摘要: 用不同pH值溶液对煤进行动态淋滤实验,用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定不同pH值淋滤液在不同时间段获取的淋出液中碘的浓度,以及煤和淋滤后残留煤的高温热水解溶液中碘的含量。结果表明,淋滤液pH值、淋滤时间、煤中碘的赋存形态及在煤中的赋存部位对碘的淋出有重要影响。淋滤液的酸性越强,煤中碘的淋出越多,pH值为2.0和pH值为4.0溶液对煤中碘的淋出率(η)分别为7.22%和6.20%;但pH值为2.0溶液的淋出液中碘的量小于pH值为4.0溶液的淋出液中碘的量,其百分率(wx )分别为1.920 0%和5.420 0%。pH 2.0淋滤液,在前30 h内淋出液中碘的平均浓度为10.9 μg/L;而pH值为4.0淋滤液,在前110 h内淋出液中碘的平均浓度为10.6 μg/L;pH值为6.0和pH值为7.5溶液能淋出煤中碘很少。在酸性溶液作用下,首先被淋出的碘是存在煤颗粒表面少量的水溶态和离子交换态碘及大部分碳酸盐态和铁锰氧化物结合态碘,然后煤基质内部的部分水溶态和离子交换态碘及少量的碳酸盐结合态及铁锰氧化物结合态碘等才被淋出。
摘要: 采用化学法测定了四种典型中国低阶煤中羧基、醇羟基、酚羟基、甲氧基和羰基含氧官能团。其中,羧基的定量分析采用醋酸钙溶液和pH值为8.3的缓冲溶液进行,分析了测定条件对羧基和酸性含氧官能团测定结果的影响。结果表明,在N2 气氛下比空气条件下测定羧基含量准确,褐煤中羧酸根的主要存在形式为羧酸盐,酸洗后煤样中酚羟基的测定值随着离子交换溶液pH值的增加而增大;褐煤中的含氧官能团主要是羧基和羟基,分别占总氧量的34.49%和34.79%;在不同低阶煤中存在不同含量的羰基,甲氧基含量较小。
摘要: 研究了煤浆电解过程中电压、温度、H2 SO4 浓度、Fe3+ 浓度等因素的影响,并进行了电解前后煤粉样品的热重测试和电解后溶液的成分分析。结果表明,电压、温度、添加的Fe3+ 浓度、H2 SO4 浓度等参数对电解过程的电流密度有较大影响。其中,温度对电流密度的影响符合阿伦尼乌斯方程,在电解电压1 V条件下煤浆电解活化能为31.87 kJ/mol。TGA和ICP分析表明,电解后煤中的部分金属离子溶入溶液,导致结构和灰分成分发生了较显著的变化。
摘要: 在小型固定床反应装置上开展了内蒙古褐煤原煤(RC)和脱灰煤(DC)以及分别负载钙盐的煤样的热解实验,并对热解所得焦样开展了焦样与水蒸气气化反应的实验研究。结果表明,硝酸钙的添加对煤的热解和气化阶段均有影响。在热解阶段,硝酸钙的存在能显著改变主要气相产物H2 、CO2 和CO等组分的逸出规律和累积生成量;在气化阶段,作为催化剂的碱土金属,降低了焦样的气化反应活化能,更有利于气化反应的进行。
摘要: 考察了某工业气化装置中的原煤、滤饼及除沫器灰渣在不同温度下与水蒸气和CO2 的气化反应特性,采用扫描电子显微镜和吸附仪测试了样品的初始结构及表面特性。研究表明,采用相同气化剂进行气化反应时,原煤的气化活性要高于除沫器灰渣,而除沫器灰渣的气化活性则与滤饼相近,但略好于滤饼。这主要是由于三种样品的表面和内部结构存在很大的差异。由于水蒸气和CO2 与样品的反应机理存在差异,使得样品的水蒸气气化活性比CO2 气化活性高三倍左右。
摘要: 选取矾土Al2 O3 和赤铁矿Fe2 O3 ,对这两种矿物做弹性常数的微观分析、对比,X射线衍射分析表明,煤灰与初始沉积层中的矿物种类相同,但两者中矾土Al2 O3 和赤铁矿Fe2 O3 的含量相差很大。采用第一性原理(first-principles)的超软赝势平面波方法,对Al2 O3 和Fe2 O3 的电子结构、弹性常数进行了计算。结果表明,从两种物质的结构角度分析,Al2 O3 晶体中Al3+ 、O2- 的堆积排列相对于Fe2 O3 中Fe3+ 、O2- 要稀疏,这是它们性质不同的结构原因;对于两晶体在<100>方向和切向上的化学键, Fe-O键比Al-O键更容易变形或者断裂,从而导致Fe2 O3 极易沉积在清洁水冷壁上;对Fe2 O3 ,切向面对其沉积起了关键性的作用。
摘要: 采用XRD、SEM、灰成分测定等方法对桦甸两个矿区的油页岩样品以及制备的半焦样品矿物质组成进行了分析,确认其主要成分均为,石英、方解石和黏土矿物。而半焦中矿物组成反映了油页岩中矿物质在热解中的变化。研究表明,在热解过程中油页岩中矿物质变化细微,其中,石英、长石没有变化;方解石有微量分解,生成的固体产物CaO与黄铁矿分解的硫反应生成CaS矿物;黏土矿物质受热脱除羟基,放出大量水分,同时分解产生的无定形玻璃体氧化硅与其他金属形成低熔点的共融物,导致部分半焦样品颗粒表面出现熔融态囊状结构。
摘要: 采用管式炉对硫酸盐法竹子、阔叶木混合制浆黑液固形物(BLS)及其三种主要组分碱木素(AL)、多糖(PLS)和木素-碳水化合物复合体(LCC),在400~800℃进行热解,全面分析了各相热解产物组成与分布规律。结果表明,BLS及其三种主要组分的热解产物组成与分布规律存在明显差异。AL、PLS和LCC对BLS热解产生H2 和CO的产率影响不大,PLS热解生成CO2 的能力明显高于BLS、AL和LCC。BLS热解液相产物中的酚类和醚类主要是来自AL和LCC;酮类和酸类是由AL、PLS和LCC共同贡献的。BLS、AL、PLS和LCC热解半焦表面形貌存在明显差异。在BLS热解过程中,AL、PLS和LCC会相互影响、相互制约,共同决定着BLS的热解特性。
摘要: 采用分子蒸馏分离技术对热敏性生物油在不同蒸馏压力下的分离特性进行了研究。经过分子蒸馏分离后,生物油被分离为蒸出馏分油与残留馏分油,蒸出馏分油的得率随着压力的下降而显著增大,在700 Pa时达到了56.50%(质量分数)。在馏分油的物理性质方面,蒸出馏分油富集了生物油内的大部分水分,残留馏分油内水分得到了较好的脱除,其中,700 Pa下残留馏分油的水分含量降至4.20%(质量分数)。结合生物油及馏分油的GC-MS分析结果,对乙酸、苯酚、糠醛以及左旋葡聚糖等生物油内典型化合物在不同蒸馏压力下的分布特性进行了研究,获得了相应化合物在分子蒸馏过程中的富集规律。结合分离因子评估模型对生物油内14种代表化合物的富集特性进行了量化评价。
摘要: 通过HZSM-5分子筛催化剂对生物油典型模型化合物(乙酸、愈创木酚、正庚烷和环己烷等)在550℃进行了催化裂化反应,研究模型化合物催化裂化特性和反应机理以及催化剂性质。结果表明,正庚烷和环己烷裂化产物主要是芳香烃(53%和91%,均为积分面积分数),对于此类不含氧的模型化合物,催化裂化反应过程更容易进行;随着催化剂用量的增加,可以有效增加乙酸裂化产物中芳香烃含量(12%到90%,均为积分面积分数);愈创木酚结构比较复杂,HZSM-5催化剂主要脱除了甲氧基,催化剂用量的增加可以使芳香烃类稳定物质更容易形成。
摘要: 利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和气质联用(GC/MS)技术,研究了松木屑在400~900℃气化液体产物的主要组成成分和液体产物主要化学组成的来源与转化随气化温度变化的规律。结果表明,松木屑低温气化液体产物主要为酮、呋喃和愈创木酚等含氧化合物。随气化温度升高,液体产物的组成发生显著变化,400~ 500℃主要发生愈创木酚向酚类化合物的转变,500~600℃主要发生酮、呋喃向酚类化合物的转变,600~700℃主要发生酚类向茚和PAHs (多环芳烃)的转变,700~900℃主要发生酚类化合物向PAHs的转变,900℃液体产物的组成为大分子量的PAHs。
摘要: 采用TG-FT-IR在非等温条件下对生物油重质组分酚、醛和糖类模型代表物(丁香酚、香草醛、左旋葡聚糖)进行热解特性及其热解动力学分析。TG-DTG曲线和FT-IR测试数据显示,重质组分模型物热解的先后次序是酚类、醛类、糖类物质。香草醛、丁香酚均为一个主热解阶段,主要产物为水、烷烯烃、CO2 、CO和小分子酚、芳香醛。左旋葡聚糖热解分两阶段进行,热解发生在较高温区(180~370℃),主要热解产物有CO2 、烷烯烃、醛、酮和环醚,少量的CO和水。混合物热解分为三个阶段,产物与单一模型物热解产物相似,但有少量缩醛低聚物。对比单一组分,混合物中羰基和羟基组分在较高温区(≥300℃)存在相互作用,生成难分解的缩聚物。其中,糖类是影响重质组分热解速率的主要物质。根据热重数据对热解各阶段进行动力学拟合,确定了模型物热解反应动力学三因素。平均表观活化能和反应级数分别为:E 左旋葡聚糖 第一、第二阶段分别为115.80 kJ/mol(0.5级)、141.19 kJ/mol(2/3级); E 混合物 第一阶段为54.46 kJ/mol(1级)、第二阶段为50.67 kJ/mol(2/5级); E 丁香酚 为42.29 kJ/mol(0.7级); E 香草醛 为36.53 kJ/mol(0.95级)。
摘要: 采用硫代硫酸铵器外预硫化制备CoMoS/γ-Al2 O3 催化剂,采用XRD、N2 物理吸附、NH3 -TPD、XRF等手段对催化剂进行表征,通过固定床微反装置研究其对麻疯树油加氢处理的性能。考察了硫化度、反应温度、氢气压力、反应时间对催化剂活性与催化产物分布的影响,并探讨了麻疯树油甘油三酯的反应路径。结果表明,硫化度为1的CoMoS1 /γ-Al2 O3 催化剂活性最佳,在温度360℃、氢气压力3 MPa条件下,对麻疯树油转化率为96.3%,产物主要成分C15~18 正构烷烃收率为75.6%,比相同条件下非硫化CoMo/γ-Al2 O3 催化剂的转化率提高36.9%。反应温度升至420℃时,CoMoS1 /γ-Al2 O3 催化剂对麻疯树油转化率达100%,产物中无含氧物。麻疯树油加氢处理过程中,增大硫化度和反应温度、减小氢气压力有利于甘油三酯发生加氢脱羧、脱羰反应。
摘要: Direct conversion of cellulose into 5-hydroxymethylfurfural (HMF) was performed by using single or combined metal chloride catalysts in 1- ethyl-3-methylimidazolium chloride (Cl) ionic liquid. Our study demonstrated formation of 2-furyl hydroxymethyl ketone (FHMK), and furfural (FF) simultaneously with the formation of HMF. Various reaction parameters were addressed to optimize yields of furan derivatives produced from cellulose by varying reaction temperature, time, and the type of metal chloride catalyst. Catalytic reaction by using FeCl3 resulted in 59.9% total yield of furan derivatives (HMF, FHMK, and FF) from cellulose. CrCl3 was the most effective catalyst for selective conversion of cellulose into HMF (35.6%) with less concentrations of FHMK, and FF. Improving the yields of furans produced from cellulose could be achieved via reactions catalyzed by different combinations of two metal chlorides. Further optimization was carried out to produce total furans yield 75.9% by using FeCl3 /CuCl2 combination. CrCl3 /CuCl2 was the most selective combination to convert cellulose into HMF (39.9%) with total yield (63.8%) of furans produced from the reaction. The temperature and time of the catalytic reaction played an important role in cellulose conversion, and the yields of products. Increasing the reaction temperature could enhance the cellulose conversion and HMF yield for short reaction time intervals (5~20 min).
摘要: 定向设计并制备了多功能MoO3 -SnO2 催化剂,在常压连续流动固定床反应器上实现了二甲醚低温氧化高选择性制备甲酸甲酯的过程。考察了机械混合法、共沉淀法及沉淀浸渍法等不同制备方法对催化剂性能的影响。在沉淀浸渍法制备的MoO3 -SnO2 催化剂上,常压、160℃反应条件下,甲酸甲酯选择性达94.1%,DME转化率也达到了33.9%,并且产物中无COx 3 -TPD、CO2 -TPD及H2 -TPR对催化剂进行了表征,结果表明,表面酸性、碱性及氧化性的不同是造成催化剂反应性能差异的原因。另外,通过采用XRD、Raman及TEM对催化剂结构进行表征发现,晶粒粒径及金属氧化物MoO3 的存在状态等结构的差异是造成催化剂活性不同的主要原因。较小晶粒的催化剂和表面存在的低聚态MoO3 是致使催化剂活性提高的主要原因。
摘要: 在O2 /CO2 气氛下利用沉降炉脱硝实验台,对木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃/先进再燃脱硝特性以及氨气的选择性非催化还原脱硝特性进行了研究。结果表明,木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃脱硝效率随温度的升高先提高后降低,1 323 K时获得最高脱硝效率分别为82.70%和78.52%;再燃脱硝氧浓度不宜过高,合适的再燃比为14%~17%,停留时间为0.8 s。氨气选择性非催化还原脱硝在1 173 K时获得最高脱硝效率为95.41%,温度窗口为1 142~1 335 K;随着氧浓度的增大,脱硝效率不断降低,反应适宜的氨氮比为1.5,停留时间为1.2 s。按氨氮比0.75向再燃区喷入氨气可显著提高木醋调质石灰石和醋酸钙的再燃脱硝效率,同时脱硝反应适宜的温度区间也得到显著拓宽,1 323 K时两者获得的先进再燃脱硝效率分别为93.49%和92.79%。
摘要: 以溶胶凝胶法制备了CuO/CuAl2 O4 、Co3 O4 /CoAl2 O4 以及Mn2 O3 /Al2 O3 氧载体,在流化床反应器中CO2 气氛下研究了不同温度下氧载体释氧特性,并通过分析得到各氧载体的释氧动力学机理函数、活化能及指前因子等重要参数。释氧过程中,氧载体CuO/CuAl2 O4 中CuO、CuAl2 O4 均为活性相,释氧后转化为Cu2 O及CuAlO2 ,而Co3 O4 /CoAl2 O4 及Mn2 O3 /Al2 O3 中CoAl2 O4 和Al2 O3 均为惰性相,仅有Co3 O4 和Mn2 O3 参与释氧并分别转化为CoO和Mn3 O4 。三种氧载体的释氧过程均可由成核-核生长机理描述,释氧初期氧载体经化学反应形成新的活性核心,随后活性核心聚集形成还原态的氧载体团簇。各氧载体释氧的机理函数G (x )有不同的表达式,CuO/CuAl2 O4 、Co3 O4 /CoAl2 O4 、Mn2 O3 /Al2 O3 释氧的活化能E 分别为226.37、130.06和65.90 kJ/mol,相对应的指前因子A 分别为2.99×106 、4.96×103 和27.37 s-1 。
摘要: 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。
摘要: 研究了MgO在不同温度下对HCN的脱除作用,并用XRD对反应后固相产物进行分析。研究了温度、MgO质量分数、HCN初始体积分数和停留时间等因素对HCN脱除效率的影响,并求出MgO与HCN反应的动力学参数。结果表明,673 K时,MgO已经开始与HCN发生反应,当温度高于873 K时,HCN中气态"N"已转化到固相产物MgCN2 中;HCN脱除效率随温度、MgO质量分数和停留时间的增加呈线性增加,但随HCN初始体积分数增加呈负幂函数的规律下降;MgO与HCN的反应级数α为0.72,表观活化能E 为32.2 kJ/mol。
