摘要: 以胜利褐煤为研究对象,利用XRF、FT-IR等手段,采用灰分、pH值、不同相对蒸气压下的复吸水含量等参数,研究了Ca2+ 的离子效应对褐煤在不同相对蒸气压下复吸水含量的影响。研究结果表明,煤中Ca2+ 的负载量随用于交换的钙离子溶液浓度的增大而增加。煤中Ca2+ 的负载量对煤样的平衡复吸水含量影响较大,Ca2+ 负载量越大,煤样的平衡复吸水含量越大。相对蒸气压高于92%平衡复吸水含量的主要控制因素为游离水分子与游离水分子之间的相互作用力。相对蒸气压在11%~92%平衡复吸水含量的主要控制因素为金属水簇Ca+ (H2 O)n
摘要: 通过酸洗脱灰及腐殖酸提取等方法对伊敏褐煤进行处理,并应用ICP-MS对处理前后的样品进行了稀土元素测定。在对脱灰前后稀土元素与灰分和C、H、O等有机组成元素的相关性以及稀土元素在腐殖酸中的赋存特征分析的基础上,认为煤中稀土元素-有机质相互作用受煤化作用过程中的脱氧、脱氢和增碳作用控制。稀土与煤中各类官能团相互作用形成四类有机态稀土元素复合物,第一类是与被烷基侧链高度取代的芳香结构单元形成的复合物;第二类是与氢化芳香结构单元形成的复合物;第三类是与低取代度的芳香结构单元形成的复合物;第四类是与含氧官能团作用形成的复合物,后两类的稳定性差。这些有机态稀土元素复合物的稳定性在总体受镧系收缩效应控制的基础上,还受稀土元素化学价态的影响;重稀土与有机质形成的有机态稀土元素复合物的稳定性大于轻稀土。轻稀土在原煤中和腐殖酸的结合不稳定,且具有与镧系收缩相反的效应;轻稀土在脱灰煤中和腐殖酸的结合,与中稀土、重稀土在原煤和脱灰煤中腐殖酸结合规律相同,都体现了良好的镧系收缩效应。
摘要: 对比研究了热态半焦(原位热解半焦)和冷态半焦(热解后温度降至常温的半焦)对煤焦油的催化裂解特性。结果表明,相同条件下,热态煤半焦比冷态煤半焦具有更高的催化裂解焦油能力。当裂解温度为1 100 ℃,热解气体在热态半焦层中的停留时间为1.2 s时,催化裂解后燃气中焦油含量可降至100 mg/m3 。BET分析结果表明,热态半焦比冷态半焦具有更大的比表面积和更发达的微孔结构。同时,在不可避免经历相对明显的高温过程中,冷态半焦的碳微晶结构有序度增加,进而导致其活性有所降低。随着气体停留时间的延长或催化裂解温度的提高,燃气中焦油含量迅速降低,但热态半焦与冷态半焦催化裂解焦油的活性差异也变小。半焦催化裂解焦油后,活性明显降低,但使这种半焦与水蒸气发生部分气化反应后,其活性基本得到恢复。
摘要: 对天津市某电厂循环流化床(CFB)锅炉燃用的原煤及燃烧产物底灰、飞灰、细飞灰(≤50 μm)进行痕量元素含量的测定,分析了Be、Zn、Hg、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、As、Se、Cd、Pb 13种痕量元素在燃烧过程中的迁移行为,揭示了痕量元素在CFB锅炉中的分配、富集特性。结果表明,CFB锅炉中,较低的炉温对于痕量元素的迁移富集产生了较大的影响。由相对富集系数得知,Be、V、Co、Se在底灰中耗散,在飞灰中富集,Zn、Mn倾向于在底灰中富集,元素Cd、Pb、Ni、Cu挥发性较强,在底灰和飞灰中均是耗散。As受钙氧化物影响,挥发性表现并不明显。Hg在底灰和飞灰中相对富集系数均很低,表明Hg在整个燃烧过程中以气态形式排放;Hg、As、Se、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Pb均有向小颗粒物中富集的趋势。根据相对富集系数以及研究的13种元素在低温CFB锅炉中的迁移行为,将这些元素分为三类:A类(E R <0.1),主要是以气态形式排放元素Hg;B类(0.1<E R ≤0.85),较易挥发元素As、Be、Ni、Cu、Se、Cd、Pb、Co、V;C类(E R >0.85),主要残留在固体产物中元素Zn、Mn、Cr。
摘要: 采用机械混合法制备了铜基载氧体,利用两段式管式炉反应平台和磁悬浮热重分析仪分别研究了铜基载氧体与石墨、可燃固体废弃物典型组分及可燃固体废弃物热解气模型物CH4 的化学链燃烧特性。结果表明,机械混合法制备的Cu80Si950载氧体强度高,具有良好的转化率和循环稳定性,是实现可燃固体废弃物化学链燃烧的一种比较理想的载氧体。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和颗粒强度测定仪对各个反应阶段载氧体进行分析。结果表明,Cu80Si950载氧体参与反应后表面结构发生巨大改变,机械强度骤降。多次循环之后载氧体结构趋于规则均匀化,形成类似球棒形状的大孔隙率结构,强度保持不变,使得载氧体在长时间使用过程中反应性能得以维持。
摘要: 以委内瑞拉减压渣油为原料,在高压反应釜内考察了反应温度425 ℃时不同反应时间下常规热转化与供氢热转化反应前后沥青质的平均相对分子质量、元素组成、氢类型分布及其平均结构参数变化。结果表明,与常规热转化相比,反应时间相同时,供氢热转化过程所得残渣油沥青质平均相对分子质量较低,S/C原子比较低,而H/C原子比及活泼性氢量较高。供氢剂能够在热转化过程中降低残渣油沥青质的芳碳率,提高其环烷碳率及环烷环与芳香环的比值,从而延缓其相分离及生焦过程。
摘要: 提出了一种利用果糖低温快速热解制备5-羟甲基糠醛(HMF)并联产糠醛(FF)副产物的方法。通过Py-GC/MS(快速热解-气相色谱/质谱联用)实验,研究果糖快速热解的产物分布特性以及温度对HMF生成的影响。结果表明,HMF是果糖低温快速热解的最主要产物,在350 ℃下可获得最大产率,在250 ℃下可获得最高纯度,相对峰面积含量高达81.2%。此外,通过密度泛函理论计算,研究果糖热解形成HMF的五条可能反应途径。计算结果表明,果糖热解形成HMF的能量最优途径为路径1,即果糖首先发生C2位羟基与C1位氢的脱水,再发生C3位羟基与C1位羟基氢的脱水,最后发生C4位羟基与C5位氢的脱水而形成HMF。
摘要: Dimethyl ether (DME) is amongst one of the most promising alternative, renewable and clean fuels being considered as a future energy carrier. In this study, the comparative catalytic performance of the halogenated γ-Al2 O3 prepared from two halogen precursors (ammonium chloride and ammonium fluoride) is presented. The impact of ultrasonic irradiation was evaluated in order to optimize both the halogen precursor for the production of DME from methanol in a fixed bed reactor. The catalysts were characterized by SEM, XRD, BET and NH3 -TPD. Under reaction conditions where the temperature ranged from 200 to 400 ℃ with a WHSV =15.9 h-1 was found that the halogenated catalysts showed higher activity at all reaction temperatures. However, the halogenated alumina catalysts prepared under the effect of ultrasonic irradiation showed higher performance of γ-Al2 O3 for DME formation. The chlorinated γ-Al2 O3 catalysts showed a higher activity and selectivity for DME production than fluorinated versions.
摘要: 以不同比例的γ-Al2 O3 和Y型分子筛为混合载体制备NiW/Al2 O3 -Y催化剂,采用N2 低温吸附、XRD、H2 -TPR 和 NH3 -TPD对其进行表征,并在固定床上通过甲酚-萘溶液的加氢处理反应对催化剂活性进行评价。结果表明,催化剂均具有良好的加氢脱氧及加氢饱和性能,异构化及裂化产物随分子筛含量的增加而增加,催化剂酸性增加更有利于萘加氢产物中反式十氢萘的生成。以较佳催化剂对低温煤焦油馏分进行加氢处理,采用GC-MS和元素分析等对油品进行分析。原料中绝大部分酚类化合物及双环芳烃转化为茚、环烷烃和氢化芳烃等化合物,同时明显降低了杂原子尤其是硫和氧的含量。
摘要: 通过固定床吸附实验考察了吸附剂的粒径、空速与浓度及床层温度等操作参数对苯中噻吩吸附的影响。结果表明,上述因素分别通过改变内、外扩散过程的传质阻力以及其物理吸附行为来影响噻吩的脱除。最佳的参数是,吸附剂粒径为0.2~0.3 mm,空速为0.85 h-1 ,床层温度为室温。在此条件下,CeY吸附剂能将噻吩浓度为500 mg/L苯溶液中的噻吩完全脱除,其噻吩的穿透时间和吸附量可达400 min和4.61 mg/g以上。
摘要: 通过热分解法制备Cu模型催化剂,然后经浸渍制备ZrO2 /Cu催化剂,采用SEM、XPS考察了催化剂表面形态和组成,并采用in-situ Raman考察了催化剂在还原和吸附CO和水的过程中随时间的变化。结果表明,还原前Cu催化剂表面主要存在CuO物种,而在ZrO2 /Cu表面,除了CuO物种,还存在着大量的表面羟基物种。ZrO2 /Cu相对Cu更加容易还原为Cu0 ,同时,ZrO2 在催化剂表面聚集形成絮状态,而Cu催化剂还原后主要形成Cu2 O物种。Cu催化剂表面吸附CO后,除了形成Cu-CO外,Cu2 O物种均会迅速消失形成CO2 。Cu催化剂对水的作用比较弱,但是ZrO2 /Cu催化剂和水作用较强,并且通过Cu-OH中间物形成Cu2 O物种。
摘要: 在氙灯模拟的太阳光聚光反应系统上,以K2 CO3 作为催化剂进行了700~720 ℃条件下的水-碳低温催化制氢实验。结果表明,催化作用下的产氢速率是未添加催化剂时的10倍,催化剂添加量在10%~20%时反应产氢率没有本质的区别。具体分析了K2 CO3 催化水-碳制氢反应的氧转移机理,并用该机理对反应产物中出现的氢、氧不平衡现象做出了解释。实验中,光能转换化为化学能的效率达到13.12%,优于光伏法制氢效率10.85%。最后对进一步提高能量转换效率提出了可参考的思路。
摘要: 以制得的纳米Fe3 O4 颗粒作为载体,用还原法将还原出的Au与Pt分别负载到Fe3 O4 颗粒表面,制得纳米Pt/Au/Fe3 O4 复合材料。对Pt/Au/Fe3 O4 进行紫外可见光吸收光谱、透射电子显微镜、X射线衍射及光电子能谱等物理表征,结果表明,Au与Pt均匀地沉积到了Fe3 O4 纳米颗粒表面。对纳米Pt/Au/Fe3 O4 复合材料进行循环伏安扫描,当H2 PtCl6 的加入量达到8 mL时,Pt/Au/Fe3 O4 催化性能最佳;正扫电流峰ip 与扫描速率的平方根v 1/2 线性相关,Pt/Au/Fe3 O4 催化氧化甲醇的过程受扩散控制;对催化剂进行201次循环伏安扫描,催化剂仍然能保持较好的催化性能且稳定性良好。因此,所合成催化剂Pt/Au/Fe3 O4 是一种具有良好化学稳定性的阳极催化剂材料。
摘要: 以Al2 O3 /堇青石蜂窝陶瓷为载体,氧化锰八面体分子筛(OMS-2)为活性组分,采用涂覆法制备了系列整体式催化剂。考察了黏合剂种类和活性组分涂覆次数对二甲醚(DME)催化燃烧性能的影响,并对催化剂进行XRD、BET、SEM、H2 -TPR、O2 -TPD等表征。结果表明,以甲氧基聚乙二醇为黏合剂经一次涂覆制备的整体式催化剂的性能最佳,活性组分OMS-2以相互交织的簇体均匀分布在载体上,并与Al2 O3 之间存在较强的相互作用。涂层的添加有效增加了催化剂的比表面积,提高了催化剂的性能,最佳催化活性t 90 为257 ℃。
摘要: 采用二次嫁接法制备了一系列氨基修饰的SBA-15二氧化碳(CO2 )吸附剂,利用XRD、BET、热重、元素分析、电镜、红外等表征手段对吸附剂进行了表征,并通过固定床测量穿透曲线的方法研究了其CO2 吸附性能,分别考察了不同制备途径和不同有机胺类型等因素对吸附剂结构以及其CO2 吸附性能的影响,同时,还通过多次吸脱附实验考察了吸附剂循环吸脱附的稳定性。结果表明,超声法所制备的聚乙烯亚胺(PEI)嫁接的吸附剂具有最优的CO2 吸附性能,在CO2 分压为10 kPa,反应温度为25 ℃时,吸附量达到1.72 mmol/g;进行多次循环吸脱附实验后,吸附量未见明显降低,表明吸附剂具有稳定的循环吸附性能。
摘要: 在程序控温电加热水平陶瓷管反应器中,在300~1 050 ℃,对N2 气氛中甲烷在氧化铁(充分氧化后的铁丝网卷)表面还原NO的特性进行了实验研究,测试了NO脱除效率、CO生成量以及反应后铁样品表面组分和微观状态的变化特点,分析了甲烷在氧化铁表面还原NO的反应机理。在此基础上,在1 000 ℃时,对模拟烟气条件下甲烷在氧化铁表面还原NO的持久性进行了实验研究。结果表明,甲烷在氧化铁表面能够高效地还原NO。在N2 气氛下,在850 ℃以上达到100%的NO脱除效率。在模拟烟气中,甲烷在氧化铁表面脱除NO的能力具有很好的持久性。实验结果表明,在1 000 ℃时,采用由体积分数为2.0%的O2 、16.8%的 CO2 和524×10-6 的 NO,N2 配平的模拟烟气,1.17% CH4 能够在连续100 h内保持100%的NO脱除效率,而未出现下降的趋势。对反应机理的研究结果表明,甲烷在氧化铁表面还原NO的机理包括甲烷通过再燃机理还原NO以及甲烷通过在氧化铁表面还原氧化铁为金属铁、金属铁进而直接还原NO两种主要反应机理。其中,后者为主要反应机理。
摘要: 采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法在6-311G(d,p)基组水平上对正癸烷裂解过程中涉及的反应物、产物及过渡态进行了几何构型优化和振动频率计算,运用B3LYP/aug-cc-pVTZ方法计算单点能并构建势能剖面图。利用TheRate程序包及Eckart校正模型计算了各反应速率常数k 。采用统计热力学原理求得不同温度下的热容C p,m θ 及熵S 298 K θ ,并通过设计等键反应获得了各物种的标准生成焓△f H 298 K θ 。用Chemkin II程序模拟预测了产物分布,理论计算了热沉值,并讨论了温度、压力对产物分布和热沉的影响。结果表明,C-C键断裂过程是反应的初始步骤,且抽氢反应较β 键断裂反应更易进行。裂解起始温度为500 ℃,反应主要发生在600~700 ℃,其主要产物为氢气、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯和1,3-丁二烯,且产物分布随温度不同而变化。模拟计算获得正癸烷在温度600 ℃、压力2.5 MPa条件下的总热沉值为2.334 MJ/kg,对应的热裂解转化率为25.9%,该热沉值可以满足速率为5~6马赫数的飞行器的冷却要求。
摘要: 采用碾磨-活化法制备了SiO2 -ZnCl2 (Silzic)催化剂,并将其用于异丁烯与甲醛Prins缩合合成3-甲基-3-丁烯-1-醇(MBOH)。系统研究了温度、物料比、时间和催化剂的组成及用量对该反应的影响。结果表明,在不同的条件下,甲醛都保持着99%以上的高转化率;然而,不同的条件对MBOH的选择性和收率的影响程度不同,其中,反应温度、催化剂的酸量是影响该反应的关键因素;物料比和反应时间对MBOH的选择性和收率的影响相对较小。实验得到最佳的反应条件为,反应温度210 ℃、二氧六环8 g、三聚甲醛1.5 g、n (异丁烯)/n (三聚甲醛)=7:1、30 mg 1 mmol/g Silzic 和反应时间2 h,在此条件下MBOH的选择性和收率可分别达到93.8%和93.4%。当催化剂循环使用五次时,MBOH的收率降为85.2%,表明该催化剂具有一定的重复使用性。
