摘要:
以K2CO3修饰的Fe2O3和ZrO2复合型氧化物为氧载体(K3-Fe70Zr30),在固定床装置上考察了温度和原料配比对煤焦化学链制氢过程中产气率及组成的影响。程序升温实验结果表明,煤焦与氧载体500 ℃时开始反应,温度高于750 ℃时反应速率快速增大;而还原态氧载体与水蒸气400 ℃时开始反应,当温度高于500 ℃时出口氢气浓度明显增大。恒温实验表明,随温度升高,产品气中CO/CO2体积比增大,导致产氢量降低。随煤焦与氧载体比例增加,产品气体中CO/CO2体积比增加,而产氢量先增大后降低,其最大值可达1.734 L/g。K3-Fe70Zr30氧载体在前两次循环能维持良好的反应活性,但在第3次循环反应中活性降低,而重新添加K2CO3之后氧载体活性恢复,表明氧载体活性降低主要是由于K2CO3的流失所致。
摘要:
利用新开发的微型流化床反应分析仪(micro-fluidized bed reaction analysis, MFBRA) 考察了义马烟煤半焦的原位以及两种非原位半焦气化行为并测定了其动力学参数,其中,原位半焦气化是指煤热解温度和气氛与半焦气化过程一致,非原位半焦1气化是指煤在Ar气氛下热解,热态条件下直接在CO2气氛下气化;非原位半焦2气化是指煤在Ar气氛下热解,冷却收集后再在CO2气氛下气化。研究发现,原位半焦具有最大的比表面积和最小的平均孔径,石墨化程度最弱,且对CO2的化学吸附能力最强,表面活性位点最多。在最小化气体扩散的实验条件下,原位半焦气化反应的反应速率明显比非原位半焦气化反应快,且求取的活化能数据较小。实验揭示了原位半焦和非原位半焦结构和反应性的差异,也证明了MFBRA对原位等温气化反应的适用性。
摘要:
选取9类典型煤种,利用压差法测定烧结温度的实验装置,结合灰渣的XRD分析结果,考察了添加K基碱金属催化剂、不同煤种灰成分对烧结温度的影响。结果表明,碳酸钾催化剂的添加,明显降低高铁钙含量的WJT煤的灰熔点及烧结温度,碱金属K化合物极易同煤中Fe、Ca的矿物质反应生成低温共融物进而加剧煤灰的熔融结渣。不同煤种烧结温度的差异与煤灰中硅、铝、铁、钙含量密切相关。铝、硅含量高的煤灰烧结温度较高,而铁、钙含量高的煤灰烧结温度相对较低。碱金属K催化剂的添加加剧了煤灰的烧结结渣,而钙、铁的存在会加速硅铝酸盐间的反应生成低温共融物进而加速灰熔融。各煤种烧结温度的变化与其灰成分在CaO-SiO2-Al2O3、FeO-SiO2-Al2O3三元相图上的位置相吻合。
摘要:
运用煤的结构化学理论和固态 13C-NMR的研究方法,对比分析了永兴褐煤在混合酸处理脱灰前后碳组成的变化。研究表明,混合酸处理脱灰对永兴褐煤中脂肪碳和芳香碳两者比例分配的影响并不大,但对季碳、环内氧接脂碳、芳香桥碳和羧基碳的破坏作用比较明显;在芳香桥碳锐减的同时,芳甲基的比例非但没有减少反而略有增加,表明永兴褐煤中的双环及多环结构被破坏为单环结构,芳香簇的尺寸变小了,这是混合酸处理脱灰对永兴褐煤结构最重要的影响。
摘要:
利用FT-IR、热重、GPC以及同步荧光分析等对神府次烟煤在不同温度条件下的1-甲基萘热溶物和热溶残煤进行了表征。结果表明,热溶物中含有较多的脂肪结构,灰分几乎全部转移至残煤中;热溶残煤与神府原煤的热失重特性存在明显差别;在300~360 ℃,随着温度升高,热溶物数均分子量呈增加趋势,进一步提高温度,分子量减小;热溶物缩合芳环数随着温度升高而增加。据此表明,在低于煤初始热解温度下神府次烟煤的热溶主要以溶剂化作用破坏煤中的非共价键为主,其中,酮、酯等轻质组分易于脱除;而高于煤初始热解温度的热溶过程则伴有侧链和桥键等弱共价键断裂的热解反应和自由基缩聚反应,热溶物中三环等稠环芳香结构增加。
摘要:
采用1-甲基萘(1-MN)为溶剂,在不同温度下(250、300、350 ℃)对稻秆进行热溶剂提质及多级分离,获得3种主要固体产物:低分子量萃取物(soluble)、高分子量萃取物(deposit)和萃取残渣(residue),以及少量气体产物和液体产物。对各组分的元素组成、化学结构、物理化学特性等进行了详细分析,并采用ICP-MS测定了其碱金属和碱土金属(AAEM)含量。结果发现,低分子量萃取物收率随着温度的升高而增大,350 ℃时碳基收率达到33.48%。3种固体产物的碳含量和氧含量随着温度的升高而分别升高和降低,350 ℃时soluble、deposit的碳含量分别高达82.36%、80.59%,氧含量分别低至9.50%、12.03%,稻杆原样中高达86.99%的氧以H2O或CO2的形式释放。soluble几乎无灰,deposit的灰含量也低于1.50%。3种固体产物的高位发热量显著高于稻杆原样。FT-IR结果表明,稻杆热溶剂处理过程中除发生了脱水反应、脱羧基反应外,还有明显的芳香化反应。soluble和deposit的Na、Mg和K含量极低,而且随温度的升高其含量逐渐降低。总之,热溶剂提质及多级分离法实现了温和条件下的生物质脱水脱氧提质,并获得低灰低氧含量、高碳含量和发热量的多种产物,此方法有较好的应用前景。
摘要:
采用密度泛函理论B3P86方法,在6-31G(d,p)基组水平上,对木质素结构中的6种连接方式(β-O-4、α-O-4、4-O-5、β-1、α-1、5-5)的63个木质素模化物的醚键(C-O)和C-C键的键离解能EB进行了理论计算研究。分析了不同取代基对键离解能的影响以及键长与键离解能的相关性。计算结果表明,C-O键的键离解能通常比C-C键的小,在各种醚键中Cα-O键的平均键离解能最小,为182.7 kJ/mol;其次是β-O-4连接中的Cβ-O键,苯环和烷烃基上的取代基对醚键的键离解能有较强的弱化作用,C-O键的键长和键离解能的相关性较差。与C-O键相比,C-C键的键离解能受苯环上取代基的影响很小,而烷烃基上的取代基对C-C键的键离解能有较大的影响,C-C键的键离解能和键长之间存在较强的线性关系,C-C键的键长越长,其键离解能越小。
摘要:
为提高含铁催化剂的脱氢活性,采用浸渍法和一步沉淀法制备了Fe、Al和Zr含量相同的F4AZ10-imp和F4AZ10-pre催化剂,在550 ℃考察了其在乙苯CO2氧化脱氢制苯乙烯反应过程中的催化性能,并结合XRD、N2-吸附、NH3-TPD、CO2-TPD和H2-TPR等表征手段对催化剂进行了分析。结果表明,与浸渍法相比,一步沉淀法制备的催化剂更有利于活性组分Fe2O3在催化剂表面的分散及反应物CO2的转化。
摘要:
合成一种Brønsted酸性离子液体[BPY]HSO4,采用红外光谱和核磁共振对其进行表征。以[BPY]HSO4为催化剂,对FCC汽油进行烷基化脱硫,考察反应温度、反应时间和剂油质量比对脱硫效果的影响及脱硫前后FCC汽油性质的变化,并对[BPY]HSO4进行了再生。结果表明,在反应温度为65 ℃、反应时间为90 min和剂油质量比为0.09的条件下,FCC汽油的硫含量从580.0 μg/g降至6.4 μg/g,脱硫率为98.90%,满足中国国Ⅴ车用汽油硫含量标准(<10 μg/g);脱硫前后硫分布变化表明,在[BPY]HSO4的催化作用下,前170 ℃馏分油中硫化物大部分转移到后170 ℃重馏分中,重馏分中硫化物可采用加氢方法进行脱除;PONA组成变化表明,烷基化脱硫过程对FCC汽油的烃类组成影响较小,且脱硫前后辛烷值变化不大;[BPY]HSO4经萃取再生后可循环使用。
摘要:
以嫁接法制备的Al-SBA-15为载体,醋酸锰为活性组分前驱体,通过浸渍法制备Mn/Al-SBA-15吸附剂。利用X射线衍射(XRD)、N2吸附-脱附、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、吡啶-原位傅里叶变换红外(Py-FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段对吸附剂进行分析,以模拟汽油中噻吩的脱除反应为模型反应考察了吸附剂的吸附性能,确定了吸附剂的最佳Al/Si物质的量比,并结合表征结果对吸附剂脱硫过程进行机理探讨,最后研究了吸附剂的再生性能。实验结果表明,当Al/Si(mol ratio)为1:45时,吸附剂脱硫性能最高;吸附剂主要通过酸碱作用吸附噻吩分子;Al的引入提高了吸附剂的结构稳定性,从而提高了吸附剂的再生性能。
摘要:
以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸乙酯(TEOS)为硅源,硝酸铈为铈源,采用水热法合成了杂原子介孔分子筛Ce-MCM-41。XRD和FT-IR表征结果表明,当加入的Ce/Si物质的量比小于0.04时合成了规整有序的介孔结构,并将Ce原子引入到MCM-41骨架中。N2吸附-脱附测试获得MCM-41和Ce-MCM-41(Ce/Si物质的量比为0.04)的平均孔径分别为2.82和2.46 nm,孔容分别为0.762 1和 0.689 4 m3/g,BET比表面积分别为986.42和756.8 m2/g。NH3-TPD表征结果表明,Ce-MCM-41的酸性要明显强于MCM-41,但两种分子筛的酸性均较弱。利用合成的MCM-41和Ce-MCM-41吸附脱除甲硫醚浓度为58 μg(甲硫醚)/g的甲硫醚/氮气混合气中的甲硫醚。甲硫醚分子尺寸的模拟结果为0.464 8 nm,可以很容易地进入分子筛的介孔孔道中。由于Ce-MCM-41分子筛具有较多的酸量,其硫吸附容量7.52 mg(S)/g明显高于MCM-41的4.57 mg(S)/g。MCM-41和Ce-MCM-41都具有较好的再生性能,再生3次后硫吸附容量仍可恢复到初始容量的80%,分别为3.52和 5.86 mg(S)/g。
摘要:
用Na2CO3、TPAOH和TPA+/CO32-混合碱分别处理HZSM-5分子筛,采用FT-IR、XRD、XRF、N2吸附脱附、SEM、NH3-TPD及Py-FTIR表征手段对各类碱处理前后的HZSM-5分子筛进行表征。结果表明,3种类型的碱处理HZSM-5分子筛后,均能形成微孔-介孔多级孔道的HZSM-5(A)催化剂,并能调变催化剂的酸性,其中,TPA+/CO32-混合碱处理得到的HZSM-5(TPA+/CO32-)催化剂,比表面积最大,介孔数量最多。在小型固定床反应器上,考察了HZSM-5和HZSM-5(A)催化剂的噻吩烷基化性能,结果表明,HZSM-5(TPA+/CO32-)催化剂因为具有适当的多级孔孔道和较多的B酸中心而表现出较高的噻吩转化率和1-己烯对噻吩的选择性。
摘要:
采用浸渍法制备了NiO/ZnO-Al2O3吸附剂,在固定床装置上对模拟焦炉气中的COS进行吸附脱除,并采用XRD和压汞仪对吸附剂进行了表征。实验结果表明,吸附反应适宜的工艺条件为350 ℃、0.40 MPa、空速500~1 000 h-1,在此条件下吸附剂可将焦炉气中的COS从320~450 mg/m3降低至0.5 mg/m3,烯烃的体积分数从2.3%~4.5%降为0,其他组分含量不变,吸附剂穿透硫容为17.18%。吸附剂的再生实验表明,吸附剂再生前后晶形、孔结构及硫容变化不大,吸附剂具有较好的再生性能。通过实验总结出脱硫过程为COS首先吸附在还原态Ni原子上,在Ni作用下COS中S-C断裂生成NiS,然后生成H2S,H2S与ZnO反应生成ZnS。
摘要:
利用自制As2O3连续发生装置,在固定床反应器上研究了金属氧化物CaO、Fe2O3、Al2O3对煤燃烧高温烟气中气相砷的吸附特性。600~900 ℃温度的吸附实验结果表明,金属氧化物CaO、Fe2O3吸附剂对气相As2O3的吸附以化学吸附为主,随着吸附温度的升高,吸附量与吸附效率逐渐减小;3种金属氧化物的气相固砷能力依次为Fe2O3 >CaO >Al2O3;研究了气相砷浓度对吸附剂固砷量的影响特性,当气相砷体积浓度在4.5×10-6~13.5×10-6变化时,不会有吸附饱和的现象发生,当吸附剂种类一定时,吸附效率仅与吸附温度有关,对于不同气相砷浓度保持相同的吸附温度可以获得相同的吸附效率。
摘要:
采用硬模板法制得CeM-HT(M=Cu、Mn、Fe和Co)复合氧化物催化剂,借助XRD、BET、O2-TPD和H2-TPR研究了催化剂的物理化学性质,通过甲苯催化燃烧探针反应评价了催化剂的催化性能。结果表明,CuO、MnOx、FeOx和Co3O4能溶入CeO2晶格形成Ce-O-Cu、Ce-O-Mn、Ce-O-Fe和Ce-O-Co固溶体,Cu和Mn离子的溶入导致CeO2晶格发生了较大程度的晶格畸变,Fe和Co离子对CeO2晶格的影响较小,且在CeCo-HT氧化物催化剂中还存在微量晶相Co3O4。所制得的CeM-HT氧化物催化剂表现出了优越的甲苯催化燃烧性能,在反应温度为300、270、260和230 ℃时,CeFe-HT、CeCo-HT、CeMn-HT和CeCu-HT氧化物催化剂上甲苯的催化燃烧转化率分别达93.7%、95.0%、96.5%和95.0%以上。Ce基复合氧化物催化剂的甲苯催化燃烧活性顺序与其氧脱附性能、储氧性能和可还原性能具有正相关性,遵从顺序为CeCu-HT > CeMn-HT > CeCo-HT > CeFe-HT。
摘要:
在单批次进料固定床上,基于赤铁矿载氧体,研究了还原反应阶段反应温度和水蒸气量对谷壳的氮氧化物释放特性的影响。研究表明,碳转化率随反应温度升高而增加,但随水蒸气量呈先增加后下降,并在水蒸气量为1.0 g/min时达到最大值。在实验条件下,还原阶段未检测到NO2。随着反应温度由750 ℃升高到900 ℃,NO的生成率增加,而N2O的生成率先增加后降低,在850 ℃时达到最大值。水蒸气量由0.5 g/min升高到2.0 g/min,N2O和NO的生成率均增加,且NO增加速率高于N2O。在反应后的载氧体中,检测到KAlSi3O8存在,表明载氧体与生物质中的K元素发生反应。
摘要:
以MgO为载体,采用球磨法制备了Ce-Fe-Zr-O/MgO粉末状氧载体,进而采用挤压成型法制备了整体型氧载体。研究了两种氧载体化学链部分氧化甲烷制合成气的性能,并通过XRD、H2-TPR对氧载体进行表征。结果表明,粉末状氧载体中的储氧组分以Ce-Fe-Zr-O固溶体形式存在,而整体型氧载体的制备过程会导致Zr、Fe游离氧化物的形成。粉末状氧载体和整体型氧载体上均存在表面晶格氧和体相晶格氧,其中,体相晶格氧具有高选择性氧化甲烷的性能,可以将甲烷转化成CO和H2。粉末状氧载体与甲烷反应活性较高,但其存在高含量的表面氧,易导致甲烷的完全氧化。整体型氧载体上体相晶格氧占据优势,可将甲烷选择性氧化为CO和H2。氧化还原循环实验表明,粉末状氧载体在还原反应发生短时间内容易引起甲烷裂解导致产物气中的H2/CO物质的量比显著大于2.0,同时产生大量积炭,制约了其循环性能。而整体型氧载体经10次循环实验后,全程反应过程中合成气H2/CO物质的量比一直维持在2.0附近,显示了较高的循环稳定性能。
摘要:
制备了导电高分子聚苯胺与活性炭的复合载体(PAnC),用PAnC作为载体制备的钯催化剂性能优于单独活性炭作为载体制备的催化剂。此外掺杂十二烷基磺酸钠制备的聚苯胺碳载体(PAnC-S)具有比PAnC更低的电荷传递电阻,10~25 nm的介孔数量明显增加,比表面积增大到94.9 m2/g。PAnC-S与PAnC粒径均匀,粒径均在30 nm左右。以PAnC-S和 PAnC为载体制备的钯催化剂比活性炭作载体制备的钯催化剂具有更大的电化学比表面积,分别为84.7和62.6 m2/g。对甲酸的氧化具有更高的电化学活性和稳定性。
