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2016年  第44卷  第4期

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研究论文
摘要:
以11种炼焦煤为研究对象,分别进行FT-IR和黏结指数G测试。采用PeakFit软件对FT-IR谱峰进行分峰拟合和定量计算,研究炼焦煤特征官能团含量与其黏结性间的关系。结果表明,煤黏结性大小与其FT-IR吸收峰密切相关,特别是3 000-2 800和3 700-3 000 cm-1两个吸收带;脂肪族结构是煤黏结性形成的主要决定因素,通常脂肪链越短或支链化程度越高,越有利于煤的黏结性形成;含-OH(或-NH)的氢键缔合结构可以与脂肪链协同作用,共同决定煤的黏结性能。不论煤分子有多大,只要是结构单元缩合度较小而作为桥键的脂肪链较多的结构形式,在热解过程中就会生成大量适度分子量、以结构单元为基元的液相物质。氢键是煤中主要的分子间作用形式,当若干形成氢键的官能团聚集缔合时,其相互作用会更强,甚至会形成类似超分子的结构;在形成胶质体阶段,这类氢键缔合的结构也会被打破,并形成以胶质体液相为主的物质。这些液相物质的存在,有利于胶质体的流动、黏连和固化成为半焦,从而最终获得优越的黏结性。
摘要:
制备了Mn改性半焦(Mn-SC)及Mn/Ce掺杂改性半焦(Mn/Ce-SC)吸附剂,在小型固定床吸附反应器上考查了改性半焦对模拟煤气中单质汞的吸附特性,并利用BET比表面积测试、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对半焦吸附剂进行了表征。结果表明,Mn改性后半焦的比表面积、总孔容和平均孔径都有所增加,而Mn/Ce掺杂改性半焦的孔隙结构发达程度有一定程度的降低;MnxOy及CexOy均以高分散的无定形态存在于半焦表面;Mn/Ce-SC的脱汞效率明显高于Mn-SC和SC,其脱汞性能随吸附温度的升高会有所下降,但总体保持较高的水平。当煤气中有1%的O2存在时,Mn/Ce-SC表面会发生Ce4+/Ce3+间的氧化还原反应循环,从而将煤气中的气相氧转化为高氧化活性的晶格氧,使Mn/Ce-SC的脱汞效率一直稳定在95%以上,Hg0在Mn/Ce-SC半焦表面的吸附符合Mars-Maessen机制。
摘要:
对玉米秸分别与两种煤以不同比例混烧生成的混烧灰进行了荷电特性研究。利用法拉第杯荷电量检测系统和静电低压撞击器(ELPI)测量了混烧灰的总体荷质比及分级荷质比,并借助于成分分析及形貌分析结果讨论了其影响机理。结果表明,随着生物质掺入量在混烧燃料中的增加,混烧灰的成分组成发生变化,使得其介电常数变大,比电阻增大,表面吸附能力增强,从而使混烧灰的总体荷质比有一定的上升趋势。对混烧灰的分级荷质比测量结果表明,排除灰样粒径的影响,生物质的掺入使得混烧灰的荷电能力得以增强,但影响相对较小,颗粒粒径是影响混烧灰荷电能力的主要因素。
摘要:
利用白酒酒糟与贵州无烟煤按不同比例掺混制备生物质水煤浆(BCWS),考查了酒糟掺混量、添加剂种类及含量对水煤浆成浆性能的影响。结果表明,在萘磺酸系添加剂(MF、NNO)和木质素磺酸钙(LS)三种添加剂中,MF的分散效果要优于其他两种,且添加量为0.5%时最佳;表观黏度为1 000 mPa·s时,无烟煤单独制浆最大成浆浓度为70%,而掺混3%(干基)酒糟的BCWS定黏浓度为65.8%,浆体稳定性在3d以上;BCWS属于宾汉塑性流体,酒糟含有大量的亲水性含氧官能团,以及其管束和脉络结构,会引起BCWS表观黏度的升高,有利于提高BCWS的稳定性。
摘要:
以水杨酸为羟基自由基(HO·)捕捉剂、四氯化碳为氢自由基(H·)捕捉剂,采用间歇高压反应釜对玉米秸秆纤维素在亚/超临界乙醇中的液化行为进行了研究,通过考察自由基捕捉剂用量、反应温度和反应时间对纤维素液化行为的影响,研究亚/超临界乙醇产生的HO·和H·自由基对纤维素的液化作用。结果表明,随着水杨酸用量增加(0-4 mL),HO·浓度升高,生物油收率由29.3%提高至47.9%,固体残渣收率从26.7%降低至24.3%;反应温度从250 ℃升高至320 ℃,HO·活性随之增强,生物油收率由35.9%升高至58.2%,固体残渣收率由51.8%降低至20.4%;随着四氯化碳用量由0增加为2 mL时,H·浓度降低,生物油收率由24.7%降低至20.7%,固体残渣收率由54.1%增加至59.1%;反应时间从0到30 min,液化作用不断增强,生物油收率从8.7%升高至28.5%,固体残渣收率由86.3%下降至60.9%;30 min之后,四氯化碳对H·活性的抑制加强,导致液化作用减弱,生物油收率有所下降。实验结果表明,乙醇在亚/超临界状态下能够产生HO·和H·,且HO·和H·浓度和活性与反应条件相关,对纤维素液化产物的收率及其分布具有明显的影响。
摘要:
以草酸盐为前驱体采用两步法制备了一种以CaO-MgO作为活性组分,以CoFe2O4作为磁核的磁性固体碱催化剂,并用于大豆油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的磁性固体碱催化剂进行了磁滞回线、X-射线衍射(XRD)、CO2-TPD及透射电镜(TEM)表征。考察了不同核壳物质的量比、焙烧温度、反应温度、反应时间、醇油物质的量比以及催化剂用量等因素对大豆油转化为生物柴油产率的影响。结果表明,采用核壳物质的量比为1:6、焙烧温度为700 ℃所制备的CaO-MgO@CoFe2O4催化剂,当醇油物质的量比为12、催化剂用量为大豆油质量的1.0%时,在65 ℃下反应时间3 h,生物柴油收率高达97.1%。该催化剂具有较好的重复利用性能,重复利用四次后生物柴油的收率仍可达90%。
摘要:
The chlorinated and fluorinated zeolite catalysts were prepared by the impregnation of zeolites (H-ZSM-5, H-MOR or H-Y) using two halogen precursors (ammonium chloride and ammonium fluoride) in this study. The influence of ultrasonic irradiation was evaluated for optimizing both halogen precursors for production of dimethylether (DME) via methanol dehydration in a fixed bed reactor. The catalysts were characterized by SEM, XRD, BET and NH3-TPD. The reaction conditions were temperatures from 100 to 300 ℃ and a WHSV =15.9 h-1. All halogenated catalysts show higher catalytic activities at all reaction temperatures studied. However, the halogenated zeolite catalysts prepared under ultrasonic irradiation show higher performance for DME formation. The chlorinated zeolite catalysts show higher activity and selectivity for DME production than the respective fluorinated versions.
摘要:
用CaO作为改性助剂,采用并流共沉淀法制备了CuO:ZnO:ZrO2为5:4:1(物质的量比),CaO添加量为0、1%、2%、4%、8%、16%(摩尔分数)的六组催化剂。用X射线衍射(XRD)、微商热重(TG-DTG)、傅里叶红外(FT-IR)、N2吸附脱附(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氢气程序升温还原(H2-TPR)、CO2程序升温脱附(CO2-TPD)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)对催化剂进行了表征。用自制固定床评价了催化剂活性。结果表明,添加CaO后,催化剂路易斯酸性和表面碱性增强;催化剂母体中高温碳酸盐含量增加,热稳定性增强,CuO颗粒粒径变小,Cu-Zn协同作用增强,Cu比表面积增大,分散性变好。催化剂活性受到表面酸碱性、铜比表面积、Cu-Zn协同作用和铜分散性共同影响。当CaO为2%时,铜比表面积为79.3 m2/g、铜分散度为34.8%、CO2转化率为24.55%、甲醇选择性为19.01%、甲醇收率为0.044 g/(gcat·h),催化剂活性最好。过量CaO占据催化剂孔道和覆盖表面活性位,使催化剂路易斯酸性和表面碱性过强,CuO与H2有效接触减少,CO2难以脱附,催化活性下降。因此,适量CaO(2%)添加可促进CO2加氢反应合成甲醇。
摘要:
以MgFeZn-HTLcs为前驱体,制备了不同Mg/Fe/Zn物质的量配比、K改性的K/MgFeZn-HTLcs催化剂,用于CO加氢直接制低碳烯烃反应。采用N2吸附-脱附、SEM、TG、XRD、XPS、H2-TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,MgFeZn-HTLcs前驱体具有典型的层状结构,孔径分布均一;经焙烧、K改性后仍具有一定的层状结构,但比表面积显著减小,平均孔径增大;新鲜催化剂物相以金属氧化物和铁酸盐为主,反应后K/MgFeZn-HTLcs催化剂主要以Fe5C2、MgCO3和ZnO相存在,K/2Fe-1Zn催化剂主要物相为ZnFe2O4。在CO加氢反应中,K/MgFeZn-HTLcs催化剂具有较高的C2-4=烯烃选择性和较低的C5+含量,与K/2Fe-1Zn催化剂相比,产物分布明显改善;K/2Mg-2Fe-1Zn催化剂上O/P比值达5.15,C2-4=含量占总烃质量的48.56%。
摘要:
通过焙烧钼酸铵和六次甲基四胺(HMT)生成的络合物,制备β-Mo2C。在此基础上加入Ni助剂制备了Ni3Mo3N/β-Mo2C双金属碳化物催化剂。采用XRD、SEM、HRTEM、低温氮吸附、元素分析等方法对催化剂进行了表征,考察了其合成气甲烷化反应性能。结果表明,β-Mo2C有较高的CO转化率,但CO转化率和CH4选择性分别从第10 h的75.93%和36.79%降低到了第100 h的67.41%和33.54%。因此,β-Mo2C活性不够稳定且CH4选择性较低。而Ni助剂的加入显著提高了催化剂的甲烷化活性及稳定性,使CO转化率和CH4选择性分别从第10 h的83.15%和46.64%升高到了第100 h的92.51%和57.23%。这是因为Ni助剂的加入有助于生成Ni3Mo3N,新生成的Ni3Mo3N有利于甲烷化反应。
摘要:
采用原位红外光谱、拉曼光谱、紫外光谱和H2-TPR表征技术对CoMo/Al2O3-SiO2催化剂进行了表征。结果表明,增加CoMo/Al2O3-SiO2催化剂中的SiO2含量会促进八面体配位钼物种向四面体配位钼物种转变,SiO2含量越高这种结构转变趋势越显著。在CoMo/Al2O3催化剂载体中加入适量的SiO2能够改变载体与活性金属的相互作用,提高了催化剂加氢脱硫活性。
摘要:
采用碱处理法制备多级孔Hβ沸石,以不同比例与Al2O3混合,得到由Hβ沸石与Al2O3组成的混合载体,再采用等体积浸渍法制备了NiWP/Hβ-Al2O3系列催化剂。通过XRD、BET和NH3-TPD等手段对载体及催化剂进行了表征,以催化裂化柴油(FCC)为原料,在小型固定床反应器上,研究了多级孔Hβ沸石对NiWP/Hβ-Al2O3催化剂加氢反应性能的影响。结果表明,载体中加入质量分数为15%Hβ沸石,NiWP/Hβ-Al2O3催化剂柴油加氢性能最好;在该催化剂上,360 ℃、8.0 MPa、体积空速为1.0 h-1和氢油体积比800的操作条件下,脱硫率达到99.77%,催化裂化柴油的密度由0.927 g/cm3下降到0.837 g/cm3,十六烷值由13.78提高到55.39。
摘要:
Noble metals are widely used as hydrogenation catalysts for refining and modifying fuel oil. However, their stability is still a problem. Thus, crystal transformation method was used here to encapsulate platinum (Pt) particles in sodalite through two steps. First, the sample was crystallized at 100 ℃ for 12 h. Then, it was further crystallized at 120 ℃ for 144 h, 130 ℃ for 96 h, 140 ℃ for 60 h, 150 ℃ for 42 h, or 160 ℃ for 30 h. The resultant solid (designated as Pt/SOD) shows high activity and excellent sulfur-tolerant performance in benzene hydrogenation. The crystalline phases were identified by X-ray diffraction technique. The hydrogen spillover effect of Pt/SOD and the spillover hydrogen acceptability of HZSM-5 were investigated with H2-TPD.
摘要:
采用离子束溅射(Ion Beam Sputtering, IBS)与Pt、Cu移动双靶技术,结合真空退火及酸蚀处理等后处理工艺,制备出PtCu/C薄膜催化剂。采用高分辨透射电镜(HRTEM & STEM)、原子力显微镜测试(AFM)、X射线衍射(XRD)测试薄膜催化剂的表面形貌及组织结构。通过循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)测试薄膜催化剂的电化学析氢性能。结果表明,经过真空退火(400 ℃保温1 h)及酸蚀处理(1 mol/L HNO3,50 ℃,120 h)后的薄膜催化剂出现类蜂窝状纳米多孔结构,其电化学析氢交换电流密度达到0.004 27 A/cm2,相较于未后处理样品的铂载量降低8.77%,催化性能提升20.62%。
摘要:
通过浸渍法对ZSM-5进行金属M(M为Mg、Ni、Sr)改性,合成法制备了M-ZSM-5-SBA-15复合分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、NH3-TPD和Py-FTIR等技术对样品进行表征,考察了HZSM-5的硅铝比、不同金属对ZSM-5-SBA-15复合分子筛烷基化性能的影响。结果表明,HZSM-5的硅铝比为80时,ZSM-5-SBA-15复合分子筛的烷基化性能较好,Sr的引入钝化了ZSM-5-SBA-15(80)的强B酸中心,降低了B酸与L酸的比值,Sr-ZSM-5-SBA-15(80)的甲苯甲醇烷基化性能明显提高,甲苯转化率为30.15%,对二甲苯选择性为77.41%。
摘要:
通过将商业V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂暴露于含As2O3烟气中,制备了砷中毒催化剂,并运用X射线衍射(XRD)、比表面积(BET)、NH3化学吸附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱等技术表征分析了砷对催化剂性能的影响,并提出了催化剂砷中毒机理。结果表明,砷对催化剂具有严重的毒害作用,As2O3会吸附在催化剂表面,并被催化剂氧化形成As2O5覆盖层,减小催化剂比表面积,减少催化剂V活性位,阻止催化剂对NH3的吸附,造成催化剂失活。
摘要:
在实验室条件下对选择性催化还原(SCR)商业催化剂的碱(K)和碱土(Ca)中毒进行了模拟,并采用液氮吸附、扫描电镜、能谱分析、NH3-程序升温脱附、H2-程序升温还原等方法对催化剂中毒前后的物理化学性质变化进行了表征。结果表明, K和Ca的中毒没有破坏商业中温SCR催化剂孔的基本结构,但K和Ca的中毒使催化剂的比表面积和孔容减小。K和Ca的中毒在一定程度上改变了催化剂表面钒的价态,导致了钒的还原能力减弱,同时降低催化剂表面化学吸附氧。钾中毒和钙中毒使催化剂的表面酸量降低。钾和钙中毒造成中温SCR催化剂的脱硝活性降低,并且Ca中毒造成的催化剂活性降低要明显高于K中毒。
摘要:
研究了生物质燃烧源产生的细颗粒在水汽条件下的长大特性,通过生长管实验研究了不同的热水温度、颗粒初始浓度、颗粒在生长管中的停留时间及表面活性剂下生物质燃烧源细颗粒在水汽过饱和条件中的长大特性。与燃煤细颗粒在水汽条件下的长大结果进行对比,生物质燃烧源细颗粒的长大效果要比燃煤细颗粒长大效果要好,热水温度的升高、停留时间的延长有利于细颗粒的长大,小粒径段颗粒的长大则几乎不受颗粒初始浓度的影响,添加一定量的表面活性剂可以使得生物质燃烧源细颗粒全部长大至1μm以上。