摘要: 利用ASE 350型超声快速溶剂抽提仪,在高温高压下对神华长焰煤(SH)进行二硫化碳/N-甲基吡咯烷酮(CS2 /NMP)混合溶剂抽提,抽提率约为25%(质量分数)。将得到的抽提残渣(SHC)进行钌离子催化氧化(RICO)降解反应,并对产物进行了离子色谱(IC)检测和以四甲基氢氧化铵(TMAH,25%甲醇溶液)为衍生化试剂的热辅助-在线甲酯化后的气质联用仪(GC-MS)检测分析。结果表明,神华长焰煤大分子结构中含有C2~28 烷基侧链,C2~22 的连接芳环的烷基桥链,有相对较多的醚键链接的芳环结构存在,芳环缩合程度相对较低(主要以含有2~4个苯环的共轭结构为主),有较多的醚键链接的芳环结构及羟基(-OH)、羰基(=C=O)和甲氧基(-OCH3 )等形式含氧基团以及含硫和氮等杂原子化合物的存在。
摘要: 利用自制的铜基球形甲烷催化燃烧催化剂,在小型流化床反应器中对模拟含氧煤层气进行了流化床催化燃烧脱氧的实验研究,考察了床层温度、催化剂粒径、空速对脱氧效率和CO2 选择性的影响。结果表明,较高的反应床层温度使催化剂活性增强,进而提高催化脱氧效率。床层温度在450 ℃以上,脱氧效率可稳定保持在95%以上。较小的催化剂粒径降低了内扩散阻力对催化反应的影响,提高催化反应的CO2 选择性。床层温度在450 ℃以下时,降低空速可提高氧气转化率,但温度高于450 ℃时,脱氧反应速率加快,空速变化对脱氧效率影响不明显。此外,通过调节CH4 /Air比例模拟不同含氧量的煤层气,考察流化床反应器及催化剂对含氧煤层气中O2 浓度变化的适应性。模拟含氧煤层气中氧气体积分数在5%~15%,该催化剂均表现出高的脱氧活性和选择性,反应器出口气体中氧气体积分数低于0.2%,CO2 选择性高于98%。
摘要: This work studies the amount of gaseous and particle emissions and deposits on heat exchanger surfaces in a boiler fired with commercially available pellets and with pellets primed with magnesium oxide and magnesium hydroxide. The combustion experiments were performed on a residential boiler of 20 kW. Substrates placed in the heat exchanger was analysed with SEM-EDX-mapping to evaluate the chemical composition of the deposits. The results show that particle emissions (PM 2.5) using the additives increased by about 50% and the mass of the deposits in the flue gas heat exchanger (excluding loose fly ash) increased by about 25% compared to the combustion of pellets without additives. The amount of additives was found to be eight times higher than the amount of the main alkali metals potassium (K) and sodium (Na) which leads to the assumption that the additives were overdosed and therefore caused the problems reported. The SEM analysis of the substrates placed in the flue gas heat exchanger indicate that the deposits of sodium (Na), potassium (K), chlorine (Cl) and sulphur (S) decrease using the additives. If this was due to the expected chemical reactions or due to the loose fly ash covering the substrates after the test, could not be determined in this study.
摘要: 采用高分辨率电感耦合等离子质谱(HR-ICP-MS)技术测定辰溪晚二叠世高有机硫(7.75%)煤中的稀土元素(REEs)。辰溪煤中∑REE变化较大,从38.84 μg/g至305.85 μg/g,加权平均值为104.57 μg/g,高于世界煤均值,与中国煤相近。辰溪煤中有明显的Ce负异常(δ Ce=0.74~0.84)和Eu的负异常(δ Eu=0.55~0.69)。煤层剖面上稀土元素含量和分布模式的变化反映了成煤环境的波动,从底板到顶板陆源物质的影响减弱,而海水的影响增强。沉积环境的阶段性变化是导致剖面上下有机硫与黄铁矿硫比值相差悬殊的原因。辰溪煤中稀土元素与铁呈现了显著的正相关性(n =11,r =0.95),说明其物质来源和富集条件有一定相似性,即陆源物质和海水共同影响的结果。稀土元素的分布模式以及∑REE与灰分、Si、Al的相关性说明了其主要来源于陆源物质;辰溪煤中δ Ce与δ Eu在剖面上变化很小,说明海水对煤中的稀土元素存在重新改造的作用。
摘要: 利用快速升温固定床进行了霍林河褐煤在CO气氛下快速热解反应行为的研究,考察了热解半焦的产率、性质和气体产物的分布特点。半焦的红外光谱图、元素含量和表面结构性质分析表明,CO参与并改变了褐煤的热解行为。与N2 气氛相比,热解温度低于600 ℃时,带孤对电子的极性CO容易诱发半焦结构中芳香环的开裂,侧链、醚键和脂肪链的断裂,促进小分子片段和自由基的生成,自由基稳定了煤热解生成的碎片,导致挥发分的生成和逸出量增加,H2 、CH4 、CO和CO2 的产率增大,半焦产率降低,半焦的比表面积和孔容增大。热解温度高于700 ℃时,CO的歧化反应程度增大,产生的积碳附着于半焦的表面,阻塞了孔道,导致半焦的比表面积和孔容减小,从而抑制了CO在半焦孔隙结构内部的扩散,限制了CO与煤中有机大分子结构的接触和反应,导致H2 、CH4 和CO产率减小,而CO2 产率因CO歧化反应而增大。
摘要: 在热重分析仪上对小龙潭煤焦、府谷煤焦和晋城煤焦水蒸气气化过程进行了研究。使用收缩核模型、混合模型和随机孔模型模拟了三种煤焦水蒸气气化反应过程。结果表明,混合模型总体上模拟效果最好,收缩核模型和随机孔模型对低变质程度的小龙潭煤焦气化过程模拟效果不佳,但是适用于模拟另外两种煤阶较高的煤焦气化过程。求解了三种模型的动力学参数,并分析了不同模型参数出现差异的原因。同时,采用敏感性分析法定量研究了模型中的参数发生偏差时引起模型误差的大小,并通过比较发现反应速率常数k 为敏感性因素,而混合模型中反应级数n 和随机孔模型中孔结构参数ψ 为非敏感性因素。
摘要: 利用不同煤种的煤和生物油制备了不同浓度的生物油煤浆,考察了生物油煤浆的成浆浓度、表观黏度、流变特性和稳定性。结果表明,生物油煤浆是具有一定屈服应力的非牛顿流体,其流变特性可用宾汉姆方程来描述;生物油煤浆的屈服应力和表观黏度都随着固体浓度的增加而增大;随着剪切速率的增加,生物油煤浆的表观黏度减小;四种煤中,无烟煤的成浆浓度最高,可达42%,其含碳量高达49%,相当于同种煤制成的74%的水煤浆含量。烟煤次之,褐煤最低;生物油与煤粉之间能够形成絮凝性的大分子网络结构,使得生物油煤浆存在屈服应力并能够保持良好的静态稳定性,4.0~5.0 d天没有软沉淀产生,数月没有硬沉淀产生。
摘要: 以Ni-Co-Pd/γ-Al2 O3 为催化剂,在固定床反应器中研究了小球藻热裂解油的催化加氢精制。在较低加氢压力(2×106 Pa)下考察了加氢温度和氢油比(体积比)对精制生物油的含水率、热值、运动黏度和十六烷值等参数的影响,并对加氢前后油品进行了元素分析和GC-MS分析。结果表明,在2×106 Pa压力下,氢油比为120:1,温度为300 ℃时,精制油收率达89.6%,热值和十六烷值较加氢前分别增加了17.94%和71.2%,黏度下降66.32%。元素分析和GC-MS分析表明,精制生物油的H/C原子比由1.55提高至1.97,氧、氮、硫含量明显降低,脱氧率达到80.46%。精制油中的有机酸、酯、酮、醛的含量明显降低,烷烃和醇醚含量明显增加。
摘要: 采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、气相色谱-质谱等手段,研究了辽河常压渣油中的含氮化合物在悬浮床加氢反应过程中的转化规律。研究表明,辽河常压渣油轻蜡油(350~400 ℃)中的碱性含氮化合物主要为喹啉类,还有一部分吡啶类及吖啶类,非碱性含氮化合物主要为C1~5 咔唑和吲哚类。重蜡油(400~450 ℃)中含氮化合物主要是吖啶及吡啶类物质。辽河常压渣油加氢反应后的轻蜡油馏分中碱性含氮化合物主要是C1~7 喹啉和苯并喹啉类物质,以及C1~2 吖啶类物质,非碱性含氮化合物主要是C2 、C3 、C7 -吲哚。在反应后的重蜡油馏分中含氮化合物主要为吖啶类和咔唑类物质。喹啉类物质在反应前后常压渣油馏分中的含量随着沸点升高而降低,且加氢反应后常渣中的喹啉类物质浓度高于加氢反应前。在悬浮床加氢反应过程中,含氮杂环化合物减少,部分非碱性含氮化合物向碱性含氮化合物转化。
摘要: 考察了水热与碱联合处理过程中两者的先后顺序对ZSM-5分子筛酸性和孔结构的影响,并与单独的水热和碱处理进行了比较。结果表明,水热后的碱处理对ZSM-5分子筛具有骨架脱硅、骨架补铝和清除非骨架铝物种三重作用,而碱处理后的水热处理具有骨架脱铝和部分骨架稳定化双重作用。与先水热处理再碱处理相比,先碱处理后的水热处理在优化分子筛酸性和产生介孔方面更加有效。基于水热-碱联合处理的HZSM-5分子筛所制备的催化剂对催化裂化汽油的加氢改质表现出适中的异构化活性、较高的烯烃芳构化活性以及最高的稳定性。
摘要: 采用预置晶种法合成了含铁的微孔EU-1/ZSM-5复合分子筛,并采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重-微分热重(TG-DTG)、N2 吸附-脱附、紫外-可见吸收光谱(UV-vis DRS)、X射线吸收精细结构(XAFS)等手段进行了表征。结果表明,复合分子筛具有EU-1和ZSM-5的特征衍射峰,是两种晶相相互作用的分子分散晶相材料,微孔孔径较Fe-EU-1分子筛有所增大。随原始溶胶中铁的质量分数增加,复合分子筛具有的23.09°和23.94°处的特征衍射峰逐渐向低角度方向偏移;紫外-可见漫反射谱图中在220~245 nm出现了宽的吸收谱带;XAFS表征表明,1s →3d 电子跃迁的弱吸收峰逐渐增强,同时在吸收边顶部出现的1s →4p 吸收峰逐渐由宽变窄。合成工艺的最佳条件为,原始溶胶中铁的质量分数为0.075%~0.15%,晶种添加比例为15.0%~21.0%,晶种SiO2 /Al2 O3 物质的量比为50~60。
摘要: 苯并噻吩类硫化物的脱除是燃油实现深度脱硫的关键。实验研究了典型的金属有机骨架材料MOF-5吸附苯并噻吩性能。结果表明,MOF-5对模型油中苯并噻吩的吸附动力学过程满足拟二级动力学模型。Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich (D-R) 三种等温吸附模型均可较好地描述MOF-5对苯并噻吩的等温吸附行为 (Freundlich>D-R>Langmuir)。热力学参数表明,MOF-5对苯并噻吩的吸附是自发的吸热吸附过程。
摘要: 以122型弱酸性酚醛系阳离子交换树脂为炭前驱体,经过Cu2+ 交换、炭化和CO2 活化等过程制备得到负载金属铜的球形活性炭,对其进行了SEM、XRD、AAS和BET表征,采用动态吸附实验研究了其对模拟汽油中噻吩类硫化物的吸附性能,并且考察了甲苯和环己烯对其吸附性能的影响,对吸附脱硫机理进行了初步研究。结果表明,载铜球形活性炭上Cu以单质形态存在,并主要与硫原子产生配位作用,提高了对噻吩类硫化物的吸附性能,对噻吩(T)、3-甲基噻吩(MT)、2,5-二甲基噻吩(DMT)和苯并噻吩(BT)的饱和硫容依次为0.938、1.230、1.581和3.744 mg/g,吸附选择性依次为T < MT < DMT < BT。模拟汽油中加入甲苯和环己烯后,饱和硫容分别下降了77%和56%,这是甲苯和环己烯通过π电子与Cu发生作用,从而与硫化物产生竞争吸附导致的。
摘要: 采用改进的共沉淀法制备铈钴镧复合氧化物(Ce-Co-La-O)载体,等体积浸渍负载活性组分Cu,制得铜基铈钴镧复合氧化物(Cu/Ce-Co-La-O)催化剂。考察该催化剂在富氧条件下对C3 H6 选择性还原NO反应(C3 H6 -SCR)的催化性能,并且利用BET、XRD、H2 -TPR、Py-IR、TG和SEM等方法,研究催化剂结构与性能的关系。实验结果表明,Co能显著增加B(Brφnsted)酸的酸量并有效提高还原能力;La能进一步增加B酸的酸量并明显提高热稳定性;Ce-Co-La-O能够形成固溶体结构,发生良好的相互协同作用。因此,Cu/Ce-Co-La-O催化剂具有良好的低温催化活性和热稳定性,最佳催化活性温度为250 ℃,NO转化率高达81.6%,600 ℃时NO转化率仍可达52.5%。
摘要: 以麦秆和稻壳生物质为研究对象,在不同的热解温度、热解速率以及蒸汽活化温度条件下制备了生物质焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测定生物质焦的比表面积和孔隙结构参数。利用固定床吸附装置,研究了热解温度、热解速率、活化温度和模拟烟气中SO2 和NO浓度等因素对生物质焦吸附SO2 和NO性能的影响。结果表明,蒸汽活化可以显著提高生物质焦的BET比表面积、D-R比表面积、D-R微孔容积和总孔容,降低其平均孔径,并显著增加蒸汽活化生物质焦对SO2 与NO吸附的起始穿透时间和吸附量。快速热解下制得的蒸汽活化焦对SO2 和NO的吸附效果优于慢速热解,热解温度为873 K的蒸汽活化焦的吸附性能明显好于热解温度为673与1 073 K的蒸汽活化焦。在973~1 173 K下,随着蒸汽活化温度的提高,蒸汽活化生物质焦对SO2 和NO的吸附量呈现先上升后下降的趋势。随着模拟烟气中SO2 与NO浓度的降低,蒸汽活化生物质焦对SO2 与NO吸附的起始穿透时间延长,但相应的SO2 和NO吸附量下降。在873 K、快速热解和1 073 K条件下制得的蒸汽活化麦秆焦对SO2 和NO吸附量最大,其值分别为109.02和21.77 mg/g。
摘要: 采用滴管炉反应器,针对钙基粉体对分解炉环境下SNCR反应的影响进行了研究。考察了NH3 和尿素两种还原剂对不同温度(600~1 100 ℃)、氨氮比(0.5~2.0)和氧浓度(0.5%~5.0%)下SNCR反应的影响。实验结果表明,生料、CaO和CaCO3 三种粉体都对分解炉条件下两种还原剂的SNCR反应均有抑制作用,低温下粉体的抑制作用较为明显,高温下粉体的抑制逐渐减弱。低温下生料的抑制作用强于CaCO3 和CaO,主要是生料中活性杂质的催化作用;高温下CaO的抑制作用最强,之后是CaCO3 和生料。随着氨氮比的增加,SNCR脱硝效率增强,粉体对脱硝效率的抑制程度基本不变。生料的最佳脱硝氧浓度为1%,而CaCO3 和CaO的最佳脱硝氧浓度为2%。有粉体存在下的SNCR反应特性是气相脱硝反应与还原剂气固催化氧化反应竞争的结果。
