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2013年  第41卷  第12期

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摘要:
在固定床反应器中考察了低温(200~350 ℃)、加压(0.25~8.00 MPa)热解条件下胜利褐煤主要含氧官能团的变化规律,并进一步分析了褐煤中含氧官能团的脱除对其吸水能力的影响。结果表明,温度升高对胜利褐煤中羧基和酚羟基的脱除非常有效,压力变化对羧基脱除影响极小,而在3.00~4.00 MPa时对酚羟基脱除效果最佳;同时羧基对煤样的表面极性和亲水性具有决定性作用,当羧基含量不变时,固体比表面积对煤样的吸水性影响相对较明显。
摘要:
利用1-甲基萘(1-MN)对先锋褐煤进行热溶,并在温和条件下分别对原煤及其热溶残煤进行过氧化氢氧化。结合元素分析和FT-IR对各级产物进行结构表征,用GC/MS对氧化反应水溶性产物的甲酯化衍生物进行分析。结果表明,先锋褐煤在1-MN中的热溶率较低,320 ℃下热溶残煤(TR)的收率为81.01%,该煤主要以共价键交联的大分子结构为主,非共价键缔合的小分子含量较低,并以脂肪结构为主,含一定量的羰基以及少量的羟基和芳香结构。原煤和热溶残煤氧化水溶性产物中α,ω-二羧基烷酸含量较高,同时还发现,相当含量的芳香酸及三元羧酸存在,其中,α,ω-二羧基烷酸主要以丙二酸和丁二酸为主;原煤中可溶小分子易被氧化并生成较复杂的产物。与原煤相比,热溶残煤结构更为规整,氧化主要以共价键交联的大分子结构的氧化解聚为主,氧解率较低,水溶性氧解产物也较简单,种类较少,据此推测先锋褐煤的桥键主要以为-CH2-和-CH2-CH2-为主。
摘要:
采用 13C交叉极化/魔角旋转-核磁共振(13C CP/MAS NMR)技术对四种煤进行分析,结合化学分析方法,考察了含氧官能团的分布规律,尤其是非活性醚键的含量。结果表明,13C CP/MAS NMR方法可以定量分析煤中部分含氧官能团,四种煤中羧基和羰基的含量分别为0.00~1.41和0.45~1.91 mol/kg;13C CP/MAS NMR与化学分析方法结合,可以定量解析煤中非活性醚键的含量,四种煤的醚键含量值为5.33~10.54 mol/kg,而活性醚键含量仅为0.04~0.13 mol/kg,煤中醚键的赋存状态以非活性醚键为主。
摘要:
在连续进出料的流化床中研究了热解温度为850 ℃时,含有O2、H2、CO、CO2、CH4的反应气氛对热解产物分配规律及产品组成的影响。采用Raman、BET等测试方法对不同热解气氛下制得半焦的品质进行了评价,结合热重分析了影响半焦反应活性的因素。结果表明,无O2气氛下,H2与CO2存在时降低了焦油产率,而CO与CH4促进了焦油的生成。CH4的裂解析碳使半焦产率上升。O2的加入使CO2、CO含量明显增加,半焦及焦油产率降低。N2中引入O2时,PAHs含量降低。CH4促进了烷基萘与苯类的生成,CO则抑制酚类裂解生成苯类。CO2的气化作用促进了微孔的生成,相应地,半焦的比表面积快速增加,半焦的反应活性也最高。CO歧化与CH4热裂解产生的析碳堵塞了部分孔道,降低了比表面积。H2与CH4所产生的氢自由基能渗透到半焦内部,引起半焦结构的缩聚,进而影响氧化反应活性。
摘要:
以煤直接液化残渣制备了水渣浆,考察了粒径分布、搅拌时间、分散剂的用量及种类对水渣浆性质的影响。根据实验确定了制备水渣浆的最佳工艺参数:Alfred粒径分布模型(d280~154μmd154~74μmd<74μm 质量分数分别为14%、16%、70%),搅拌时间20 min,分散剂加入量为干渣基1.0%。实验结果表明,液化残渣制备水渣浆的定黏质量分数分别为73.5%(NSF)和71.0%(SL)。分散剂萘磺酸盐甲醛缩合物(NSF)的分散降黏效果优于改性碱木质素磺酸钠(SL),而水渣浆的流变性,分散剂SL要优于分散剂NSF。
摘要:
将两种结渣倾向对比明显的煤粉送入均匀布置有三种卫燃带耐火材料板的煤粉炉内进行燃烧,待燃烧完成后观察不同煤种在不同卫燃带耐火材料板表面的结渣特性,并对卫燃带耐火材料板横断面进行能谱分析,得出不同条件下煤灰对卫燃带耐火材料板的侵蚀程度。实验结果表明,随炉内温度的升高,卫燃带耐火材料板表面的结渣程度以及煤灰对卫燃带耐火材料板的渗透、侵蚀程度均随之增大,特别是当炉温高于煤灰熔融温度时,卫燃带耐火材料板表面结渣程度将急剧增大;锅炉实际运行中,若可保证卫燃带表面温度在锅炉最高负荷时不超过所燃煤种的煤灰熔融温度,便可有效减少卫燃带表面结渣的可能性;碳化硅质卫燃带相对于刚玉质卫燃带具有优越的抗结渣性能。
摘要:
采集了一台320 MW机组锅炉在三个过量空气系数下的飞灰样品,将采集的飞灰筛分为四个粒径,测定了各飞灰样品的含炭量;对各飞灰样品进行两种加热方式的热处理,利用LUMEX全自动测汞仪测定了处理前后各飞灰样品的汞含量。根据飞灰中汞随温度的释放规律确定了飞灰中汞的形态,对加热过程颗粒Hg释放动力学参数进行了计算。测试与分析结果表明,粒径小的灰颗粒中汞浓度较高;过量空气系数增加后,飞灰含碳量降低,但飞灰中汞随过量空气系数的变化随粒径的不同有所不同;飞灰中含汞化合物的主要形态为HgCl2和HgS,过量空气系数增加,飞灰中HgCl2比例减少,HgS比例增加,HgO与HgSO4的比例基本不变。停留时间是影响颗粒Hg生成的关键因素。过量空气系数越大,灰颗粒Hg释放的活化能就越大,大颗粒飞灰Hg释放活化能相对较大。
摘要:
在间歇式高压反应釜中采用乙醇为溶剂在亚/超临界状态下对水稻秸秆进行液化实验研究,考察了反应温度、稻秆/乙醇比及停留时间对稻秆液化的影响,确定了反应温度325 ℃、稻秆与乙醇比为1.0/10.0(g/mL)、反应时间60 min为最佳液化条件。在此条件下,稻秆转化率为78.32%,液化油收率达55.03%;通过GC-MS对液化油进行分析,结果表明,生物油的主要成分是酚类和酯类,占总体的50%左右。液化油的热值为28.95 MJ/kg,运动黏度为5.63 mm2/s,水分含量为2.2%。
摘要:
利用煤具有缩合芳环、脂肪侧链及含氧官能团的结构特点,采用不同煤化程度的煤为碳源,在不同炭化温度下制备了煤基固体酸催化剂(CSA)。通过XRD、FT-IR、13C NMR对催化剂结构进行了表征。以还原糖和葡萄糖的产率为考察指标,探讨了煤化程度和炭化温度对煤基固体酸非均相催化水解纤维素的影响。结果表明,煤作为碳源具有传统碳源所不具备的结构优势,煤基固体酸碳层片上除含有磺酸基、酚羟基和羧基外,还含有传统碳基固体酸不具备的桥键(-O-、-CH2-)和侧链(-CH3、-OCH3、-CH2CH3)。除磺酸基外,其余均由煤的结构演化而来。随着炭化温度的升高,催化剂的芳香度增大、活性基团的种类和数量减少、磺酸基密度逐渐下降,且随着煤化程度增加,煤基固体酸结构可调性降低,所需要的最佳炭化温度也逐渐降低。不同种类的煤基固体酸在水解纤维素过程中表现出了较高的活性,其中,霍林河煤基固体酸的活性最高。水解活性受催化剂芳香片层大小及堆叠高度、片层之间桥键和磺酸基密度等因素的影响,是众多活性基团协同作用的结果。
摘要:
以硝酸铬和硝酸铜为原料,通过半湿法经两种不同路径合成了CuCrO2半导体物质。分别采用热重-差示扫描(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-vis DR)、扫描电镜(SEM)及X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征分析。确立了以氨水为Cr3+沉淀剂制得的氢氧化铬沉淀中加入硝酸铜溶液是合成CuCrO2较适宜的路径。借助TG-DSC和XRD的分析结果确立前驱体在热处理的过程中,含Cr物相的变化历程为Cr(OH)3 → CuCrO4 → CuCr2O4 → CuCrO2。通过机械研磨的方法合成了CuCrO2-WO3和CuCrO2-ZnO复合型催化剂,对其进行了XRD、SEM和XPS表征分析,并测试了复合催化剂的光催化活性。结果表明,与单独使用CuCrO2相比,无论是以高压汞灯,还是以氙灯为光源,CuCrO2-WO3和CuCrO2-ZnO的光催化产氢活性都有显著提高。
摘要:
采用盐酸回流法和氨水沉淀法合成了氧化铝载体,并通过络合真空浸渍法制备了不同来源氧化铝负载的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂。利用N2物理吸附、CO脉冲吸附、H2程序升温还原、NH3程序升温脱附、热重等手段对Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂进行了表征,以异丁烷脱氢为探针反应研究了氧化铝载体对该催化剂脱氢性能的影响。结果表明,与由盐酸回流法合成的载体制备的催化剂相比,采用氨水沉淀法合成的氧化铝载体制备的Pt-Sn-K/γ-Al2O3催化剂表面具有较小的Pt颗粒和较弱的酸性分布,其脱氢活性及异丁烯选择性更优。14 d的连续运行数据显示,由氨水沉淀合成的载体制备的催化剂,其抗积炭能力更强,反应后催化剂的积炭石墨化程度更低,因而具有更好的稳定性;在该催化剂上,异丁烷初始转化率为56.67%,14 d后仍能达到34.71%,异丁烯初始选择性为80%,7 d后维持在94%左右。
摘要:
采用典型方法制备了不同Fe、Mn、K比例的铁基催化剂,利用X射线粉末衍射、N2吸附/脱附、扫描电镜、拉曼光谱、H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察了催化剂对CO加氢制低碳烯烃反应的催化性能。结果表明,Mn能有效促进活性相分散,抑制碳链增长,但Fe-Mn强相互作用不能有效增加低碳烃烯/烷比,α-Fe2O3作为活性铁物种前驱体对烯烃生成反应更加有利。K通过减少Mn以氧化物形式出现,增加FeMn化合物晶格缺陷,从而最终使Fe-Mn-K催化剂低碳烯烃收率显著高于Fe-Mn和Fe-K体系。
摘要:
在HZSM-5分子筛催化乙醇脱水反应中观察到了停料效应:即当停止乙醇-水进料一定时间,恢复进料后乙烯选择性明显提高。通过考察不同反应条件下的停料效应,发现乙醇质量分数控制在55%附近、延长停料时间、升高反应温度和降低乙醇进料空速会提高停料效应强度,并较长时间维持高乙烯选择性。500 h的催化剂稳定性测试表明,停料效应可有效延长催化剂的使用寿命。结合含水乙醇脱水反应机理和实验结果,推测HZSM-5催化乙醇脱水停料效应产生的原因是停料时乙氧基中间体的积累和催化活性空位的再生。
摘要:
分别采用调变pH值合成法和后处理嫁接法制备了铝修饰改性的SBA-15分子筛,通过XRD、Al核磁、N2吸附脱附、NH3-TPD等方法对改性分子筛的理化性质进行了分析表征,考察了不同的Al修饰改性方法对分子筛性质和加氢裂化催化剂性能的影响。结果表明,调变pH值合成法能够有效地对SBA-15进行Al改性,得到的Al-SBA-15分子筛具有高度有序的六方孔道结构,较好的水热稳定性。Al的引入提高了SBA-15的表面酸性,并使其在加氢裂化反应中表现出较好的中油选择性。
摘要:
采用浸渍法制备负载KF固体碱催化剂,应用于苯脲和甲醇制备苯氨基甲酸甲酯的反应,考察了氧化物载体、卤化钾种类对催化剂性能的影响,KF/Al2O3催化剂显示出良好的催化活性和苯氨基甲酸甲酯的选择性。通过对KF/Al2O3催化剂中KF的负载量和催化剂焙烧温度的研究发现,在500 ℃焙烧4 h、负载质量分数50%KF的催化剂能够更好地促进MPC生成,苯脲转化率和苯氨基甲酸甲酯选择性分别达到96.5%和86.3%。XRD分析表明,KF与Al2O3之间存在较强的相互作用,部分转化为K3AlF6。KF与K3AlF6分别对甲醇的活化和苯脲的选择性起促进作用,两者的协同效应共同促进了目标产物苯氨基甲酸甲酯的生成。
摘要:
采用柠檬酸络合法制备Fe2O3/LaFeO3复合氧化物,将该氧化物作为化学链制氢过程的载氧体,在反应温度为900 ℃、常压下,对Fe2O3/CH4(剂烷比)、进水量、金属负载量进行了考察。结果表明,剂烷比为2:1、进水量为0.1 mL、质量分数15%Fe时载氧体性能最好,甲烷转化率达到60%,单次循环氢气产量为45 mL。将该评价结果与XRD和H2-TPR表征结果进行关联发现,反应过程的活性位不是金属氧化物,而是吸附氧,而且吸附氧越容易还原,甲烷转化率和氢气产量越高。通过连续60次还原-氧化循环发现,该载氧体上甲烷转化率和氢气产量比较稳定,循环后仍然保持钙钛矿结构。
摘要:
为优化改善燃料电池的整体性能,在自由电解质燃料电池中,考察了五种咪唑类离子液体用作燃料电池电解质时对燃料电池性能的影响。结果表明,以氢气为燃料时,在相同电流密度下,电路电压和输出功率从高到低依次为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 > 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 > 氢氧化钠溶液 >> 氯化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 溴化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐;以甲烷为燃料时,相同电流密度下,电路电压和输出功率从高到低则依次为溴化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐 > 氯化-1-丁基-3-甲基咪唑 > 氢氧化钠溶液> 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 > 1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。以[Bmim]BF4为氢气燃料电池电解质时,温度升高和离子液体中水含量增加,均会使燃料电池的性能减弱。
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备一系列不同Cu/V比例的Cu-V-O催化剂,利用XRD、BET、H2-TPR等手段对催化剂进行了表征,并考察其催化燃烧甲苯的活性和抗硫性。结果表明,适量的Cu掺杂会提高催化剂比表面积,而且Cu-V可以形成Cu3V2O8晶型结构,使V2O5晶格氧活动增加,提高催化剂氧化-还原能力。其中,Cu0.15V0.85催化剂表现出最佳的活性和抗硫性;通过TiO2负载可以进一步提高催化剂对甲苯的催化燃烧活性和抗硫性。
摘要:
研究了生活-农业混合型垃圾焚烧飞灰与单一生活垃圾焚烧飞灰(简称混合型飞灰与单一型飞灰)热处理过程中的重金属挥发特性与稳定化效果,并结合FT-IR、XRD检测手段对稳定化机理进行了探讨。结果表明,单一型飞灰中重金属的挥发性普遍高于混合型飞灰,垃圾源氯含量对重金属的挥发性有明显影响。飞灰中Mn、Cr不易挥发,Zn、Cu较易挥发,Pb、Cd挥发性很强,热处理温度超过1 000 ℃时挥发率都超过50%。800 ℃为相对最优的热处理温度,兼顾了热处理过程重金属稳定化与抑制挥发。800 ℃以上时飞灰形成了稳定的硅酸盐结构体系,是重金属热处理后难以浸出的主要机理。