下用5 mol/L NaOH和1 mol/L Na2S溶液将前驱体刻蚀并部分硫化合成了CoSOH/Co(OH)2复合材料,考察其在电解水析氧反应(OER)中的催化性能。利用XRD、SEM、TEM、XPS对催化剂的微观结构及物理化学性质进行了表征。结果表明,该方法可以刻蚀Zn原子,留下氧空位并引入掺杂S元素,氧空位和S掺杂对OER反应起到积极促进作用。同时,非晶的CoSOH也有较好的OER活性。CoSOH与Co(OH)2之间的协同作用使得材料表现出最优催化效果(过电位η = 310 mV,塔菲尔斜率b = 90 mV/dec)及长时间的电化学稳定性,具有较高的电催化产氧性能。
论文
低共熔溶剂低温预处理杨木及三组分结构演变规律研究
皮奇峰, 朱妤婷, 吕微, 廖玉河, 王晨光, 马隆龙
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60086-5
摘要(4) HTML(0) PDF 1942KB(0)
摘要:
低共熔溶剂(DES)脱木质素工艺由于脱除的木质素结构相对完整而受到广泛关注。然而,现有DES难以同时实现高木质素脱除率与保留木质素结构完整性。为解决这一问题,本研究考察了不同 ChCl/羧酸、氢键供受体比例,处理温度和时间对杨木木质素脱除效果的影响;并采用XRD、FTIR、GPC、HSQC表征手段对固体残渣和提取木质素进行结构表征,研究木质纤维素三组分的结构演变规律。结果表明,低温下(90 ℃),ChCl/FA木质素脱除率高于90%,木质素提取率和纯度高达63%和90%。纤维素保留率 > 98%,纤维素晶型不变(Iβ型),固体残渣结晶度高达70%。提取木质素平均分子量为1400 g/mol,β−O−4保留率高达71%,占所有连接键的84.8%,是制备单酚的理想原料。
论文
石墨烯负载Co-CeOx纳米复合物的合成及催化氨硼烷高效水解产氢
邹爱华, 徐晓梅, 康志兵, 林路贺
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60085-3
摘要(7) HTML(0) PDF 1166KB(1)
摘要:
低成本、高效率的催化剂是实现以氨硼烷(NH3BH3, AB)为化学储氢材料的水解产氢的关键。本文采用简单的浸渍还原法,制备了Co-CeOx/graphene催化剂。结果表明:合成的Co-CeOx/graphene具有良好的催化活性和循环稳定性,归因于超细的Co-CeOx粒子尺寸,Co、CeOx之间存在强的协同电子效应及Co-CeOx、graphene之间存在强金属-载体相互作用。最优化的Co-CeOx/graphene催化AB水解的转化频率(TOF)和活化能(Ea)分别为45.1 min−1、39.5 kJ/mol,TOF值分别为纯Co及Co/graphene催化剂的12倍多与9倍多,高于大多数已报道的非贵金属催化剂。
论文
Adsorption performance of multi-walled carbon nanotube-SiO2 adsorbent for toluene
LIU Wei, LI Zhuang, ZHANG Shao-peng, JIAN Wei-wei, MA Dan-zhu
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60090-7
摘要(8) HTML(4) PDF 1457KB(0)
摘要:
In this study, multi-walled carbon nanotube (MWCNTs)-SiO2 composite adsorbents MWCNTs-SiO2-2, MWCNTs-SiO2-4, MWCNTs-SiO2-6 (CS2, CS4, CS6) with molar percentages of MWCNTs of 38%, 52%, and 66% were synthesized using the sol-gel method. The effects of the MWCNT content, temperature (30−60 °C), water vapor concentration (1−5%), and the number of cycles on the adsorption capacity of toluene were studied, and an adsorption kinetics analysis was performed. The results showed that the adsorption capacity for toluene at 30−60 °C was AC (activated carbon) < CS2 < CS4 < CS6, and the adsorption capacity of CS6 to toluene was up to 50.28 mg/g. For every 10 °C increase in temperature, the penetration time decreased by 10−20 min, and the adsorption content decreased by 3.5% for every 1% increase in water vapor concentration. The phase with the fastest mass transfer rate of toluene could be described by the quasi-secondary adsorption kinetics model, in which intraparticle diffusion plays a major role. The mole percentage of MWCNTs ranged from 38% to 66%, the higher the content was, the easier it was to adsorb toluene. The functional group types of the MWCNTs-SiO2 adsorbent after regeneration did not change, and the adsorbent maintained good adsorption performance.
论文
基于密度泛函理论的CO2对NO异相还原影响的机理研究
周赛, 刘虎, 于鹏飞, 车得福
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60088-9
摘要(17) HTML(0) PDF 3323KB(3)
摘要:
为深入理解CO2对NO异相还原的影响,本文基于密度泛函理论,对CO2参与下的煤焦–NO异相还原反应机理进行研究,并选取armchair苯环模型模拟焦炭表面。结构优化采用B3LYP–D3/6–31G(d)方法,单点能计算采用B3LYP–D3/def2–TZVP方法。研究表明,CO2吸附后形成的羰基与吸附态NO反应生成CO2,继而CO2脱附为后续NO吸附及N2脱附提供邻近的碳活性位点。热力学研究表明,无CO2参与条件下,反应放热853.9 kJ/mol,决速步能垒为297.0 kJ/mol;CO2参与条件下,反应放出593.7 kJ/mol的热量,决速步能垒为214.1 kJ/mol。动力学研究表明,在298.15–1800 K的温度范围内,CO2参与条件下的反应速率常数大于无CO2参与条件下的反应速率常数。综合热力学和动力学研究结果发现,CO2对NO的异相还原反应具有促进作用。
论文
分子筛催化纤维素和淀粉转化制糠醛
郑洪岩, 赵子龙, 肖鲁青山, 赵文诗, 梁栩彬, 薛彦峰, 杨红, 牛宇岚, 朱玉雷
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60083-X
摘要(5) HTML(0) PDF 810KB(0)
摘要:
采用四种分子筛进行纤维素和淀粉催化转化反应,并借助X射线衍射、铝核磁、吡啶吸附红外和NH3-TPD等手段,对分子筛酸性质及孔道结构在催化纤维素和淀粉转化过程中的作用规律进行了研究。结果表明,Hβ分子筛上合适的B酸和L酸强度、数量及孔道结构使纤维素和淀粉主要反应生成糠醛。HY分子筛因酸性相对较弱,无法有效催化纤维素转化,但能有效催化淀粉生成5-羟甲基糠醛。H-mordenite和HZSM-5分子筛没有足够的L酸位,使纤维素和淀粉反应生成的葡萄糖无法异构为果糖,抑制了果糖进一步转化为糠醛或5-羟甲基糠醛的反应。5-羟甲基糠醛的生成取决于分子筛的酸性质,糠醛的生成除了由分子筛的酸性质决定,还需要合适的孔道结构。
论文
ZnOHF纳米棒用于电催化二氧化碳还原制一氧化碳
王栋, 钟达忠, 郝根彦, 李晋平, 赵强
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60082-8
摘要(3) HTML(1) PDF 2059KB(1)
摘要:
通过电催化的方式将二氧化碳资源化利用是缓解或解决目前人类面临的生态危机的理想途径之一。开发廉价高效的催化剂是推动电催化二氧化碳还原走向工业化的关键。一氧化碳是重要的工业原料,利用CO2还原制备CO具有重要的研究意义,但能够将CO2转化为CO的高活性贵金属催化剂难以大规模应用,地球储量丰富的Zn基催化剂是十分具有潜力的替代者。然而,Zn基催化剂还原活性仍然难以满足现实需求且种类不够丰富。我们首次将ZnOHF材料引入到电催化CO2还原中,通过简单水热合成法制备了不同尺寸的ZnOHF纳米棒并利用流动型电解池测试其性能。纳米棒较大的比表面积以及材料表面F原子的存在使其具有良好的催化活性,流动型电解池的使用加速了反应传质过程,在−1.28V (vs. RHE)电势下,R2-ZnOHF纳米棒的CO法拉第效率最高为76.4 %,CO分电流密度为57.53 mA/cm2
论文
Preparation of Ni-Fe Alloy Foam for Oxygen Evolution Reaction
YANG Xiao-meng, LI Zuo-peng, QIN Jun, WU Mei-xia, LIU Jia-li, GUO Yong, MA Yan-qing, FENG Feng
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60084-1
摘要(5) HTML(0) PDF 1048KB(2)
摘要:
NiFe oxyhydroxides and hydroxide have been proven to be efficient and earth-abundant non-noble metal catalysts for the oxygen evolution reaction (OER). However, the fragile nature of these oxyhydroxides or hydroxide severely reduces the long-term stability and hinders the industrial applications. Meanwhile, the poor electrical conductivity of these materials also has seriously led to the higher overpotential when applying to the OER. Herien, a novel method using polyurethane(PU) sponge as electroplating is carried out to design NiFe alloy foam with different Fe content for OER. The physical properties of NiFe alloy foams were characterized by Scanning Electronic Microscopy (SEM), Energy Dispersive System (EDS) and X-Ray Diffraction (XRD), respectively, suggesting that the porous NiFe alloy is formed with uniform distribution of Ni and Fe . The OER performance was tested by Cyclic Voltammetry(CV), Linear Sweep Voltammetry(LSV), Electrochemical Impedance Spectroscopy(EIS), I-t, etc. The results showed that the doped Fe could significantly improve the conductivity and OER performance of Ni foam. The NiFe alloy foam with 30% Fe exhibited 292 mV overpotential at 10 mA/cm−2 and the Tafel slope 126.12 mV·decade−1 in alkaline solution with excellent long-term stability. Without any complex electrode preparation processes and electrical insulating binders, NiFe alloy foam is much convenient to use as anode of water splitting in alkaline media for industrial applications.
论文
WS2/C复合材料的制备及其电催化析氢性能研究
万磊, 史春薇, 余宗宝, 武宏大, 肖伟, 耿忠兴, 任铁强, 杨占旭
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60078-6
摘要(5) HTML(1) PDF 2023KB(0)
摘要:
以H2WO4和EDA为前驱体,通过机械搅拌与原位固相热解,得到WO3/C中间体,再通过高温硫化得到WS2/C复合材料。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)等仪器分析方法对制备的WS2/C复合材料结构和形貌等进行表征。同时对材料进行了电催化稳态极化曲线(LSV)、塔菲尔斜率(Tafel)、循环稳定性(CP)和电化学阻抗(PEIS)和电化学活性表面积(ECSA)测试,分析了催化剂的电催化性能。结果表明,当WS2/C复合材料的电流密度为10 mA/cm2时,过电位为179 mV,Tafel斜率为98 mV/dec。
论文
CeO2/LaFeO3用于甲烷化学链重整制取合成气反应性能研究
方小杰, 赵坤, 赵增立, 夏明珠, 李海滨
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021053
摘要(5) HTML(2) PDF 1511KB(0)
摘要:
甲烷化学链重整是一种利用载氧体(金属氧化物)的部分氧化能力以实现甲烷重整制取合成气的工艺,同时氧化过程中利用水蒸气氧化,还原态的载氧体在恢复晶格氧的同时分解水蒸气制氢。利用溶胶-凝胶法制备载氧体CeO2/LaFeO3,通过X射线粉末衍射和程序升温还原等材料表征方法分析该载氧体的结构特点以及供氧能力,借助于固定床反应实验详细探讨了组分比例、反应温度对该载氧体反应性能的影响。实验结果表明,CeO2的含量对该载氧体的供氧能力有着显著影响,合适的反应温度不仅有利于甲烷活化,而且能够促进载氧体中晶格氧的迁移,从而提高载氧体的选择性。当CeO2的添加量为10%wt,反应温度为850 ℃时,该载氧体的反应性能最优,甲烷转化率可以达到94%,H2选择性和CO选择性分别可以达到为90%、83%。在连续的氧化-还原循环中保持稳定的反应性能和结构。
论文
金属负载型分子筛催化剂的NH3-SCR机理研究进展
张文博, 陈佳玲, 郭立, 郑伟, 王光华, 郑申棵, 吴晓琴
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60080-4
摘要(8) HTML(1) PDF 994KB(4)
摘要:
在NH3选择性催化还原(NH3-SCR)反应中,由于具有宽温度窗口和良好的水热稳定性,金属负载型分子筛是具有广泛应用潜力的脱硝催化剂。本文综述了Cu基和Fe基分子筛催化剂在NH3-SCR领域的研究进展,总结了催化剂的结构特征和NH3-SCR性能指标,并对相应的金属活性位点和反应机理进行了归纳。此外,系统介绍了密度泛函理论(DFT)计算在NH3-SCR反应机理中的应用及反应动力学的研究方法,并对比了不同催化剂体系下的表观动力学参数,为进一步研究金属负载型分子筛催化剂的NH3-SCR反应机理提供方法与思路。
论文
纳米涂层对钙钛矿基整体式催化剂催化燃烧VOCs性能的影响
吕春旺, 陈鸿伟, 胡明江, 闫立强
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021052
摘要(5) HTML(3) PDF 2054KB(1)
摘要:
以堇青石蜂窝陶瓷为基体,纳米氧化物(CeO2, ɤ-Al2O3, SiO2)为涂层载体,通过悬浮涂渍法和溶胶-凝胶法两步制得LaCoO3/CeO2/堇青石、LaCoO3/ɤ-Al2O3/堇青石、LaCoO3/SiO2/堇青石三种整体式催化剂。通过XRD、SEM、XPS、H2-TPR、UT和N2 吸附-脱附等技术,对样品的物相、微观形貌、元素成分、氧化还原性、粘附强度、质构性能进行了表征分析。通过催化燃烧VOCs试验评价了整体式催化剂的催化活性、高温稳定性、停机/重启循环稳定性和水汽稳定性。试验结果表明三种催化剂均显示出良好的催化活性和稳定性,涂层类型会造成催化性能的差异。其中LaCoO3/CeO2/堇青石催化剂表现出最优的性能。当甲苯体积分数为0.1%、空速为18000 mL/(g·h)时,其T50和T90的温度分别为158 °C和214 °C;在T90温度下经历72 h的稳定性测试(高温、停启循环、水汽)后,甲苯转换率仅降低7%。表征结果显示CeO2纳米涂层有助于形成多孔蓬松结构的催化层, 同时催化剂具有较高的吸附氧比例、较强的低温还原性以及良好的粘附性。
论文
Oxidative Calcination of PdCo with Unexpected Electrocatalytic Performance for Ethylene Glycol Oxidation
Hu Tian-jun, Zhao Jin, Jia Wen-yu, Wang Ying, Jia Jian-feng
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60079-8
摘要(6) HTML(2) PDF 1517KB(0)
摘要:
Pd-based catalysts have been widely used in alkaline fuel cells. However, up to now, the effects of oxidation treatment of Pd-based catalysts on their application in alkaline fuel cells have been rarely reported. In this paper, PdCo nano-metal catalyst was prepared by calcination-oxidation treatment. It was found that the mass specific activity and area specific activity of the resulting PdO-Co3O4 nano-composite for electrocatalytic oxidation of ethylene glycol in alkaline solution were 3.8 and 2.4 times that of commercial Pt/C, respectively. Compared with PdCo nanometals, the mass specific activity and area specific activity of the PdO-Co3O4 nanocomposite for the electrocatalytic oxidation of ethylene glycol in the alkaline solution increased by 1.6 and 1.2 times, respectively. The experimental and calculated results showed that the surface morphology and active center of the catalyst changed after calcination and oxidation treatment. The adsorption energies of O2 and OH on the Co doped PdO (101) surface decreased, which was beneficial to stabilize the intermediate C2H4OHO*. As a result, the energy barrier for the O-H dissociation on the Co-doped surface was reduced. The strong binding of Co doped PdO (101) with ethylene glycol and its intermediate species led to different electrochemical kinetics and reaction path to produce excellent electric catalytic activity. The synergistic effect of PdO and Co3O4 significantly enhanced the interaction between active oxygen and catalyst surface, which not only facilitates the formation of superoxide species on the catalyst surface, but also improves the redox properties of the catalyst and promotes the electrocatalytic oxidation activity of ethylene glycol. The strategy of bi/multi-metallic oxidation proposed in this paper provides a general methodology for the construction of other catalysts.
论文
煤系针状焦生产过程中同一生焦周期内焦炭微观结构差异性分析
程俊霞, 赵雪飞, 刘巍, 朱亚明, 高丽娟, 赖仕全
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021051
摘要(10) HTML(2) PDF 1776KB(1)
摘要:
以煤系针状焦生产过程同一生焦周期内8种不同进料时间的混合油为研究对象。采用偏光显微镜定量分析混合油制备针状焦的光学组织结构;扫描电镜(SEM)观察针状焦的形貌;XRD、Raman光谱分析针状焦的微晶结构等手段。研究不同进料时间的混合油转化为针状焦后的质量差异。结果表明,混合油热转化后生焦的收率高于理论计算的收率,说明重油参与了热转化反应。并且形成了以流线型为主的光学组织结构的生焦。生焦煅烧后形成针状焦光学组织结构中含有纤维结构最多的是样品MO-8”,其次是MO-16”,总纤维含量最少的是样品MO-32”。SEM进一步证明了MO-8”的片层数量更多且取向更规整。针状焦的XRD谱图分析表明,针状焦中的微晶结构参数(层间距d002, 片层含量N以及每一层中碳原子数n)非常接近。但是趋于规整的石墨微晶含量(Ig)却存在明显的差异,其中MO-8”含量最高,其次是MO-4”,含量最少的是样品MO-32”。Raman光谱分析结果进一步证实了针状焦的基础微观结构相近。其根本原因在于针状焦的基础微观结构由混合油中的精制沥青决定的,但是由于重油在系统内不断循环改变了成焦的环境,造成了针状焦微观结构的差异。因此,煤系针状焦生产中,生焦周期不易超过32h,否则将严重影响针状焦的微观结构。
论文
气相法制备ZIF-8纳米膜包覆Pt/SiO2催化剂及其炔烃半加氢性能
罗根, 张斌, 杨新春, 武慧斌, 孟繁春, 翟黎明, 覃勇
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60075-0
摘要(10) HTML(1) PDF 1050KB(2)
摘要:
以原子层沉积技术与气相转晶法相结合的方法,制备出ZIF-8/Pt/SiO2催化剂。该催化剂中Pt纳米颗粒沉积在SiO2纳米线表面,进一步通过气相法被厚度可控的ZIF-8纳米薄膜包覆后形成三明治结构。通过XRD、TEM、BET、ICP–MS、XPS、CO–DRIFT等表征对催化剂结构进行了系统的分析,以1–庚炔加氢为探针反应研究了ZIF-8薄膜对Pt催化性能的影响。结果表明,Pt颗粒高度分散在SiO2纳米线上,所制备的ZIF-8薄膜厚度可控,能够实现Pt/SiO2纳米催化剂表面的均一、保形性包覆。ZIF-8薄膜改变了Pt电子状态,提高了 Pt表面电子密度。在1-庚炔加氢反应中,ZIF-8包覆后, Pt催化庚炔加氢制庚烯的选择性由14%增加到70%。此外,降低ZIF-8纳米薄膜厚度能够提高反应的活性,几乎不影响烯烃的选择性。
论文
预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解的协同效应研究
张康莹, 武云飞, 王德超, 靳立军, 胡浩权
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60074-9
摘要(15) HTML(5) PDF 1824KB(1)
摘要:
热解是煤炭清洁高效利用的有效途径,也是处理废旧塑料高效转化的重要方式。本文针对无害化处理困难的含氯塑料,以聚氯乙烯(PVC)和平朔煤为研究对象,提出将PVC先经预热处理脱除大部分氯,然后将预处理后的PVC残渣与煤进行共热解,并利用气相色谱(GC),模拟蒸馏,GC-MS,元素分析,红外光谱及拉曼光谱等对热解产生的气体、焦油以及半焦的组成和性质进行分析表征。结果表明,预脱氯处理后的PVC和平朔煤的共热解过程存在协同效应,共热解对半焦和焦油的形成具有明显的正协同作用,焦油产率实验值比理论计算值最大高3.35 wt.%;而对热解水和气体的形成产生负协同作用,其中CH4产率下降最多,即出现最强的负协同效应;共热解使焦油中轻质焦油含量提高,其中萘类物质含量显著增加,沥青减少,当预脱氯处理PVC添加量为10 wt.%时,轻质焦油含量比理论计算值提高5个百分点。此外,共热解半焦表面更为光滑,结构变得更加有序,石墨化度提高。
论文
农业废弃物水洗前后热解特性的变化
胡睿, 万诗琪, 毛峰, 王杰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60073-7
摘要(12) HTML(2) PDF 823KB(1)
摘要:
首先对花生秸秆、高粱秸秆和芦苇三种农业废弃物进行了水洗预处理,再利用固定床反应器进行了热解实验,借此考察水洗前后碱金属和碱土金属(AAEMs)和纤维组成的变化及其对农业废弃物热解特性的影响。研究发现,水洗可脱除52.7~92.6%的钾和一半左右的中性溶解物(NDS)。AAEMs和NDS的脱除对热解农业废弃物热解产生综合影响,含AAEMs和NDS较多的花生秸秆影响尤为明显。AAEMs的脱除遏制脱羧基、脱羰基、脱氢及挥发分二次缩聚反应,而NDS的脱除直接影响气体和液体的产率和组成。总体上,对于所有三种农业废弃物,水洗后均有利于提高生物油和生物炭产率,但气体产率降低;水洗后生物油中含氧化合物增多,其中糖类和呋喃类增幅最大,而烃类、含氮化合物减少。水洗后,花生秸秆的CO2、CO和CH4产率均明显降低,而生物油中长链脂肪酸的占比增大。
论文
弥勒褐煤结构特征及其分子模型构建
张殿凯, 李艳红, 常丽萍, 訾昌毓, 张远琴, 田国才, 赵文波
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021026
摘要(7) HTML(0) PDF 932KB(0)
摘要:
以云南弥勒褐煤为研究对象,采用元素分析、傅里叶变换红外光谱、13C固体核磁共振波谱以及X射线光电子能谱等现代分析技术,获取了弥勒褐煤的结构参数信息。其中,芳香度为38.79%,芳香环取代基数量为3。芳香碳结构主要为苯和萘,脂肪碳结构以甲基、亚甲基为主;氧主要存在于醚氧、羧基和羰基中;氮主要以吡咯氮和吡啶氮的形式存在;硫主要为硫酚或硫醇。根据分析结果,构建出弥勒褐煤的分子结构模型,分子式为C147H148O36N2S。采用半经验法PM3基组和密度泛函理论M06-2X泛函对分子构型进行优化,优化后的模型立体构型显著,且芳香层片在空间上呈现不规则排列,各芳香环之间主要通过甲基、亚甲基、甲氧基以及脂肪环连接。模拟FT-IR光谱和模拟13C NMR波谱均与实验谱图吻合良好,证明了弥勒褐煤分子模型的准确性和合理性。
论文
硫酸盐物种对Ce-Fe-Ox催化剂脱硝性能影响的研究
张学军, 张庭基, 宋忠贤, 刘威, 邢赟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60021-X
摘要(9) HTML(3) PDF 1346KB(1)
摘要:
采用四种不同的方法制备了一系列含SO42-改性Ce-Fe-Ox催化剂,并研究其NH3选择性催化还原NOx的催化活性。结果表明,水热法制备的Ce-Fe-Ox(Fe-HT)可提高其催化性能。其优异的SCR性能与硫酸的加入有关,SO42-的加入会导致CeO2晶体的弱化,提高其催化活性。Fe和Ce协同作用可提高催化剂的氧化还原能力,进而提高化学吸附氧的含量、Ce3+/(Ce4+ + Ce3+)和Fe3+/(Fe3+ + Fe2+)的比例,从而提高催化性能。过量的硫酸盐会导致Fe3+和Ce3+的下降,降低催化性能。
论文
活性炭表面含氧官能团对二噁英吸附的影响机制研究
常康恺, 曾泽泉, 杨亚涛, 丁肖肖, 黄张根, 侯亚芹
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021029
摘要(66) HTML(0) PDF 1257KB(3)
摘要:
以分子结构和大小与二噁英相似的二苯并呋喃为模型化合物,椰壳炭为吸附剂,在120 ℃条件下进行了吸附实验。将硝酸改性后的样品分别在300、500、800 ℃进行热处理,比较了原始样品和改性后的椰壳炭对二苯并呋喃的吸附能力。并用BET、TPD-MS、元素分析等手段对改性前后椰壳炭的物理化学性质进行了表征。结果表明,硝酸改性会抑制活性炭对二苯并呋喃的吸附,且椰壳炭对二苯并呋喃的吸附能力与其表面的含氧官能团有关,其中内酯基对二苯并呋喃的吸附的影响最大,通过热处理,减少含氧官能团的含量,可提高椰壳炭对二苯并呋喃的吸附容量。该研究可为炭基一体化脱除多污染物技术提供一定的理论指导。
论文
生物质不同部位制备炭基催化剂及其电催化氧还原性能
王可欣, 杨改秀, 孙永明, 李金平, 王春龙
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021034
摘要(8) HTML(2) PDF 1323KB(1)
摘要:
炭基氧还原催化剂因其具有成本低、导电性能好,结构可调控、电化学稳定性好等特点在电催化氧还原领域应用广泛。本文以不同结构(叶、茎)的生物质(苋菜)为原料,通过一步热解法制备炭材料,结合X射线衍射仪、拉曼光谱、X射线光电子能谱以及线性扫描伏安法等物理化学特性分析所制备材料的电催化氧还原反应性能,结果表明:相对于茎源炭,叶源炭(比表面积为732.31 m2g−1)的杂原子掺杂更为丰富,特别是其较高的P、S和N共掺杂,尤其是石墨氮和吡啶氮的总含量明显提升。这也使得其在较宽的pH区间(酸性、中性、碱性溶液)表现出优异的氧还原活性(起始还原电位:0.529 V,0.215 V,−0.046 V(vs. SCE))。这表明生物质原料自身特性对热解后炭材料的组成、形貌和结构有较大影响,叶源生物炭因其具有更为丰富的杂原子掺杂使得其在催化燃料电池氧还原领域具有广阔的应用前景。
论文
油页岩热解挥发分产物二次反应对油气收率与组成的影响
张玉明, 管俊涛, 乔沛, 李家州, 张炜
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60046-4
摘要(4) HTML(2) PDF 861KB(2)
摘要:
采用两段反应器对油页岩热解释放的一次挥发分产物进行不同热态条件下的二次反应特性研究,考察第二段温度、气氛与停留时间对油气收率及品质的影响。研究结果表明,转化温度对油气产率的影响最明显,在优化第一段热解反应条件的基础上,当反应器第二段温度由600 ℃提高到650 ℃时,油页岩热解油产率下降15%(质量分数,下同),气体产率增加约20%。与氮气气氛相比,水蒸气作为第二段反应气氛能够提高液体油品收率约5%,并且热解油主要集中在馏程 < 350 ℃的汽柴油馏分。结合GC-MS分析表明,停留时间0~3 s二次反应主要为裂解过程,水蒸气能够提高油品中芳烃含量,同时抑制芳烃缩聚;3~5 s二次反应主要为缩聚过程,焦炭生成量增加,汽柴油馏分收率保持稳定,VGO馏分油收率下降约30%。
论文
哈密煤与塔河重油共加氢反应性能的研究
贾梦婷, 高山松, 张彦军, 张德祥
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60037-3
摘要(8) HTML(0) PDF 1071KB(0)
摘要:
采用高压釜考察了哈密煤与塔河重油单独加氢反应性能和共加氢反应性能,探索了哈密煤与塔河渣油共加氢的可行性技术路线。实验结果表明:哈密煤具有良好的液化反应性能,合适的反应温度为445 ℃,在445 ℃、9MPa时转化率达98.74%,油收率达68.54%;塔河渣油单独加氢在较低反应温度时表现出明显的结焦倾向,很难实现加氢轻质化,430 ℃时,转化率仅有66.38%,轻质油收率也仅有50.01%,结焦率却高达9.45%,随着反应温度升高,结焦速率加剧;哈密煤与塔河渣油共加氢时转化率较低,结焦明显,煤/油比为40/60时转化率为97.79%,油收率为73.36%。在共加氢体系中引入具有供氢性能溶剂能够有效抑制生焦,提高转化率,实现共加氢轻质化,在煤粉添加量为45%时,塔河渣油合适的添加量为20%,原料的转化率达到98.38%,油收率为74.82%。
论文
不同拓扑结构分子筛催化1-甲萘异构化-烷基转移耦合反应性能对比
李洪涛, 盛路阳, 展俊岭, 房伟贤, 梁翌, 张钰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60035-X
摘要(9) HTML(0) PDF 1262KB(2)
摘要:
以1-甲萘和均三甲苯为原料经固体酸催化的异构化-烷基转移耦合反应制备2-甲萘及二甲基萘。对MWW、BEA、FAU、MFI拓扑结构分子筛的催化性能进行对比研究,对反应机理进行探讨。采用XRD、BET、SEM、NH3-TPD、Py-FTIR及ICP等方法对催化剂结构物性进行了表征。与具有十元环特征孔道的MFI分子筛相比,具有十二元环特征孔道的MWW、BEA、FAU分子筛表现出更好的催化活性。BEA结构分子筛具有较高的二甲基萘选择性,而MWW结构分子筛具有较高的2-甲萘选择性并表现出优异的催化稳定性。在MWW结构分子筛中,HMCM-22的1-甲萘转化率达到70.27%,2-甲萘收率达到66.69%。而HMCM-56上则同时获得35.74%的2-甲萘收率和19.00%的二甲基萘收率。该研究为以中国丰富的碳十资源为原料制备高端聚酯单体2,6-二甲基萘开辟了颇具潜力的技术路线。
论文
煤热解挥发分在活性炭上的积炭行为及其过程分析
靳鑫, 王倩, 李晓荣, 李挺, 王美君, 孔娇, 闫伦靖, 常丽萍, 王建成, 鲍卫仁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60047-6
摘要(12) HTML(3) PDF 1268KB(0)
摘要:
中低温热解煤焦油存在重质组分含量高、焦油品质差等问题,通过引入催化剂原位调控热解挥发分的反应,可有效改善焦油品质,但催化剂易积炭失活,影响其持续使用时间。利用下行床连续热解反应器,研究了挥发分在活性炭催化剂上的积炭行为,通过改变进煤时间(30、60和100 min),考察了挥发分的反应及其在活性炭上形成积炭的过程机制。结果表明,挥发分反应在活性炭上形成了大量积炭,随着进料时间的延长,活性炭上积炭的绝对量增加,但积炭形成的速率降低,因此,对于干基煤积炭的产率减小。随着活性炭上积炭量增加,活性炭的比表面积显著减小,催化裂解活性降低,焦油产率以及其中的沥青产率均有增大。焦油的组成分析表明,随着进料时间的延长,含氧化合物的相对含量增加,C−O弱键的断裂被抑制,这也使得积炭形成速率有所降低。
论文
低温热转化过程中煤中典型壳质组的荧光和Micro-FTIR特征
王越, 丁华, 武琳琳, 张宇宏, 白向飞, 曲思建
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021025
摘要(8) HTML(1) PDF 1476KB(0)
摘要:
煤中壳质组的种类及含量对热解焦油、煤气产率有重要的影响。综合利用显微镜热台、荧光显微分析和显微傅里叶红外光谱(Micro-FTIR)研究煤中典型壳质组的低温热转化( ≤ 450 ℃)特性。结果表明,随着温度升高,煤中壳质组分的相对荧光强度降低,最大荧光波长增大;树脂体和木栓质体的荧光特性在240 ℃开始变化,280−320 ℃变化显著;孢粉体、角质体和沥青质体A的荧光特性在280 ℃开始变化,320−360 ℃变化显著;藻类体的荧光特性从280 ℃开始变化,并持续到400 ℃;沥青质体B的荧光变化出现在320−360 ℃。藻类体的脂肪化合物的吸收峰最强,其次为沥青质体、树脂体、角质体和孢粉体;随着温度升高,壳质组的脂肪族和含氧基团逐渐减少,芳香烃含量相对增加。煤中壳质组分芳构化程度低,在低温热转化过程中基本保持不变;壳质组的富氢程度及脂肪化合物变化特征与荧光特性的变化基本一致。
论文
重质有机资源热解过程中自由基诱导反应的密度泛函理论研究
毕山松, 郭啸晋, 王波, 徐祥, 赵丽凤, 刘清雅
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60067-1
摘要(19) HTML(1) PDF 994KB(3)
摘要:
以重质有机资源热解过程中的自由基反应为背景,为了探究自由基对共价键的诱导作用及其对共价键解离能的影响,采用基于密度泛函理论的研究方法,选择ωB97XD/6-31G**级别在Gaussian 09程序上对·CH3、·OH和·H分别诱导七类共价键反应过程的能量进行了理论计算。结果表明,空间位阻效应对自由基诱导反应能垒的影响占主要地位,共价键种类的影响相对次要;不存在·OH和·H的同基团诱导交换反应时,·OH诱导能垒比·H的高约40 kJ/mol,·CH3比·OH、·H的诱导能垒分别高约为50、90 kJ/mol;存在·OH或·H的同基团诱导交换反应时,会导致能垒约有70 kJ/mol的提高,在计算时应判断诱导反应的具体情况并加以修正。可以利用上述值估算不同共价键诱导反应的能垒。
论文
ZrO2改性对Ni/SBA-15催化二苯并呋喃加氢脱氧的促进作用研究
郭良, 刘迪, 杜朕屹, 冯杰, 李文英
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021045
摘要(16) HTML(1) PDF 1760KB(2)
摘要:
以二苯并呋喃为煤焦油中含氧组分的模型化合物,在280 ℃、氢气压力6.5 MPa条件下于反应釜中考察了Ni/Zr-SBA-15催化剂的加氢脱氧性能,分析了ZrO2改性对Ni/SBA-15催化剂结构特性与反应活性的影响。结果表明,ZrO2的添加会增强活性金属Ni与载体间相互作用,促进Ni颗粒的分散,同时会在催化剂中引入氧空位,氧空位与活性金属Ni的协同作用可以促进含氧中间产物的转化,提高目标产物联环己烷的收率。但过量ZrO2(30%)的添加会降低催化剂的比表面积、孔容,不利于Ni颗粒分散,不利于反应的进行。研究发现,当ZrO2添加量为10%时,二苯并呋喃反应速率最高,为9.21 mmol/(min·g);当ZrO2添加量为20%时联环己烷生成速率最高,为3.74 mmol/(min·g);两者均高于未改性的Ni/SBA-15催化剂。
论文
Pyrolysis behaviors of coal-related model compounds catalyzed by Ni-modified HZSM-5 zeolite
HOU Meng-ying, LI Gang, JIN Li-jun, HU Hao-quan
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60054-3
摘要(17) HTML(5) PDF 1132KB(2)
摘要:
The phenyl ethyl ether (PEE) and benzyloxybenzene (BOB) were selected as coal-related model compounds, and their catalytic pyrolysis behaviors in the presence of Ni-modified HZSM-5 zeolite were studied on a fixed-bed reactor. Nickel was introduced in HZSM-5 zeolite by wet impregnation. The catalysts were characterized by XRD, FT-IR, H2-TPR and NH3-TPD, and the effect of hydrogen reduction pretreatment on the catalytic performance was studied. NiO/HZSM-5 can significantly improve the yield of phenols in the liquid phase products of the two model compounds. Compared with Ni/HZSM-5, NiO/HZSM-5 exhibits superior pyrolysis conversion of PEE.
论文
双电离源飞行时间质谱用于峰峰煤原位热解挥发分的表征
刘方刚, 靳立军, 杨静, 唐紫超, 胡浩权
当前状态:
摘要(6) HTML(2) PDF 2203KB(1)
摘要:
利用自行搭建的原位热解-双电离源-飞行时间质谱(Py-EI/PI-TOFMS)对河北峰峰(FF)煤的热解行为,特别是含杂原子化合物的逸出特性进行研究。通过半定量分析获得产物的相对含量,通过对选定产物信号进行扫描获得其离子流强度随温度的变化曲线,同时利用电子轰击分析了H2O、CO、CO2、H2和CH4五种小分子气体产物的逸出规律。结果表明,该原位热解-飞行时间质谱系统很好地实现了煤热解过程中初级产物的原位检测与表征。对占检测到的挥发分约70%的质荷比小于240的热解产物的相对含量分布进行分析发现,烃类产物以1至3环芳烃为主;酚类化合物以含1至3个苯环的酚为主,其中,含3个苯环的酚类化合物含量明显高于含1至2个苯环的;含相同烷基取代基的酚类化合物的最大逸出温度随苯环数的增加向低温移动。热解挥发分中含氮/硫化合物的相对含量均小于1.0%,硫杂环化合物的含量高于吡咯/吡啶类化合物。
论文
不同硅铝比HZSM-5分子筛对煤热解挥发物催化提质的影响
王德亮, 陈兆辉, 余剑, 高士秋
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60030-0
摘要(6) HTML(0) PDF 882KB(0)
摘要:
采用不同硅铝比的HZSM-5作为煤热解挥发物提质催化剂,研究了催化剂酸性特征对挥发物提质后的焦油品质、催化剂积炭的影响。结果表明,随着硅铝比的增加,HZSM-5的强酸和弱酸量均降低;硅铝比从23增大到310时,催化剂积炭量从120.1 mg/g-catalyst降到23.9 mg/g-catalyst。并且,HZSM-5中强酸与弱酸位点的比值越高,焦油中轻质组分的含量越高。随硅铝比的降低,HZSM-5酸性增强,所得焦油中芳烃组分含量逐渐提高,这表明,HZSM-5在催化煤热解过程中促进了挥发物的氢转移、环化、芳构化反应,从而生成了更多的芳烃组分。
论文
淖毛湖煤热解重油直接转化制备芳烃化合物研究
黄澎, 吴艳, 马博文, 毛学锋, 刘敏
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60039-7
摘要(5) HTML(0) PDF 1127KB(0)
摘要:
采用实沸点蒸馏对新疆淖毛湖煤热解焦油进行了馏分分离,对其中> 320 ℃重质馏分进行四组分分析可以发现,胶质含量28.84%,沥青质含量35.12%,属于加氢中很难以转化的组分;13C-NMR结果显示,重油中芳香碳相对摩尔占比71.16%,说明重质馏分中芳香族化合物占主体地位。采用悬浮床+固定床联合裂化工艺处理重质馏分,并对产物油进行分析,结果显示,沥青质胶质等几乎完全转化,< 180 ℃石脑油收率66.95%,> 180 ℃柴油馏分收率17.84%,硫、氮、氧等杂原子得到深度脱除。对< 180 ℃石脑油进行催化重整,环烷烃减少了60.23%,芳香烃增加了65.8%,说明重整过程中主要发生了环烷烃脱氢芳化反应,正构烷烃减少了13.42%,说明同时伴有正构烷烃异构化和环化反应。催化重整产物油中苯、甲苯、二甲苯及乙苯的含量较多,分别为11.97%、23.15%、21.43%、3.48%。煤热解重油直接转化过程中煤基本结构单元的传递性得到了显著的体现。
论文
折流内构件移动床中煤在不同停留时间下的热解行为特性
周琦, 张旭, 王岩, 曲思建, 张飏, 白效言, 裴贤丰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60043-9
摘要(6) HTML(2) PDF 1402KB(1)
摘要:
针对常规移动床煤热解工艺所面临的无法处理粉煤,轻质焦油产率低、焦油品质差等问题,开发了折流内构件移动床热解工艺来调控气固两相的热质传递和热解反应过程。利用多段集气系统可及时地收集煤在不同热解阶段释放出的油气产物,研究了淖毛湖煤在不同温度和停留时间下的热解行为特性和产物品质。结果表明,折流内构件强化了颗粒间的热量和挥发分物质的传递,使其可处理0.4−6.0 mm的粉煤;在热解温度550 ℃,停留时间为3.0 h时,热解焦油产率达到最高为11.38%(占格金焦油产率的86.87%,质量分数),焦油馏分中低于360 ℃的轻质组分质量分数为85.0%;随着停留时间的延长,热解气中的H2体积分数从22.1%增加到了35.1%,CO体积分数从8.0%增加到了9.5%;在第一和第二层反应器中的焦油产率随停留时间的延长而增加,在第三和第四层反应器内当停留时间为2.0 h时焦油产率最大;随着床层数的增加,焦油模拟蒸馏馏分中的轻质组分含量增加,焦油脂肪烃化合物含量减小,而单环芳烃和二环芳烃的含量逐渐增加。
论文
四氢萘对淖毛湖煤热解挥发物反应行为的影响
李晓荣, 靳鑫, 王美君, 闫伦靖, 申岩峰, 孔娇, 王建成, 常丽萍, 鲍卫仁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60052-X
摘要(6) HTML(0) PDF 929KB(2)
摘要:
煤在中低温热解过程中挥发物反应会显著影响焦油组成和析炭行为,这与挥发物反应活性及体系富氢组分含量有关。本文采用两段式固定床反应器,通过引入四氢萘(THN),进行淖毛湖煤热解挥发物在不同温度下的反应行为,及其对产物分布和析炭产率影响的对比研究,借助全二维气质联用仪对焦油组成进行分析。结果表明,400 °C时因挥发物与THN间的反应较弱且焦油冷凝导致析炭量较高;随着温度升高,挥发物和THN间的反应加剧,导致液体产物产量下降、气体产量增大。根据挥发物和THN反应产物分布的计算值和实验值发现,引入THN后液体产物产量增大,且2−5环芳烃和析炭量减少。表明挥发物与THN之间存在相互作用,促进了THN的α−H转移,为反应体系提供了更多H·。同时,有助于酚类化合物和其他含氧类物的形成,特别是多元酚。煤热解挥发物的反应活性与含氧类自由基有关,此类自由基对H·的键合力较强。
论文
石墨炔对乙烷、乙烯和乙炔分离性能的分子模拟
吴勇, 年佩, 刘喆, 张金鹏, 王睿涵, 王乃良, 白红存, 郭庆杰
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021039
摘要(7) HTML(2) PDF 823KB(2)
摘要:
乙烯作为重要的化工原料,在传统蒸汽裂解生产乙烯的过程中,会产生乙炔、乙烷等副产物,如何有效地将这三种烃类气体分离至关重要。本文基于密度泛函理论系统探究了石墨炔膜对三种气体的吸附、选择和渗透性能,并结合吸附作用分析和约化密度梯度分析,探索了三种气体分子穿透过石墨炔膜的相互作用类型、强度以及作用区域,并给出了分离性能的量子力学解释。结果表明,石墨炔膜常温下对乙炔/乙烯、乙炔/乙烷、乙烯/乙烷的选择性分别可以达到2 × 105,4 × 107,165;乙炔在常温下的渗透率约为6.54 × 10−5 mol·m−2·s−1·Pa−1,高出工业标准约5个数量级,乙烯渗透率在400 K左右时达到工业标准。通过量子力学角度分析,气体分子与石墨炔膜相互作用区域在气体分子与石墨炔骨架上的中心位置之间,作用类型主要表现为范德华作用,随着气体分子逐渐穿透靠近石墨炔膜的过程中,相互作用逐渐增强,作用强度乙炔 < 乙烯 < 乙烷,与能垒计算结果保持一致。
论文
渣油加氢反应样品中含铁和含钙化合物溶解性能研究
王现元, 张涛, 张龙力, 赵愉生, 边钰清, 杨朝合
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60053-1
摘要(4) HTML(2) PDF 692KB(1)
摘要:
以某原油,及其对应的减压渣油、加氢原料和加氢产品为研究对象,通过柱色谱分离法和溶剂抽提法,对油样中铁和钙化合物在组分中的含量、分布以及存在形态进行了研究。研究结果表明:柱色谱分离过程中,油样中的含铁或钙的化合物在色谱柱上产生吸附,损失了58%的铁化合物和76%的钙化合物;溶剂抽提法能够有效减少组分中金属元素的损失。原油中97%以上的铁和钙分布在减压渣油馏分中,减压渣油中60~90%的铁和钙分布在胶质、沥青质组分中。渣油加氢反应过程中,铁、钙化合物主要是从胶质中得到脱除,整体脱除率接近30%,铁化合物更易结合在沥青质中而难以脱除。原油经过常减压蒸馏后,油溶性铁相对分布由95.6%降低为64.7%,水溶性铁相对分布由4.4%升高为35.3%。经过加氢反应后,38%左右的油溶性铁在反应中转化为水溶性铁,30%左右的油溶性钙在反应中转化为水溶性钙。
论文
砷/氢/氧体系中均相反应机理的研究
熊中朴, 于洋, 陈文洋, 陈娟
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021046
摘要(9) HTML(1) PDF 642KB(5)
摘要:
采用量子化学的方法,利用量子化学软件Gaussian09和GaussView,在B3LYP/6-311G(3df, 3pd)理论水平下,对砷/氢/氧体系燃烧反应的微观机理进行研究。优化了13个基元反应的反应物、中间体、过渡态以及产物的构型,并通过振动频率和内禀反应坐标验证反应真实性。最后采用KiSThelP软件包基于传统过渡态理论拟合计算出动力学参数。本研究对砷燃烧体系中部分重要基元反应进行研究,便于后续建立砷的燃烧动力学模型。
论文
FCC油浆富芳烃抽出油组成分析
冯祎, 孙昱东, 张帅
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60027-0
摘要(4) HTML(0) PDF 613KB(0)
摘要:
以中间基属FCC油浆的抽出油为原料,采用实沸点减压蒸馏切割为每20 ℃一个窄馏分,采用密度、残炭、运动黏度等基本物性分析结果,结合元素分析、核磁共振波谱以及全二维气相色谱/飞行时间质谱等考察了窄馏分中芳烃组成和结构的变化。结果表明,随着沸点升高,窄馏分的密度、残炭、运动黏度呈现递增趋势,420 ℃后变化尤为明显;440 ℃之前窄馏分中的芳烃主要以三、四环为主,其后五环芳烃含量急剧增加;FCC油浆中的芳烃具有较高的缩合度且芳环上仅含有少量较短的烷基侧链;油浆窄馏分中的杂原子化合物主要以硫化物和氧化物为主,氮化物和卤化物含量较低。
论文
Ni/N-rGO催化剂的表征及加氢性能研究
徐海升, 黄国强, 薛媚月, 郜鹏程
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60038-5
摘要(2) HTML(0) PDF 1155KB(0)
摘要:
以325目鳞片石墨为原料,采用改进Hummers法合成氧化石墨(GO),再以尿素为氮源,通过水热法制备了氮掺杂还原氧化石墨烯(N-rGO)载体,然后通过浸渍法制备出负载型Ni/N-rGO催化剂。通过N2吸附-脱附、XRD、SEM、H2-TPR等测试方法对所制备的催化剂进行表征分析。以苯酚选择性加氢制备环己酮为反应体系,在反应温度150 ℃、压力0.4 MPa、时间2.0 h的条件下,对比了N-rGO、还原氧化石墨烯(rGO)、活性炭(AC)等载体负载Ni催化剂的加氢性能。结果表明,N-rGO载体不但具有较大的比表面积和适宜的孔结构,而且N-rGO和金属镍之间有较好的协同作用,Ni/N-rGO催化剂展现出优异的催化活性和选择性。
论文
高耐久活性二元合金PtTi薄膜电催化剂
刘广权, 彭丽萍, 樊龙, 符亚军, 王进, 曹林洪, 吴卫东
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021037
摘要(1) HTML(2) PDF 2411KB(0)
摘要:
以超纯靶材为原料,采用超高真空双靶共溅射系统制备出粒径分布为8.3~12.5 nm,Pt负载量为0.1 mg/cm2的PtTi作为催化剂。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、耐用性压力测试(DST)和计时电流(I-t)方法对所制备的PtTi催化剂结构、催化活性及耐久性进行研究,并探究Ti添加量对Pt基合金催化剂电催化性能的影响。结果表明,其最高的电化学活性面积(ECSA)为185.4 m2/g,且经600 ℃原位退火后,直接乙醇催化氧化峰电流密度为1448 A/g,1100 s的稳定电流密度值为147.47 A/g,3000次耐久性压力测试的衰减率为8.6%。本工作研究的催化电极具有优异的催化活性和高稳定性的特性,它可应用于直接乙醇燃料电池(Direct ethanol fuel cell, DEFCs)电极的使用,具有极高的应用潜力。
论文
原位同步辐射光电离质谱研究压力对3Mn10Fe/Ni催化剂上N2O形成途径的影响
许鸣皋, 朱宝忠, 文武, 杨玖重, 潘洋, 孙运兰
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021042
摘要(1) HTML(1) PDF 866KB(0)
摘要:
为了研究N2O在氨选择性催化还原脱硝(NH3-SCR)过程中的形成途径及其选择性受压力影响的变化规律,采用原位光电离质谱研究方法结合流动管反应器,对3Mn10Fe/Ni催化剂NH3-SCR反应体系中气相物种进行了原位检测并获得了各组分的质谱图,进一步分析了不同工况、温度和压力条件下N2O选择性以及NOx和NH3转化率的变化规律。研究结果表明:N2O形成主要来源于非选择性催化反应(NSCR)和吸附态NH3氧化(NSNO)反应,其中,100−250 ℃由NSCR占据生成N2O的主导地位,250−400 ℃两种形成途径贡献相当,400−500 ℃ NSNO成为主要来源。此外,低压降低了催化剂在低温区的脱硝活性,却促进了在高温区通过NSNO反应生成N2O的形成途径。
论文
无烟煤微晶结构的高分辨率透射电镜分析
雷蕾, 相建华, 曾凡桂, 邓小鹏
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60050-6
摘要(7) HTML(1) PDF 1795KB(4)
摘要:
对阳泉3号无烟煤的4张HRTEM图像的条纹长度、取向和堆垛分布进行了定量表征,结果表明条纹分布特征均符合无烟煤的煤级特点。对图片1中3个不同微晶结构区域的条纹进行统计,结果表明:1号区域中,晶格条纹较短平均长度为0.87 nm,整体条纹取向分布杂乱,但短条纹之间以及长条纹之间仍各自存在小范围的有序排列,堆垛最大层数仅4层;3号条纹区域中,晶格条纹较长平均为1.01 nm,取向在135~180°范围有较高富集,比例达62.46%,同时堆垛最大层数可达到6层;2号区域条纹分布特征则介于1,3号之间。大部分条纹表现出弯曲的形态,可能其中有杂元环以及脂肪环的存在。FTIR和13C NMR的数据表明,脂肪结构多以脂肪环形式存在,其在短条纹拼接形成长条纹的过程中发挥着重要作用。
论文
CuO修饰的Cu1.5Mn1.5O4尖晶石型复合氧化物对CO氧化的协同催化
孙若琳, 张斯然, 安康, 宋鹏飞, 刘源
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60032-4
摘要(6) HTML(0) PDF 1470KB(0)
摘要:
铜锰复合氧化物是常用的氧化反应催化剂,一般认为铜锰尖晶石是活性组分;同时氧化铜和氧化锰也具有催化活性,但性能较差。本研究发现Cu1.5Mn1.5O4和CuO的协同效应能促进CO的催化氧化。催化剂以柠檬酸络合法制备,采用氮气吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM、CO-TPD和O2-TPD等手段对系列催化剂进行了表征,测试了对CO氧化的催化性能。结果表明,CuO修饰的Cu1.5Mn1.5O4具有最好的催化性能和最高的单位表面活性(以单位表面积CO转化率计),表明CuO与Cu1.5Mn1.5O4存在协同作用。认为协同作用源自CuO活化的O2和Cu1.5Mn1.5O4活化的CO结合生成CO2提高了活性。
论文
Ni/SSZ-13催化剂的CO2甲烷化反应性能研究
张锦川, 杨应举, 刘晶, 华芷萱
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021041
摘要(1) HTML(0) PDF 1009KB(2)
摘要:
采用浸渍法制备了Ni/SSZ-13催化剂,并研究了催化剂的CO2甲烷化反应性能。通过N2物理吸附、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等表征分析方法对催化剂的质构特性及物理化学性质进行了研究。结果表明,Ni/SSZ-13催化剂在250 ℃开始表现出CO2甲烷化催化活性;在450 ℃,Ni/SSZ-13表现出最佳的催化反应活性,CO2转化率和CH4选择性分别为70%和95%。SSZ-13载体表现出长方体结构,孔结构主要为微孔,并含有部分介孔,为镍物质的分散提供较大的比表面积。煅烧后的催化剂在500 ℃的还原过程中,NiO被H2还原成金属Ni,金属Ni是CO2甲烷化的主要活性组分。
论文
等离子体耦合催化焦油脱除同时生物质燃气甲烷化性能研究
徐彬, 李嘉卿, 谢建军, 黄艳琴, 阴秀丽, 吴创之
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60045-2
摘要(3) HTML(1) PDF 1091KB(0)
摘要:
以含甲苯的模拟气化燃气(SGG)为对象,在介质阻挡放电耦合Ni/γ-Al2O3反应器上开展同时甲苯脱除及SGG甲烷化实验研究。考察了反应温度、H2/CO比率、H2O添加的影响。结果表明,等离子体耦合催化可在400°C实现高效的同时甲苯脱除与SGG甲烷化。H2/CO比率为3.2时,甲苯脱除率与焦油脱除率可达100%和97%,CO转化率与CH4选择性可达88%和97%,甲苯脱除与SGG甲烷化过程能量效率可达9.7 g/kWh和17.3 mol/kWh。高H2/CO比率与H2O添加可促进甲苯脱除和SGG甲烷化,降低催化剂积碳量并提升积碳石墨化程度,其中高H2/CO比率还可提升SGG热值,获得高甲苯脱除及SGG甲烷化过程能量效率;而H2O添加会降低热值且难获得高CH4选择性,同时不利于SGG甲烷化过程能量效率的提升。此外,SGG甲烷化会抑制甲苯的脱除,而甲苯因浓度较低对甲烷化过程的影响较小。
论文
碱金属迁移对煤焦气化反应性的原位探究
梅艳钢, 王志青, 张郃, 张胜健, 房倚天
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60031-2
摘要(7) HTML(1) PDF 842KB(0)
摘要:
碱金属迁移与扩散影响煤焦催化气化反应性。本研究通过热重与高温热台显微镜分析了神木煤焦颗粒的原位气化行为,探究了单颗粒NaAlO2催化剂的原位催化作用,并结合SEM-EDX探究了碱金属的分布。结果表明,在气化初期,面积法与热重法得到的碳转化率曲线较为一致;在气化后期,煤焦中灰分会形成颗粒的骨架,在气化过程中使煤焦颗粒面积不发生变化,灰分阻碍气化剂向煤焦扩散,使气化速率降低,通过面积法计算的碳转化率小于热重法。单独的NaAlO2颗粒也具有催化作用,距离催化剂颗粒越近,碱金属的迁移量越大,煤焦颗粒的气化反应性越好,NaAlO2颗粒在900 ℃下迁移距离大于840 um。
论文
Co-Ni-B/SBA-15催化1-辛烯氢甲酰化活性研究
郭靖, 范素兵, 高新华, 马清祥, 张建利, 赵天生
当前状态:
摘要(15) HTML(0) PDF 1167KB(3)
摘要:
超声辅助浸渍法制备了SBA-15分子筛负载三组分非晶态Co-Ni-B,研究了其对1-辛烯氢甲酰化制壬醛反应的催化性能。SBA-15负载纳米非晶态Co-Ni-B,增加了Co-Ni-B的分散;且非晶态Co-Ni-B转化为晶体的温度升高约280 ℃,耐热稳定性增强。Co-Ni-B/SBA-15催化剂,其中Co(wt.) = 17.22%,n(Ni)/n(Co) = 0.157,n(B)/n(Co + Ni) = 0.434,用于120 ℃、5 MPa条件下氢甲酰化反应,间歇反应4 h,1-辛烯完全转化,壬醛选择性91.24%;相比Co-Ni-B,副产物减少1倍。催化剂重复使用5次,活性稳定。
论文
糠醛及其衍生物选择性加氢制备戊二醇的研究进展
谭静静, 苏以豪, 高宽, 崔静磊, 王永钊, 赵永祥
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60036-1
摘要(9) HTML(5) PDF 973KB(3)
摘要:
1,2-戊二醇(1,2-PeD)和1,5-戊二醇(1,5-PeD)是高附加值精细化学品,用途广泛。以糠醛及其衍生物为原料经催化加氢制备1,2-PeD和1,5-PeD是绿色的生产工艺,具有良好的应用前景和研究价值。本文系统综述了国内外以糠醛及其衍生物糠醇、四氢糠醇为原料制备1,2-PeD和1,5-PeD的研究现状,重点总结了应用于糠醛、糠醇和四氢糠醇催化加氢制备1,2-PeD和1,5-PeD的催化剂,从催化剂类型、不同催化体系辅助酸/碱催化反应机理、活性金属与掺杂过渡金属氧化物间的协同催化、掺杂过渡金属氧化物的酸性以及不同催化体系中催化剂的构效关系等方面进行了详细阐述,并在此基础上对该研究方向的发展趋势进行了展望。为开发新型、高效、稳定催化糠醛及其衍生物加氢催化剂体系提供了理论指导和有益的借鉴。
论文
长焰煤分选组分对高硫炼焦煤热解硫变迁及焦反应性的调控
李文广, 申岩峰, 郭江, 孔娇, 王美君, 常丽萍
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60034-8
摘要(7) HTML(2) PDF 1278KB(1)
摘要:
采用重介质分选法得到长焰煤不同密度级分选组分,利用红外、拉曼、热重、基式流动度、静态氮吸附仪、X射线衍射仪等手段分析研究了不同分选组分对高硫炼焦煤热解过程中硫变迁及焦反应性的影响。结果表明,低密度组分含有较多的脂肪侧链,结构有序度低,而矿物质和惰质组则富集于高密度组分中。低密度级组分由于碱性矿物质含量少,脂肪侧链多,与高硫炼焦煤共热解的脱硫率明显高于高密度组分。低密度组分中的中等分子量组分对胶质体的性质影响较小,高密度组分的矿物质和惰性组分对胶质体的劣化作用更加明显,同时使焦样的微晶结构有序度降低,缺陷位增多,粒焦的反应性升高。
论文
CaO基吸附剂捕集CO2及其抗烧结改性研究进展
郭彦霞, 耿一琪, 樊飙, 程芳琴, 成怀刚
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60040-3
摘要(4) HTML(0) PDF 1167KB(5)
摘要:
利用CaO基吸附剂直接从高温烟气中捕集CO2因成本低、吸附性能好等优点成为CCUS(碳捕集、利用与封存)的重要技术之一。但CaO基吸附剂在碳酸化/煅烧吸脱附循环过程中存在易烧结的问题,导致其吸附性能急剧下降。本研究针对CaO基吸附剂全面总结了其吸附CO2的动力学、热力学及烧结机理,并重点综述了国内外研究者在CaO基吸附剂抗烧结改性方面所做的研究,指出了各种方法的优点及其局限性。结果表明,水合作用改性可使吸附剂崩塌而获得更大的比表面积;酸溶液改性会在制备过程产生更多的气体和小分子物质提高吸附剂孔隙率;掺杂改性可以促进CaO对CO2的吸附和扩散,还可作为骨架分离CaO颗粒。经比较,掺杂改性工艺简单、性能好,是比较有前景的改性方法,以含钙固废制备抗烧结改性吸附剂是发展方向。
论文
负载型过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧性能研究
鹿靖麟, 王胜, 赵琨, 王婷, 倪长军, 汪明哲, 王树东
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60044-0
摘要(5) HTML(2) PDF 1467KB(2)
摘要:
通过浸渍法制备了γ-Al2O3负载镍、锰、钴等不同金属氧化物催化剂,在25 ℃、200, 000 mL·gcat−1·h−1的空速条件下,研究了其臭氧催化分解性能。结果表明10wt.%NiO/γ-Al2O3催化剂催化活性最佳,20小时内臭氧转化率高于96%。借助XRD、XPS、TEM、SEM-EDS、H2-TPR等表征手段,揭示出在NiO/γ-Al2O3催化剂表面形成的镍铝尖晶石结构可能是其优良臭氧分解性能的内在原因。此外,揭示出在不同过渡金属氧化物负载型催化剂上臭氧分解机理不同,相关研究为镍、锰等过渡金属氧化物催化剂催化分解臭氧的反应机理提供了新思路,并为开发高效的臭氧分解催化剂提供了指导。
论文
碱金属赋存形态对水稻秸秆热解过程的影响机制
张玉洁, 王焦飞, 卫俊涛, 白永辉, 宋旭东, 苏暐光, 于广锁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60025-7
摘要(7) HTML(2) PDF 872KB(3)
摘要:
碱金属是生物质热解过程的重要影响因素。本研究以含不同赋存形态碱金属的水稻秸秆(RS)为研究对象,采用热重-质谱联用仪(TG-MS)和热裂解-气质联用仪(Py-GC/MS)研究其热解特性、小分子气体的释放规律及原位热解焦油组成变化规律,以揭示不同赋存形态碱金属在热解过程中的作用机理。结果表明,随水稻秸秆碱金属脱除程度的提高,热解过程中小分子释放温度向高温区域偏移,碱金属对小分子逸出过程存在催化作用。而不同赋存形态的碱金属对焦油组分的影响不同。水溶性碱金属抑制了醇类物质的产生而促进酮类和醛类的生成。离子交换态碱金属在不同温度下对油品组成的影响不同,在300 ℃热解时抑制了醛类和醚类的产生,促进了酯类和酮类的生成,而热解温度高于400 ℃后则相反。动力学分析表明水溶性碱金属离子和交换态碱金属均会降低生物质热解活化能。
论文
不同结晶度的WO3负载Pt低温催化萘加氢合成十氢萘
赵彤, 赵斌彬, 牛玉峰, 梁瑜, 刘雷, 董晋湘, 唐明兴, 李学宽
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60069-5
摘要(21) HTML(1) PDF 1133KB(3)
摘要:
不同温度下直接煅烧偏钨酸铵制备了晶化程度不同的两种氧化钨(WO3-500和WO3-900),通过XRD、SEM、TEM、XPS、H2-TPR和NH3-TPD手段对WO3载体负载Pt前后的物化性质进行了系统的表征,低温反应条件下研究了不同氧化钨负载Pt对萘加氢的催化性能。和WO3-900载体相比,低温煅烧得到 具有较低的结晶程度,载体中大量的W5+物种和负载的Pt具有强的相互作用,并显示出较强的酸性。在低的反应温度下(70 ℃),Pt/WO3-500催化剂对萘加氢合成十氢萘具有优异的催化性能,萘的转化率和十氢萘的选择性均达到100%;在Pt/WO3-900催化下萘的转化率和十氢萘的选择性仅为26.7%和1.7%。结合催化剂的表征和催化反应结果,揭示了氧化钨中的氧缺陷位是提升Pt/WO3催化性能的关键因素,对设计高效的WO3负载 Pt催化剂催化萘合成十氢萘提供了一定的理论指导。
论文
高导热SiO2@Al载体的制备及其在费托合成中的应用
张天鹏, 王俊刚, 章日光, 陈从标, 贾丽涛, 李德宝, 侯博
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021050
摘要(10) HTML(1) PDF 1030KB(1)
摘要:
通过在弱碱性条件下水解正硅酸乙酯(TEOS),以六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂成功制备了SiO2@Al核壳结构高导热载体,并采用过量浸渍法负载15%(质量分数)钴物种,进行了费托合成反应性能考察。结果表明,制备得到的核壳结构载体既保留了高金属铝含量,又具有高比表面壳层,孔径较为均一,约为2.6−2.8 nm。通过改变正硅酸乙酯的添加量可以调节载体中二氧化硅的含量,进而控制壳层厚度。随着二氧化硅壳层厚度的增加,载体的比表面积逐渐增大,催化剂还原度降低。二氧化硅壳层增强了金属钴的分散,避免金属钴在铝颗粒上的团聚失活。在相近转化率条件下,壳层厚度较薄的15Co/5-SiO2@Al催化剂显示出最好的费托反应性能,这主要归因于较薄的二氧化硅壳层和金属钴颗粒之间具有适中的金属-载体相互作用,在起到锚定分散钴物种的同时提高了钴物种的还原度。
论文
高效析氧反应催化剂Fe-MIL-101的制备及性能研究
彭学刚, 李晓东, 崔丽萍, 高志华, 黄伟, 左志军
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60072-5
摘要(16) HTML(8) PDF 1411KB(2)
摘要:
近年来,金属有机骨架(MOFs)逐渐用于析氧反应(OER)领域。在以往研究中,MOFs通常作为前驱体在高温下热解制备金属氧化物/多孔碳复合材料以提高OER性能。虽然金属氧化物/多孔碳复合材料显示出较高的催化活性,但是它们需要复杂的制备工艺和高温条件。因此,寻找一种不经过热解处理可以直接用作OER的高效能MOFs催化剂是非常有意义的。结果显示,以Co-ZIF-67/NF、Ni-MOF-74/NF和Fe-MIL-101/NF为OER的催化剂时,在1 mol/L KOH溶液中电流密度达到10 mA/cm2所需过电位分别为377、383和272 mV。Fe-MIL-101/NF的电荷转移电阻(Rct)为1.53 Ω,小于Co-ZIF-67/NF(32.40 Ω)和Ni-MOF-74/NF(43.78 Ω)。因此,随着催化剂的Rct逐渐增大,OER过程中的电荷传递能力降低,即快速的电荷转移速率是Fe-MIL-101/NF具有优异OER活性的主要原因。另外,不经热解处理的Fe-MIL-101/NF(272 mV)的OER活性远远高于商业RuO2/NF(302 mV),说明具有快速电荷转移速率的MOFs可以不经煅烧作为OER的高效催化剂。
论文
铵盐对TS-1分子筛合成过程中钛物种分布的影响
佘豪豪, 丁国强, 李显清, 王洪星, 朱玉雷, 李永旺
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60071-3
摘要(20) HTML(2) PDF 2773KB(1)
摘要:
以(NH)4SO4作为晶化调节剂,通过调节铵盐添加量,合成出了不同钛物种分布的TS-1-X系列分子筛(X为铵盐与SiO2的摩尔比)。通过ICP-AES、FT-IR、UV-Vis、UV-Raman等表征对TS-1-X系列分子筛中钛物种分布进行了系统的研究。以1-己烯环氧化为探针反应,考查了TS-1-X分子筛的催化性能。研究结果表明,适量铵盐不仅有利于钛从液相向固相富集,促进Ti元素进入MFI骨架结构,还有利于抑制晶粒过快生长,得到晶粒粒径小且分布均匀的TS-1分子筛;而过量的(NH)4SO4反而利于锐钛矿TiO2、无定型钛等非骨架钛物种的形成,同时促进晶粒过快生长得到大晶粒TS-1分子筛。最后,当n((NH4)2SO4/SiO2) = 0.2时合成出反应性能最佳的骨架富钛TS-1,其对1-己烯转化率高达42%,同时H2O2的有效利用率为81.8%。此外,通过实验和表征考察了铵盐中各组分对TS-1性质的影响,发现铵盐通过自身的阴离子以及对pH的改变,对TS-1晶化体系进行调节。
论文
利用煤矸石制备负载Fe3O4的陶瓷复合材料及微波吸收性能研究
田君儒, 王晓敏, 梁丽萍, 力国民
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021049
摘要(16) HTML(6) PDF 1291KB(3)
摘要:
本论文以固废煤矸石为主要原料,通过对其进行破碎、球磨、酸洗处理、造粒成球和煅烧得到煤矸石载体,接着经液相负载与原位碳热还原制得Fe3O4负载的陶瓷复合微波吸收材料,并且研究了Fe3O4负载量对复合材料结构及电磁性能的影响规律。结果表明,当焙烧温度为600 °C、前驱体溶液浓度为1.25−1.5 M时,复合材料的微波吸收性能最佳,涂层厚度为2 mm时的最低反射损耗值和有效吸收带宽分别可达−20.1 dB和4.7 GHz,主要归因于复合材料良好的阻抗匹配与衰减特性。本实验制备流程简单,为固废煤矸石的回收利用提供了新思路,同时也可以降低微波吸收材料的生产成本。
论文
等离子体催化甲烷干重整实验研究
李嘉卿, 徐彬, 王文博, 谢建军, 阴秀丽, 吴创之, 肖进彬
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60070-1
摘要(20) HTML(8) PDF 1816KB(3)
摘要:
本文中,利用等离子体耦合催化剂的方式进行CH4干重整(Dry Reforming of Methane,DRM),重点考察了反应温度、CO2/CH4摩尔比、合成气主要气体组分浓度(N2、H2、CO、H2O)对CH4转化率及等离子体催化能量效率的影响。结果表明,以La-Ni/γ-Al2O3为催化剂,当反应温度450 ℃,CO2/CH4摩尔比为1.0时,CH4转化率为41.57%;提高CO2/CH4摩尔比可提高CH4转化率,当CO2/CH4摩尔比为5.0时,等离子体催化CH4干重整过程的CH4转化率可达92.82%。温度和CO2/CH4摩尔比对CH4转化率有着显著影响,气体组分的变化改变了体系中的激发态粒子,不仅直接影响到CH4转化率,还影响着催化剂表面积碳情况。向反应体系中添加N2、H2O可提高CH4转化率,并抑制积碳;而添加H2、CO后CH4转化率显著降低。研究结果可望为生物质气化合成化工品的工艺开发提供基础数据和参考依据。
论文
完全液相法制备CuZnAl催化剂中Si含量对二甲醚直接合成性能的影响
孙凯, 程淑艳, 王贵儒, 边仲凯, 张琳, 黄伟
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60068-3
摘要(27) HTML(5) PDF 11812KB(3)
摘要:
在完全液相法制备工艺中,考察不同Si含量对浆状CuZnAl催化剂上合成气直接制备二甲醚性能的影响。其中,SA0.5催化剂(Si/Al=0.5)显示了最优异的催化性能,CO转化率为63.31%,二甲醚选择性为72.96%,在反应480 h过程中催化剂催化性能稳定。通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和氮气吸脱附表征发现,Si的引入促进了催化剂Cu物种颗粒的分散及比表面积的增大,提高了CO转化率。此外,氢气程序升温还原(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)表征揭示了Cu物种与催化剂其它组分(Si物种)之间存在电子相互作用,抑制了Cu物种还原,催化剂表面富集更多Cu+物种,有利于甲醇合成,同时有效地抑制了水煤气副反应产物CO2的生成。再者,SA0.5催化剂表面富集了大量的Al物种(AlOOH),有利于甲醇脱水,促进二甲醚的生成。总之,浆状CuZnAlSi体系中Cu+和AlOOH协同催化作用,提高了催化剂活性及二甲醚选择性。
论文
萃取剂组成和结构对煤直接液化油渣萃取行为的影响
黄剑波, 刘洋, 闫伦靖, 廖俊杰, 常丽萍, 王建成
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021048
摘要(16) HTML(8) PDF 893KB(5)
摘要:
煤直接液化过程中会产生约占投煤量30 wt%的煤液化油渣,利用萃取手段可将其中的多环芳烃类物质提取出来,从而制备高价值的炭材料。本文系统总结了萃取剂的组成结构对煤液化油渣萃取率及萃取产物性质的影响。含有芳环结构或氮氧杂环的萃取剂萃取率可达50%以上。烷烃类有机萃取剂的萃取物主要包含2–4环缩合芳香结构,拥有较低的分子量和杂原子含量。含杂原子有机萃取剂的萃取物主要包含4–7环缩合芳香结构,其分子量大且富含氮、氧、硫等杂原子,C/H原子比较高。吡啶基离子液体萃取物的C/H原子比和芳香度较高;有机酸根基离子液体萃取物的灰分含量较低。使用煤液化油或煤焦油馏分油为萃取剂时,萃取率可达60%,具有工业化应用的前景。
论文
钾掺杂对Fe/GO催化合成气制α-烯烃的影响
李玉峰, 杨鹏举, 姜枫, 刘冰, 胥月兵, 刘小浩
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60063-4
摘要(12) HTML(10) PDF 1633KB(0)
摘要:
铁基催化剂在费托合成反应中对高附加值α-烯烃具有高选择性,然而,催化剂容易由于碳沉积而失活,并且高CO2选择性大幅降低了合成气的碳利用效率。为此,作者开发了一种简单有效的铁基催化剂制备方法来解决这一问题。具体地说,采用水热法制备了平均粒径~580 nm Fe3O4微球,并将其与GO在溶液中超声混合,离心、干燥后即得到Fe/GO催化剂。GO引入能使大的Fe3O4微球在反应过程中逐渐演变成小尺寸碳化铁纳米粒子(~9.1 nm),有效地抑制了催化剂的烧结和积碳。催化剂显示了优异的活性、稳定性和高α-烯烃选择性。表征结果表明,K加入到Fe3O4微球中,催化剂在演变过程中形成了更高的ε′-Fe2.2C含量(约为58.9%),有利于显著降低CO2选择性。
论文
利用原位热解光电离飞行时间质谱研究Fe2O3对两种脱矿煤热解规律的影响
张学慧, 朱家龙, 班延鹏, 刘方刚, 靳立军, 胡浩权
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60065-8
摘要(19) HTML(6) PDF 3049KB(2)
摘要:
利用原位热解真空紫外单光子电离飞行时间质谱系统研究了Fe2O3对脱矿红沙泉和大柳塔煤热解产物分布的影响。实验所用样品是经酸洗脱矿物质后的煤与Fe2O3以10∶1、5∶1和2∶1的质量比机械混合得到。在该热解检测系统中,由于原位捕捉、软电离和高真空环境的特点可以检测到热解初始挥发产物,主要包括烯烃、芳烃、单酚、双酚及少量含硫和含氮物质。结果表明:Fe2O3对两种脱矿煤的热解产物分布具有相似的影响规律,但对脱矿大柳塔煤的影响较为明显。随着Fe2O3添加量的增加,产物中烯烃、芳烃等轻质组分含量增加,双酚类的含量明显降低,重质产物的含量也有所降低,但产物的逸出峰值温度提高。Fe2O3在使重组分向轻质组分转变的同时,自身被还原成FeO并进一步还原成Fe。煤热解过程中形成产物的脂碳(或芳烃取代碳)愈多,其产生的峰值温度愈低。
论文
Sr掺杂羟基磷灰石负载Co3O4催化N2O分解
刘晓丽, 王永钊, 赵永祥
当前状态:  doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021047
摘要(15) HTML(10) PDF 2175KB(3)
摘要:
通过共沉淀法合成了羟基磷灰石(HAP)和一系列Sr掺杂羟基磷灰石载体(Ca9Sr1,Ca8Sr2和Ca7Sr3),以浸渍法制备负载型Co3O4催化剂。采用XRD、N2-physisorption、Raman、FT-IR、H2-TPR、XPS、O2-TPD和CO2-TPD对所制备的样品进行表征,使用连续流动微反应装置研究了其N2O分解性能。实验结果表明,催化活性顺序为Co/Ca8Sr2 > Co/Ca9Sr1 > Co/HAP > Co/Ca7Sr3。当Sr/Ca比为1∶9和2∶8时较好地保持了HAP载体的结构,适量Sr的掺杂不仅促进了Co3O4分散,增加了催化剂中Co2+和表面氧空位的数量,同时提高了催化剂的表面碱量和碱性位密度,从而更加有利于N2O活化和O2脱附。
论文
Synthesis of ZSM-22/ZSM-23 intergrowth zeolite as the catalyst support for hydroisomerization of n-hexadecane
SONG Cheng-ye, MENG Ji-peng, LI Chuang, ZEYAODONG Pahaer, LIANG Chang-hai
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60061-0
摘要(25) HTML(9) PDF 2200KB(2)
摘要:
ZSM-22/ZSM-23 intergrowth zeolite was successfully synthesized by hydrothermal method with diethylamine and dimethylamine as co-structure directing agents at a dimethylamine/diethylamine molar ratio of 24. The physicochemical properties of ZSM-22/ZSM-23 intergrowth zeolite including the crystallinity, crystal morphology, texture and acidity were determined by XRD, FE-SEM, N2-physisorption, ICP-AES, NH3-TPD, Py-IR, CO-Chem, solid-state 29Si, 27Al MAS NMR and so on; the performance of Pt/ZSM-22/ZSM-23 catalyst prepared by impregnation in the hydroisomerization of n-hexadecane was then investigated. The results indicate that the ZSM-22/ZSM-23 intergrowth zeolite displays the needle-like morphology with the topological structures of both ZSM-22 and ZSM-23, which is rather different from pure ZSM-22 and ZSM-23 and their mechanical mixture. After loading 0.5 wt.% Pt, the bi-functional Pt/ZSM-22/ZSM-23 catalyst exhibits excellent performance in the hydroisomerization of n-hexadecane, with a much higher yield of i-C16 products (dominated by mono-branched isomers) than those obtained over Pt supported on ZSM-22 and ZSM-22 and their mechanical mixture.
论文
煤热解过程中Na对吡啶氮迁移释放的影响机理
张蓓, 樊俊杰, 邓加晓, 任志远
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60018-X
摘要(47) HTML(13) PDF 1090KB(3)
摘要:
基于密度泛函理论和过渡态原理,在M06-2X/6-311G(d)水平上研究了煤热解过程中碱金属Na对HCN和NH3形成的反应机理和生成路径的影响。选择含吡啶的七元环作为煤模型,以Na在煤表面的吸附结构作为含Na煤模型。结果表明,Na的存在显著增强了吡啶环中N、C原子间键合力,使N原子从苯环中剥离需要更高的活化能,从而抑制了HCN的生成;但Na能提高煤的表面活性,Na存在时NH3生成的速率决定步骤能垒值比无Na时低271.35 kJ/mol,对NH3的形成有明显促进作用。
论文
稻壳气化过程中碳微观结构及气化活性演变历程研究
何培红, 张伟伟, 黄胜, 吴幼青, 吴诗勇
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60060-9
摘要(11) HTML(3) PDF 1116KB(1)
摘要:
为探究高倍率循环流化床气化过程中生物质中碳微观结构及气化活性演变规律,在实验室固定床反应装置上对稻壳进行了高循环倍率气化过程模拟,并对稻壳热解焦及其不同次数循环气化后样品的孔隙结构、碳微观结构及气化活性进行了研究。结果表明:随着循环次数的增加,焦的比表面积呈现先增大后减小的趋势,但不同次数循环后焦的BET比表面积均远高于稻壳热解焦。随着循环气化过程的进行,焦中碳的ID1/IG不断减小,即焦中碳结构有序程度不断提高,而AD3+D4相对含量则先减小后稍有增加,但与热解焦相比均有所减小。在本文的实验条件下不同次数循环后焦的气化活性均优于其热解焦,且随着循环次数的增加,焦的CO2气化反应活性不断提高。
论文
典型低阶煤热解过程中镉元素的释放规律
周玲妹, 王晓兵, 马晨, 刘爽, 马茂林, 刘姣姣
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60066-X
摘要(53) HTML(5) PDF 1067KB(8)
摘要:
将新疆淖毛湖煤(NMH)和内蒙高硫煤(GL)逐级化学提取,考察镉(Cd)在原煤中的赋存形态分布;分别在400−800 ℃、卧式/立式管式炉对原煤热解,考察赋存形态、热解终温、升温速率和停留时间对Cd释放规律的影响;利用FactSage软件模拟在理想条件下Cd的迁移和转化。结果表明:NMH和GL中Cd的赋存形态分布分别为有机质结合态(46%与37%)、碳酸盐结合态(32%与24%)、二硫化物结合态(12%与1%)、铝硅酸盐结合态(10%与38%)。Cd的赋存形态分布严重影响其挥发行为,有机质结合态易在低温区挥发,而碳酸盐、铝硅酸盐和硫化物结合态需在中高温区挥发;降低热解速率与延长停留时间有助于Cd的释放。FactSage模拟表明NMH和GL中Cd的气态产物主要有Cd、CdO、Cd(OH)x和CdS,Cd在两种煤中挥发行为的差异主要是由热解温度、赋存形态分布以及煤阶决定,模拟与实验结果吻合较好。
论文
ZSM-5分子筛水蒸气选择性脱铝及其对乙醇转化制丙烯的影响
薛彦峰, 牛宇岚, 郑洪岩, 崔晓静, 马庆国, 唐建可, 丁莉峰
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60064-6
摘要(15) HTML(12) PDF 1421KB(4)
摘要:
采用水蒸气对ZSM-5分子筛进行后处理,系统考察了水蒸气处理时间和处理温度对分子筛孔结构、骨架铝分布、酸性及乙醇转化制丙烯的影响。研究结果表明:随水蒸气处理时间及处理温度的增加,分子筛结晶度和比表面积明显下降。27Al NMR及Co(II)交换-ICP结果显示,在水蒸气作用下,分子筛骨架上孤立铝(Alsingle)物种被优先脱除,但临近铝(Alpairs)物种较为稳定。同时,吡啶吸附-红外光谱结果显示,在水蒸气作用下,分子筛酸量和酸强度均显著降低。乙醇催化转化结果显示,随水蒸气处理时间和处理温度的增加,乙烯转化率和烷烃选择性迅速下降,但丙烯和丁烯等高碳烯烃的选择性明显提高。同时发现,乙烯转化率和孤立铝含量之间存在较好的正相关线性关系,而丙烯的生成则可能与孤立铝和邻近铝的共同作用有关。
论文
轻质煤焦油制备航空航天燃料的工艺研究
白哲, 黄澎, 王路瑶, 曹宏伟, 张香文, 李国柱
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60062-2
摘要(36) HTML(9) PDF 979KB(4)
摘要:
本文以煤炭科学技术研究院有限公司提供的轻质煤焦油为原料,开展了提质改性制备航空航天燃料的工艺研究。针对煤焦油原料的特点,设计了一次脱硫-馏分切割-二次脱硫-加氢饱和的工艺路线。使用实验室自制的NiMoW/Al2O3加氢脱硫催化剂和Pd/Al2O3加氢饱和催化剂,通过系统实验获得了最佳工艺操作条件,其中加氢脱硫的最佳工艺条件为 300 ℃、5 MPa,加氢饱和的最佳工艺条件为 240 ℃、5 MPa。经处理,油品的硫含量由323 mg/kg下降至8.5 mg/kg。原料中的苯、萘等芳烃化合物经处理转化为环烷烃。最终产物油中主要组成为环烷烃与链烷烃,含量分别为58.38w%与29.65w%。所制备的产品油具有高热值,低硫含量和低不饱和烃的特点,具有作为航空航天燃料应用的潜力。
论文
淖毛湖煤加氢液化过程杂原子迁移转化研究
林雄超, 殷甲楠, 丁雄文, 王永刚, 徐振刚
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60059-2
摘要(8) HTML(2) PDF 1845KB(1)
摘要:
以淖毛湖煤为原料,进行加氢直接液化,考察了加氢温度与转化率和油收率的关系,并解析了加氢条件下煤中硫、氮和氧的迁移转化特性。结果发现,淖毛湖煤具有良好的液化性能,400 ℃和2 MPa氢初压条件下即可达到69.6%的转化率和55.3%的油产率。结合气相色谱质谱联用(GC-MS)和气相色谱-原子发射光谱 (GC-AED)等方法对产物分析发现,以弱键合结构存在的硫、氮和氧等杂原子易发生加氢裂解生成H2S、NH3、H2O等。液化油品中含硫化合物主要以噻吩及噻吩同系物为主;含氮化合物含量极低,主要由含氮杂环化合物构成;含氧化合物在液化油中主要以酚及酚的同系物为主。存在于芳香结构中的杂原子会随着自由基缩合反应,生成更稳定的含杂原子稠环化合物富集在液化残渣中。
论文
煤直接液化残渣改性沥青胶浆性能研究
季节, 徐新强, 许鹰, 王哲, 王佳妮
当前状态:
摘要(18) HTML(1) PDF 1367KB(4)
摘要:
为了研究煤直接液化残渣(Direct Coal Liquefaction Residue,DCLR)改性沥青胶浆的性能,制备不同DCLR掺量和粉胶比(Filler-Asphalt ratio, FA)的DCLR改性沥青胶浆。采用动态剪切流变仪与弯曲梁流变仪对胶浆的性能进行测试,并利用方差分析法分析了单一因素(DCLR掺量、温度、FA)及因素间耦合作用对胶浆性能的影响。结果表明:DCLR和矿粉的加入均能显著提高胶浆的高温性能,但对其低温及疲劳性能会造成较大的损伤。平衡DCLR掺量和FA对胶浆性能的综合影响,得出最佳DCLR掺量为10%,最佳FA为1.0。除此之外,单一因素(DCLR掺量、温度、FA)及因素间耦合作用对胶浆的性能均有着显著的影响,相对来说,因素间耦合作用对胶浆性能的影响要远小于单一因素对胶浆性能造成的影响。
论文
In2O3/SSZ-13催化CO2加氢高选择性合成液化石油气
卢思宇, 杨海艳, 杨承广, 高鹏, 孙予罕
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60057-9
摘要(23) HTML(10) PDF 1236KB(4)
摘要:
通过In2O3/SSZ-13双功能催化剂实现了二氧化碳(CO2)加氢高选择性合成液化石油气(LPG)。利用X射线衍射(XRD)、N2吸附/脱附、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等表征手段对双功能催化剂的物化性质进行了表征。在固定床反应器上研究了氧化铟的颗粒尺寸、反应条件对In2O3/SSZ-13催化二氧化碳加氢制液化石油气性能的影响。结果表明,SSZ-13分子筛的8元环结构和强酸性位点有利于丙烷的选择性生成,初始晶粒尺寸为5 nm的氧化铟具有最高的CO2转化率(11.7%)和CO选择性(61.0%),而烃类产物分布受In2O3尺寸影响较小,其中,烃类产物中LPG(C30和C40)的选择性基本维持在90%左右,其中丙烷选择性约为75%。增加反应压力、降低反应空速更有利于LPG收率的提高,在350 °C,3 MPa,9000 mL·gcat−1·h−1的反应条件下,In2O3/SSZ-13双功能催化剂连续运行100 h以上,依然具有较高的活性稳定性。本研究为CO2加氢高选择合成液化石油气提供了新的探索途径。
论文
和丰次烟煤逐级萃取物和萃余物官能团组成FT-IR分析
王越, 马亚亚, 莫文龙, 龚文涛, 马凤云, 樊星, 魏贤勇, 张书培
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60055-5
摘要(17) HTML(3) PDF 1675KB(4)
摘要:
以酸洗和丰次烟煤为研究对象,依次采用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和丙酮/二硫化碳对煤样进行超声五级萃取,每级萃取物和萃余物分别记为Ei和Rii=1、2、3、4、5)。通过对Ei及Ri进行FTIR表征,借助分段分峰拟合手段分析了萃取产物的分子结构。结果表明,五级萃取物的羟基氢键结构均以自缔合羟基氢键为主;在脂肪类物质中,除第三级萃取物E3以脂肪族-CH3和不对称的-CH2伸缩振动为主之外,其余几级萃取物均以对称和不对称的-CH2伸缩振动为主;E1主要以脂肪链末端-CH3的对称弯曲振动和-CH3、-CH2的不对称变形振动为主,说明石油醚主要将煤样中易于解离的化学键断裂;五级萃取中CS2溶解了更大比例的含脂肪侧链的芳香结构。各级萃余物所含官能团种类相同,说明煤样主体结构并未因逐级萃取而发生改变。萃取对残渣中芳香结构和羟基氢键结构影响较大。其中,酸洗煤样以苯环二取代为主,而萃取后以苯环四取代为主。萃取前,酸洗煤样中羟基氢键结构以羟基醚氢键为主,而萃取后转变成以自缔合羟基氢键为主。另外,分级萃取对含氧官能团和脂肪类官能团影响较小。对比红外结构参数,发现E1、E3及R5有较高的芳环缩合度,E4的脂肪直链较长、支链较少。
论文
焦粉对低阶煤热解焦油气反应行为的影响研究
李挺, 杜天宙, 申岩峰, 闫伦靖, 孔娇, 王美君, 王建成, 常丽萍, 鲍卫仁
当前状态:  doi: 10.1016/S1872-5813(21)60056-7
摘要(75) HTML(8) PDF 804KB(7)
摘要:
热解焦油气在输送管路或除尘设备中会发生一定程度的反应,进而影响热解产物的分布和组成,而其中夹带的焦粉粉尘会对焦油气反应产生影响。本文利用两段流化床热解反应器,考察了不同反应温度下(400-500 ℃),焦粉对淖毛湖长焰煤热解焦油气反应的影响。结果表明,添加焦粉后,焦油气不仅发生热裂解和热缩聚反应,还会被焦粉作用发生催化裂解反应,焦油产率和沥青含量减小,热解气和积炭产率增加;随着反应温度的升高,焦油气热裂解和热缩聚反应加剧,反应后焦油气较为稳定,不易被焦粉催化,因此焦粉对焦油产率、沥青含量及热解气产率的影响随温度升高逐渐减弱;而反应温度升高,焦油气催化裂解生成的自由基更容易发生缩聚反应,焦粉对积炭产率的影响变强。此外,焦粉的催化裂解作用使不同反应温度下焦油中杂环化合物含量下降;同时焦粉促进了热解水与焦油气反应,导致不同反应温度下焦油中脂肪烃、芳香烃含量下降,酚类和含氧化合物含量上升。
多级孔ZSM-5分子筛对低阶煤流化床快速热解产物分布的影响
张壮壮, 刘楠, 安重鑫, 孙鸣, 徐龙, 马晓迅, 甄延忠, 付峰
2021, 49(4): 407-414.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60042-7
摘要(166) HTML(49) PDF 1174KB(58)
摘要:
采用晶种诱导法和碱处理法制备了不同介-微孔复合结构的多级孔ZSM-5分子筛,利用XRD、TEM、NH3-TPD、氮气物理吸附等手段对其结构性质进行了表征,并考察了其对低阶煤流化床快速热解产物分布的影响。结果表明,碱处理后不同程度上增加了分子筛催化剂的比表面积、介孔孔容和平均孔径。多级孔ZSM-5分子筛促进了热解挥发分中脂肪烃的裂解环化和酚池的解离,提高了焦油中轻质芳烃的收率。在碱浓度为0.3 mol/L时轻质芳烃收率达到最大,其中,单环芳烃和萘/甲基萘较微孔分子筛分别增加了2.7倍和0.9倍。在碱浓度达到0.4 mol/L时,由于过度脱硅造成表面塌陷,分子筛催化剂性能下降。
胜利褐煤及盐酸洗煤热解过程中微结构演变特性研究
宋银敏, 滕英跃, 李娜, 何润霞, 刘全生, 王云飞
2021, 49(4): 415-421.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60023-3
摘要(94) HTML(29) PDF 1216KB(19)
摘要:
利用固定床获得胜利褐煤及盐酸洗煤在不同温度条件下的半焦。利用FT-IR、XPS、XRD和Raman等技术对所得半焦进行表征,以研究胜利褐煤及盐酸洗煤热解过程中微结构演变特性。结果表明,盐酸洗煤/焦中含氧结构含量相对较高。随热解温度升高,煤/焦中含氧结构所占比例降低。褐煤热解过程中,盐酸洗脱的矿物质会抑制芳环的有序化排列,同时促进褐煤中芳环簇的缩聚,造成煤焦晶体结构缺陷增加,并对煤焦中侧链的发展不利。
淖毛湖次烟煤的热溶及热溶物的催化加氢转化
吴法鹏, 赵云鹏, 宋庆露, 司兴刚, 康国俊, 曹景沛, 魏贤勇
2021, 49(4): 422-430.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021040
摘要(84) HTML(22) PDF 1075KB(16)
摘要:
采用等体积甲醇/甲苯混合溶剂对淖毛湖次烟煤(NMH)进行热溶得到热溶物和热溶残渣(RTD),利用Co/C@N-700催化剂催化320 ℃热溶物(SP320)加氢转化得到CSP320。利用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)分析了SP320催化加氢前后的组成和结构特征,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重以及固体 13C核磁共振(13C NMR)分析了NMH和RTD的热解反应性和结构特征。热溶物收率随温度升高而增加,320 ℃达到最大值(36.46%)。GC/MS分析表明,烷烃、芳烃和酚类是SP320中的主要族组分,相对含量分别为45.45%、18.03%和24.75%;经催化加氢后芳烃和酚类相对含量分别降低至3.86%和13.6%,烷烃和醇类含量分别提高至66.99%和9.36%,其中,环烷烃由8种增加至24种,这说明Co/C@N-700对SP320中芳烃和酚类加氢转化具有较高活性。与NMH相比,RTD具有较高的热稳定性,骨架结构中芳香碳含量较高,而羰基碳含量较低;RTD的FT-IR谱图中O−H、−CH2−、C=O以及C−O−C对应的吸收峰强度显著减弱,芳香C=C的吸收峰强度明显增强。
Hydroliquefaction kinetics of coal-derived preasphaltenes catalyzed by FeS and S
KANG Shi-gang, GAO Bin, SHUI Heng-fu, WANG Zhi-cai, LEI Zhi-ping, REN Shi-biao, YAN Jing-chong, LI Zhan-ku, PAN Chun-xiu, YAN Hong-lei, WANG Xiao-ling
2021, 49(4): 431-435.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60049-X
摘要(64) HTML(34) PDF 681KB(11)
摘要:
Hydroliquefaction behavior of preasphaltenes, derived from direct coal liquefaction, was carried out in a 30 mL autoclave with FeS + S catalyst and tetralin at initial hydrogen of 5.0 MPa, residence time of 0−60 min and reaction temperature of 380−440 °C in order to optimize the conditions of direct coal liquefaction and improve oil yield. The products distribution and kinetic parameters of preasphaltenes catalytic hydroliquefaction were investigated. A new kinetic model was established to simulate the preasphaltenes hydroliquefaction catalyzed by FeS + S catalyst using lump kinetic model. It was found that preasphaltenes were hydroliquefaction into asphaltenes and char directly, and then asphaltenes were hydrocracked into oil + gas products. Regressive reactions of preasphaltenes to char and asphaltenes to preasphaltenes occurred at higher temperatures. Higher temperature and longer time were favorable for increasing the conversion of preasphaltenes and the oil + gas yield. The hydroliquefaction of preasphaltenes under 440 °C and 60 min reached 79.45% with 34.7% of oil + gas yield. The hydroliquefaction conversions calculated from the model agreed well with the experimental data, and the activation energies ranged within 50−245 kJ/mol.
Effects of iron catalyst and atmosphere on sulfur transformation during pressurized low-temperature pyrolysis of Baishihu coal
LIU Min, WANG Yong-gang, CHEN Gui-feng, SHI Quan, HU Yong-feng, ZHAO Peng
2021, 49(4): 436-443.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60058-0
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摘要:
A vitrinite-rich low rank coal, Baishihu (BSH) coal with moderate sulfur content was treated by dehydration and crushing. The treated samples were pyrolyzed in an alloy tubular reactor under 2 MPa. Influence of iron catalyst and atmosphere on sulfur transformation during pressurized low-temperature coal pyrolysis was investigated. Molecular composition of sulfur compounds in tar was characterized by gas chromatography with sulfur chemiluminescence detector (GC-SCD) combined with Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS). Sulfur K-edge XANES was used to study sulfur molecular structure after pyrolysis. Sulfur compounds in BSH coal are predominantly S1 class species in branch chain of the coal. Elemental sulfur in catalyst enters the tar and forms mercaptan or thioether compounds during pyrolysis. Iron catalyst promotes activation of hydrogen atoms in coal and contributes to hydrogenation saturation and cracking of aromatic sulfide in tar. The catalyst preferentially captures H2S to increase content of pyrite in char and inhibits formation of sulfate. Under H2 atmosphere, significant decrease of thiophene compounds is observed with catalyst coupled with decrease of sulfoxide compounds.
溶剂溶胀对鄂尔多斯褐煤结构及热解产物分布的影响
彭志威, 强路遥, 白柏杨, 张穗穗, 孙鸣, 马晓迅, 王飞利
2021, 49(4): 444-454.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021031
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摘要:
采用四种有机溶剂对鄂尔多斯褐煤进行溶胀预处理并在粉-粒流化床上进行快速热解,探究溶胀对褐煤结构及热解特性的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、气相色谱-质谱联用仪、固体核磁、X射线衍射、全自动化学吸附仪等仪器对溶胀煤及热解产物进行表征。结果表明,非极性溶剂对煤结构影响较小。极性溶剂可以降低褐煤含氧官能团的氢键交联,增加小分子的流动性,增加煤的平均孔径。溶胀后的煤热解焦油和气相产率提高,热解水产率降低。与原煤相比,极性溶剂甲醇、丙酮、四氢呋喃处理煤样的热解焦油产率分别提高了18.88%、26.72%、33.58%,焦油的轻质组分中酚类、单环和双环类芳香烃组分含量明显增加。
煤气化渣脱除燃煤烟气中汞的性能研究
高春新, 井云环, 陈慧君, 樊盼盼, 王建成, 常丽萍, 鲍卫仁
2021, 49(4): 455-464.   doi: 10.1016/S1872-5813(21)60041-5
摘要(79) HTML(8) PDF 1223KB(16)
摘要:
汞作为一种重金属污染物,对环境和人体健康影响很大,如何对其高效脱除已引起了研究者的广泛关注。本研究使用煤气化渣及其分选后样品作为脱汞吸附剂,通过固定床和气流床脱汞实验考察了吸附剂的脱汞性能,利用N2吸附-脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)等表征手段分析了吸附剂的物化特性。固定床脱汞评价结果显示,OS和HCS在60−120 ℃保持91%以上的脱汞效率;HAS在60 ℃有最高97%的脱汞效率,HAS的脱汞活性受脱汞温度影响较大。Hg-TPD和XPS表征结果表明,吸附剂中的化学吸附氧参与了汞的氧化,在吸附剂表面生成HgO。气流床脱汞评价结果表明,OS和HCS在碳汞比为40000,脱汞温度为60 ℃时,脱汞效率分别为56%、57%;当碳汞比为80000,脱汞温度为60 ℃时,脱汞效率分别为100%、82%。
棉秆半焦与载镍橄榄石固-固化学链反应动力学研究
艾热提·阿不都艾尼, 亚力昆江·吐尔逊, 潘岳, 阿布力克木·阿布力孜, 迪丽努尔·塔力甫, 钟梅
2021, 49(4): 465-474.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021023
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摘要:
本实验利用微型流化床反应分析仪(MFBRA)研究了棉秆半焦(CSC)与载镍橄榄石(Ni/olivine)的固-固化学链反应特性,利用模型拟合法在等温条件下对29种模型函数进行拟合计算,从中选取了最优的三种模型,计算出棉秆半焦和载氧体的固-固反应动力学。结果表明,CO和CO2是CSC与Ni/olivine反应的主要气体产物,固-固反应过程中,先析出CO后再析出CO2,CSC并不会完全转换成CO2,产气中CO的浓度比CO2大;随着反应温度的升高,产气中CO和CO2的浓度和产率增加。CO、CO2和CSC利用三种不同模型函数计算出来的活化能平均值分别为27.5、46.4和69.8 kJ/mol。利用热重研究了CSC和Ni/olivine非等温反应特性及动力学,结果表明,CSC和Ni/olivine的反应从750 ℃开始,在890 ℃时反应速率达到了峰值,非等温反应活化能为72.05 kJ/mol,这与MFBRA等温动力学活化能基本相似,说明生物质化学链气化过程中,半焦和镍基载氧体的固-固反应较容易发生。
N掺杂Mo/HZSM-5催化剂制备及对甲烷无氧芳构化催化性能影响
韩运达, 张新庄, 吴保强, 张浩, 黄帆, 马晓迅
2021, 49(4): 475-482.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021035
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摘要:
采用三聚氰胺作为N源,N掺杂改性HZSM-5沸石分子筛后负载Mo活性金属组分,制备了一种用于甲烷无氧芳构化反应(MDA)的催化剂。采用XPS、N2吸附-脱附、XRD、H2-TPR、TEM和NH3-TPD对催化剂性质和Mo金属组分状态进行了分析表征,并考察了催化剂的甲烷无氧芳构化反应催化性能。结果表明,HZSM-5经过N掺杂改性后,会在分子筛表面生成一层含氮基团,有序调控了分子筛的酸性位点;同时会诱导Mo金属组分在催化剂表面更好的锚定落位。此方法制备的Mo/HZSM-5-CN催化剂能有效提高MDA反应的甲烷转化率和芳烃选择性,减缓了积炭的生成,展现出更优良的催化性能。
甲醇制芳烃反应过程中纳米ZSM-5分子筛催化剂性能演变与结构性质的关系研究
李晗, 付廷俊, 张亮亮, 马倩, 崔丽萍, 李忠
2021, 49(4): 483-494.   doi: 10.19906/j.cnki.JFCT.2021022
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摘要:
ZSM-5分子筛催化甲醇制芳烃反应中,存在产品选择性低和催化稳定性差等问题。本研究通过XRD、物理吸附、NH3-TPD、TEM、TG及27Al MAS NMR等手段表征分析反应过程中ZSM-5的结构变化,结合催化性能演变,探讨不同反应阶段影响其结构与性能的关键因素。结果表明,反应初期19 h内高温水热对铝结构的破坏使酸量由0.41 mmol/g明显降至0.17 mmol/g,低碳烯烃选择性显著增加,液烃收率由14.7%快速增至19.3%。稍后的24 h稳定反应阶段中,积炭速率增加,催化剂比表面积由340 m2/g显著降至275 m2/g,酸量继续下降至0.10 mmol/g;液烃收率仍维持在19.5%,说明该反应仅需少量酸即可维持。之后31 h内积炭不断累积,虽然积炭速率明显降低,但催化剂逐渐失活;外表面积炭显著增加,比表面积和酸量继续缓慢减小,液烃收率降至17.3%,芳烃选择性也随之降低。反应末期的7 h里,积炭严重覆盖了ZSM-5酸位并堵塞孔道,液烃收率突降至12.2%,CH4选择性由13.2%骤增至24.2%;积炭对外表面酸的覆盖减少了表面异构化,对二甲苯在二甲苯中选择性由24.4%增至33.1%。考虑到积炭对失活后团聚晶粒的整体包裹,应设法减少晶粒外表面间的接触,以提升分子对反应活性位的可接近性和催化剂的容碳能力。该研究为芳构化催化剂制备时酸性和形貌的控制提供了依据。