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2016年  第44卷  第1期

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研究论文
摘要:
Shenmu char powder (SCP) was sequentially extracted with petroleum ether, carbon disulfide, dichloromethane, acetone, and methanol in a Soxhlet extractor to obtain extracts 1-5 (E1-5) and final residue. The total extract yield of SCP is 1.76%. All the extracts were characterized with gas chromatograph/mass spectrometer (GC/MS), atmospheric solid analysis probe/time-of-flight mass spectrometer (ASAP/TOF-MS), and electrospray ionization/time-of-flight mass spectrometer (ESI/TOF-MS). Normal alkanes with C15 to C24 and arenes with 3 and 4 rings are predominant in E1 and E2, respectively, while more heteroatom-containing organic species were identified in E3-5. Organooxygen compounds are the most abundant in E4 and E5 based on analysis with GC/MS. Much more heteroatom-containing organic compounds were detected in E3-5 with ASAP/TOF-MS and ESI/TOF-MS than with GC/MS.
摘要:
The isopropanolysis of lignite model compound was investigated using the density functional theory method. Firstly, thermodynamic properties were estimated. Secondly, the method combined the Hirshfeld population and the Fukui function was proposed to obtain the initial reactant configuration. Thirdly, the Linear Synchronous Transit method combined with the Quadratic Synchronous Transit method was developed to calculate the reaction pathway and simultaneously optimize the structures of reactant and product. It was observed that the calculated enthalpy was decreased with increasing temperature. Furthermore, the nucleophilic group was discovered. Moreover, it was proved that the isopropanol was the most active among the common alcohols, indicating that the isopropanolysis was exothermic and nucleophilic.
摘要:
研究了胜利褐煤(SL) 和小龙潭褐煤(XLT) 在甲醇中的热溶行为, 并利用傅里叶变换红外光谱、气相色谱/质谱(GC/MS) 和大气压固体分析探针/飞行时间质谱(ASAP/TOF-MS) 对320 ℃热溶物的组成和结构特征进行了分析。两种褐煤热溶物产率均随温度升高而增加, 但240 ℃后XLT热溶物(SPXLT) 产率明显高于SL热溶物(SPSL)。GC/MS分析表明, 两种褐煤热溶物以含氧化合物为主, 尤其酚类的相对含量超过49%;与SPXLT相比, SPSL中烯烃、芳烃、醚类、羧酸、酯类和有机硫化合物(OSCs) 含量较高, 而烷烃、酚类、酮类和有机氮化合物含量较低; SPSL中的OSCs以噻吩为主, 而SPXLT中的OSCs以硫醇为主。ASAP/TOF-MS可检测出热溶物中大量GC/MS无法检测出的较强极性和难挥发化合物; 与SPXLT相比, SPSL中CHO和CHS族分含量较低, 而CHN、CHNO、CHOS、CHNS和CHNOS族分含量较高; 两种褐煤热溶物中化合物的碳数和双键数(double bond equivalent, DBE) 主要分布在3-15和0-10, SPXLT中化合物的碳数和DBE分布相对集中。
摘要:
选取云南昭通褐煤进行了水热提质处理, 依托傅里叶变换红外光谱技术和氮气等温吸附模型分析研究了不同提质温度(150-300 ℃) 下煤样表面含氧官能团和孔隙结构的演化行为, 考察了复吸水特性的变化规律。结果表明, 随着提质温度的不断升高, 主要亲水性含氧官能团(-OH、-COOH、>C=O) 不断减少; 煤样的孔隙结构发生显著改变, 比表面积和总孔容积先增后减, 在250-300 ℃水热条件下有焦油产生; 受理化结构协同影响的复吸水特性得到了有效遏制, 复吸水率随着提质温度的升高不断下降; 对提质褐煤进行储存时, 环境湿度是影响褐煤复吸水的关键因素, 高温水热、低温低湿度储存更能提高褐煤的提质效果。
摘要:
考察了Mo和Ni改性的HZSM-5催化剂对煤热解焦油的改质性能, 分析了催化改质前后焦油中轻质芳烃分布的变化规律。结果表明, 经HZSM-5催化剂褐煤(XM) 热解轻质芳烃总量的增加率为220%, 这与煤热解产物在HZSM-5催化剂中发生烯烃和烷烃的芳构化以及酚羟基脱除等作用有关。负载活性金属Mo和Ni后, 可以有效促进轻质芳烃的生成; Ni对焦油中带脂肪侧链化合物具有更强的裂解作用, 而Mo则有利于带侧链化合物如甲苯和二甲苯的形成。焦煤(FX) 热解过程中轻质芳烃的释放量分别是XM煤和年轻烟煤(PS) 的2.2和2.4倍。经催化改质后, XM煤产物中轻质芳烃产率明显大于PS煤, 并接近FX煤; 这主要是因为XM煤结构中含有较多的含氧官能团和脂肪结构, 在HZSM-5作用下可催化形成轻质芳烃。
摘要:
采用实沸点蒸馏对神府煤液化油及其加氢精制油做了馏分切割, 并采用GC-PFPD与GC-NCD对液化油与精制油中的硫氮化合物类型进行了分析, 研究了液化油加氢精制过程中硫氮化合物分布的变化。结果表明, 液化油中硫含量随窄馏分的馏程由低到高呈现"U"型分布, 氮的分布基本上随窄馏分沸点温度的升高而增大, 氮的含量远高于硫的含量; 经过固定床加氢精制后, 97%的硫和98.9%的氮得到脱除。液化油中苯并噻吩和二苯并噻吩等二环和三环化合物占93.25%;经过加氢处理之后, 硫醇、硫醚、噻吩类等低沸点含硫化合物基本消失, 难脱除组分主要以苯并噻吩类、二苯并噻吩类为主。液化油中含氮化合物主要以五元杂环中性氮化物为主, 占54.96%;碱性氮化物主要以苯胺类为主, 占23.22%, 喹啉类相对较少; 经过加氢处理之后, 脂肪胺类含氮化合物被完全脱除, 精制油中残留的氮主要以碱性氮化物喹啉类与苯胺类含氮化合物存在。
摘要:
按粒径将神华煤流化床气化带出细粉(简称细粉) 依次筛分为七个组分。采用工业分析仪、元素分析仪、热重分析仪、X射线粉末衍射仪、物理吸附仪等对各组分细粉的基本物化特性、CO2恒温和程序升温气化行为进行了考察。在此基础上, 对气化活性差异及其原因进行初步探索。结果表明, 细粉经历部分气化后, 由于挥发分的析出, 细粉的固定碳含量较原煤高, 但较相应半焦低。细粉的粒径分布范围较宽, 呈近似"M"形分布。随细粉粒径减小, 灰分含量增大, 而含碳量减少。CO2恒温气化与程序升温气化获得的气化反应活性顺序一致:均随细粉粒径的减小先逐渐降低而后又逐渐升高。不同细粉气化反应活性的差异与其自身的石墨化程度及灰分含量有关, 而在研究实验条件下与孔径结构关系不大。
摘要:
对不同类型催化剂如ZnCl2、NiCl2、Fe2O3、Y型沸石(NaY) 及MoS2上有机质的催化加氢热解行为及反应机理进行了研究。结果表明, 有机质加氢液态产物收率和组成受控于催化剂类型, 但不同催化剂上加氢热解所得到的产物生标参数差异不大; 同时, 对于不同成熟度和类型的有机质样品, 各催化剂所体现的催化效果也不尽相同。基于固体残渣元素组成、红外光谱和X射线衍射分析结果发现, 不同类型催化剂上的加氢作用机制也存在明显差异。与NiCl2相比, ZnCl2体系中除存在催化裂解和催化加氢作用外, 还存在质量传递效应; Fe2O3催化剂主要是通过其表面的活性O吸收H2中的H形成H自由基而加速有机质的加氢反应; MoS2体系存在过渡金属Mo的催化加氢和中间产物H2S的自由基引发作用两种催化机制。
摘要:
以酸水解法从微拟球藻中提取的粗脂肪为原料, 在管式裂解炉中考察不同热解温度下脂肪单组分的热解规律及对微拟球藻全组分各相产率及生物油性能的影响。利用热重分析仪分别考察粗脂肪及全组分的热失重特性, 并求出相应的动力学参数。结果表明, 脂肪热解能够提高全组分热解有机相产率并改善油品性能。随着温度的升高, 粗脂肪与全组分热解后的有机相产率及油品性能的变化趋势相同, 且生物油性能均在600 ℃时达到最佳。经热解, 粗脂肪中含氧化合物含量降低, 脂肪烃含量显著增加。对比全组分热解, 粗脂肪热解后的油品脱氧率及氢、碳元素比例更高, 因而增加全组分中脂肪的含量能够促进油品性能的进一步提高。对粗脂肪及全组分的热重数据进行计算, 发现两者均满足二级化学反应机理, 粗脂肪、全组分的活化能与指前因子分别为64.34 kJ/mol与2.94×105 min-1, 48.13 kJ/mol与2.96×103 min-1
摘要:
以玉米秸秆为原料, 添加分子筛催化剂在体积为500 mL的高温高压反应釜中进行催化液化制备生物油实验研究。选取反应温度、催化剂含量和反应时间三个主要因素为变量, 探究其对玉米秸秆催化液化产物分布的影响。利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS) 和傅里叶红外光谱仪(FT-IR) 对玉米秸秆生物油的成分和官能团结构进行分析。结果表明, 玉米秸秆的最佳催化液化条件为, 反应温度为340 ℃, 玉米秸秆15 g, FeHZSM-5催化剂含量为6.67%, 反应时间为30 min。在此条件下, 生物油产率为28.03%, 催化液化整体转化率为81.73%。生物油的主要成分为酚类和长链酯类, 生物油的热值达30.08 MJ/kg。
摘要:
采用水热法合成MCM-41和Zr-MCM-41, 由Ni (NO3)2和(NH4)2HPO4溶液共浸渍、高温焙烧、氢气还原和钝化制备了负载型Ni2P/Zr-MCM-41催化剂。采用XRD、TEM、氮气吸附、CO吸附、吡啶吸附红外和XPS等方法对催化剂进行了表征, 并在高压反应釜中研究了其对麻风树油加氢脱氧(HDO) 的催化性能。结果表明, 氢气还原温度为650 ℃、Ni2P负载量为20%(质量分数)、Ni2P物相呈晶型时, Ni2P/Zr-MCM-41催化剂的活性最佳; 较低的Ni2P负载量有利于其在Zr-MCM-41载体表面均匀分散, 而负载量高于25%(质量分数) 时, 活性组分少量团聚, 易导致孔道堵塞。催化剂表面存在部分因钝化而形成的NiO。对于麻风树油加氢脱氧, Ni2P负载量为20%(质量分数) Ni2P/Zr-MCM-41表现出优异的催化性能; 脱氧率高达93.90%, 直链烷烃含量高达85.36%, 其中柴油组分产率较高, C15~20组分占直连烷烃组分50%以上。
摘要:
Steam reforming of methanol was carried out on the copper-silica aerogel catalyst. The effects of reaction temperature, feed rate, water to methanol molar ratio and carrier gas flow rate on the H2 production rate and CO selectivity were investigated. Methanol conversion was increased considerably in the range of about 240-300, after which it increased at a slightly lower rate. The used feed flow rate, steam to methanol molar ratio and carrier gas flow were 1.2-9.0 mL/h, 1.2-5.0 and 20-80 mL/min, respectively. Reducing the feed flow rate increased the H2 production rate. It was found that an increase in the water to methanol ratio and decreasing the carrier gas flow rate slightly increases the H2 production rate. Increasing the water to methanol ratio causes the lowest temperature in which CO formation was observed to rise, so that for the ratio of 5.0 no CO formation was detected in temperatures lower than 375 ℃. In all conditions, by approaching the complete conversion, increasing the main product concentration, increasing the temperature and contact time, and decreasing the steam to methanol ratio, the CO selectivity was increased. These results suggested that CO was formed as a secondary product through reverse water-gas shift reaction and did not participate in the methanol steam reforming reaction mechanism.
摘要:
采用SAPO-11分子筛制备的双功能催化剂, 以碳链长度为10-14的正构烷烃为模型化合物, 探索了不同碳数的长链正构烷烃临氢转化反应规律。结果表明, 低温下不同碳数的正构烃都表现出较高的异构化选择性, 改变反应温度使反应转化率控制在85%以下时, 正构烷烃的异构化选择性可以达到90%左右; 随着碳数和温度升高, 正构烷烃由于发生明显的裂化反应导致转化率提高和异构化选择性降低。采用SAPO-11分子筛催化材料的双功能催化剂具有明显的产物择形异构效应, 异构化产物以甲基位于端位和碳链中心的单侧链异构体为主, 双(多) 支链产物较少。长链正构烷烃在Pt/SAPO-11催化剂上的裂化反应在低转化率以加氢裂化为主, 裂化产物的碳数呈均匀分布; 在高转化率下以酸催化裂化为主, 裂化产物的碳数分布呈现明显的不对称分布特征。
摘要:
以硝酸钴为钴源, 采用水热法合成了MCM-41和不同Co含量的Co-MCM-41分子筛, 并利用XRD、FT-IR和低温N2吸附-脱附等方法对合成的分子筛进行表征。当加入的Co/Si物质的量比达到0.1时, 依然能够成功合成具有规整有序的介孔结构的Co-MCM-41。MCM-41和Co-MCM-41静态吸附脱除0#柴油中碱氮的实验结果表明, Co/Si物质的量比为0.06的Co-MCM-41(2) 分子筛的吸附容量最大, 达到5.324 mg (N)/g分子筛, 明显高于MCM-41分子筛的吸附容量2.532 mg (N)/g, 说明Co进入MCM-41分子筛骨架后显著提高了分子筛的吸附脱除碱氮能力。当加入的Co/Si物质的量比大于0.06时, 分子筛吸附脱除柴油中碱氮的能力反而下降, 这是由于加入过多Co会使其以Co3O4形式高度分散在分子筛孔道中, 堵塞了吸附活性位, 使其无法与碱性氮化物接触造成吸附脱氮能力下降。动态吸附脱除0#柴油中碱性氮化物的结果表明, 每克Co-MCM-41(2) 分子筛可将35 mL柴油的碱氮从147.54 μg/g吸附脱除到10 μg/g以下, 吸附容量为4.2 mg (N)/g (吸附剂), 由于动态吸附的接触时间较短使MCM-41失去了吸附脱氮能力, 说明Co-MCM-41(2) 对柴油中的碱氮具有较好的选择性。
摘要:
采用浸渍蒸发法将四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly]) 和四甲基铵赖氨酸([N1111][Lys]) 两种离子液体分别负载到硅胶(SG) 表面, 利用EA、TGA、BET和FT-IR等技术对所得到的吸附剂进行表征, 考察了离子液体种类、离子液体负载量和温度等条件对其CO2吸附性能的影响。结果表明, 离子液体成功负载到硅胶表面, 所制得的负载型氨基酸离子液体对二氧化碳具有良好的吸附性能。在所考察的温度范围(303.15-323.15 K) 内, 温度越高, 平衡吸附量越小; 在负载量为10%-60%, 随着负载量的增加, 平衡吸附量先增加后减小。对于[N1111][Gly]/SG, 当负载量为22.4%(质量分数)、吸附温度为30 ℃、压力为0.1 MPa时, 二氧化碳的平衡吸附量可达到41 mg/g (相对于1 mol AAILs吸附0.62 mol CO2), 而且, 吸附20 min即可达到平衡吸附量的90%。吸附剂在循环使用六次之后, 其结构与性能均保持良好。
摘要:
在石灰石-石膏法脱硫净烟气中分别采用添加适量蒸汽和湿空气方式建立PM2.5和SO3酸雾凝结长大所需的过饱和水汽环境, 在测试分析湿法脱硫净烟气中PM2.5及SO3酸雾物性的基础上, 考察了蒸汽及湿空气添加量、脱硫净烟气温度等的影响。结果表明, 湿法脱硫净烟气中PM2.5除含有燃煤飞灰外, 含CaSO4、CaSO3及未反应的CaCO3等组分; 由于SO3酸雾基本处于亚微米级粒径范围, 湿法烟气脱硫(WFGD) 系统对SO3酸雾的脱除率仅为35%-55%;添加适量蒸汽及湿空气方式均可促进湿法脱硫净烟气中PM2.5和SO3酸雾脱除, 最终排放浓度随蒸汽或湿空气添加量的增加而降低, 其中, 添加蒸汽方式适合于脱硫净烟气温度较低(≤50-55 ℃) 的场合, 在脱硫净烟气温度较高(≥55-60 ℃) 时, 利用添加湿空气方式替代添加蒸汽更具技术经济优势。
摘要:
在流化床实验装置上研究模拟生活垃圾热解、气化、焚烧等热处置过程中重金属Cd、Pb、Zn及Cu的迁移转化, 分析氧化还原气氛及温度对重金属挥发特性的影响。结果表明, 高温及还原性条件促进了Cd、Pb及Zn的挥发; 而氧化性气氛有利于Cu的迁移。热力学平衡模拟结果表明, 金属在氧化和还原气氛下的转化途径不同。在还原性气氛下, 金属主要以元素态单质或硫化物的形式存在, 其熔沸点高低决定了金属挥发程度。反之, CuCl3等氯化物的生成促进了Cu在氧化性气氛下的挥发。金属基反应在氧化性气氛下得到加强, 提高了Cd、Pb及Zn向气相产物转化的起始温度。进一步考察重金属在不同组分的分布及富集规律, 大部分以气相形式挥发的重金属易在降温过程中冷凝并富集于飞灰。气流夹带亦是导致重金属迁移的重要原因, 流化床的高气速特性对重金属分布有显著影响。