摘要:
在合成气(H2+CO)/复合溶剂(THN+H2O) 体系和氢气/四氢萘(H2/THN) 体系下考察了胜利褐煤液化性能, 并对液化产物沥青烯和前沥青烯进行了红外光谱分析.结果表明, 合成气/复合溶剂体系下胜利褐煤液化转化率和油产率显著高于H2/THN体系, 当反应条件为H2:CO=1:1(体积比)、THN:H2O=1:1(体积比)、反应温度400℃、初压4MPa、时间30min、催化剂添加量3%(Fe的质量计) 和硫铁原子比1.2时, 胜利褐煤液化转化率和油产率分别为88.79%和55.47%, 比H2/THN体系分别高出8.00%和7.54%.据此表明, 在合成气/复合溶剂体系下, 水煤气变换反应产生的氢活性更高, 对煤和液化产物前沥青烯具有更好的加氢效果, 同时四氢萘的存在稳定了煤热解自由基和溶解分散液化重质产物沥青烯和前沥青烯, 这些因素的协同作用提高了煤液化转化率和油产率.实验表明, 合成气/复合溶剂体系是一种新的褐煤直接液化技术.
摘要:
利用XRD和FT-IR考察了高温弱还原气氛下Na2O对两种硅铝含量不同的煤灰中矿物质组成的影响, 揭示了Na2O影响煤灰熔融特性的本质.通过FactSage计算了高温下矿物质反应的ΔG, 探讨了Na2O影响煤灰中矿物质组成的机理.结果表明, Na2O对煤灰矿物质组成的影响与原煤灰的硅铝含量密切相关.硅铝总含量82.89%的煤灰, Na2O含量为5%-20%时, 钠长石和霞石的生成是煤灰熔融温度降低的主要原因; 当Na2O含量大于20%时, 导致煤灰熔融温度降低的原因是霞石的生成.硅铝总含量47.85%的煤灰, Na2O含量小于10%时, 没有含钠矿物质生成; 当Na2O含量大于10%时, 主要生成菱硅钙钠石、青金石和含钠的硅铝酸盐矿物, 导致煤灰熔融温度降低.FactSage计算表明生成含Na矿物质反应的ΔG较小, 其在高温下更容易发生.
摘要:
通过物理掺混和溶液浸渍两种方式将醋酸钙添加至烟煤中, 分别制得富含外在钙盐的掺钙煤与富含内在钙盐的浸钙煤, 将原煤、掺钙煤和浸钙煤在沉降炉中进行燃烧实验, 炉膛温度1300℃.收集并分析燃烧生成的颗粒物, 研究不同分布形式的钙盐对三模态颗粒物生成的影响.结果表明, 三种煤燃烧生成的超细模态、中间模态和粗模态颗粒物均分别位于小于0.2、0.2-2.0和大于2.0μm粒径范围内; 内、外在钙盐均促进超细模态颗粒物的生成, 其中, 外在钙盐的促进作用更明显; 内在钙盐抑制中间模态颗粒物的生成, 而外在钙盐促进其生成; 对于粗模态颗粒物的生成, 内在钙盐具有促进作用, 外在钙盐作用不明显.
摘要:
利用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM) 分析了三种不同变质程度煤样的结构特征.基于傅里叶-反傅里叶变换方法, 并结合Matlab、Arcgis和AutoCAD软件, 通过图像分析技术, 获得了HRTEM照片的晶格条纹参数.结果表明, 三种煤样的晶格条纹呈现不同特征, 按条纹长度分别归属于1×1-8×8共计八个类型.以3×3为临界点, 在1×1和2×2中, ML-8中芳香层片的比例高于DP-4和XM-3;在3×3-8×8中, ML-8中芳香层片的比例低于DP-4和XM-3.对比HRTEM和XRD参数d002发现, 随着镜质组反射率的增加d002都呈现递减趋势.
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以气流床粉煤气化工业装置不同时期的两组进料煤粉为研究对象, 在实验室按粒径对两组煤粉进行了筛分分组, 对分组后子煤粉进行了煤质、煤灰特性及反应活性分析, 研究了原煤可磨性差异对混配磨制后煤粉均匀程度的影响.结果表明, 原煤可磨性对混煤煤粉的颗粒粒径分布及其均匀性均具有影响.混配磨制煤粉的粒径主要取决于原煤中可磨性指数较小的原煤, 此原煤可磨性指数越小, 煤粉颗粒粒径越大; 可磨性相近的原煤混配制得的煤粉混合较均匀, 可磨性差异较大的原煤混配煤粉混合不均, 煤粉发生偏析, 使得大颗粒煤粉中含有过多的难磨煤, 导致煤粉的反应性能变差.
摘要:
为探究煤自身结构差异对润湿性造成的影响, 针对煤尘中碳、氧两大主要元素展开研究.通过NMR以及XPS实验分别获得六种不同变质程度煤尘表面碳(氧) 基团的分布特征, 利用距离分析得到碳(氧) 基团的演化规律, 发现随变质程度加深, 一种基团的增减会伴随着其他基团的变化, 是聚类变化的过程.碳基团中的芳烃碳(Ar-C, H) 与羧基碳(-COOH)、次甲基碳(CH2)、醚基碳(Ar-O、R-O) 演化规律接近, 氧基团中的羟基氧(-OH) 和醚基氧(C-O-C) 的演化规律接近.利用因子分析研究碳、氧基团演化对润湿性的影响, 发现芳香基团(Ar-C, H) 作为解释碳基团对煤尘润湿性(接触角) 影响程度的公因子, 贡献95.366%的因素, 是碳基团的主要影响因子, 羟基(-OH) 作为解释氧基团对煤尘润湿性(接触角) 影响程度的公因子, 贡献94.818%的因素, 是氧基团的主要影响因子.
摘要:
采用灰熔点测定仪、X射线荧光光谱仪、扫描电镜和热重分析仪等方法, 研究了准东煤流化床气化飞灰的灰熔融特性、物理结构和化学组成及气化反应活性.结果表明, 准东煤与其流化床气化飞灰中SiO2、Fe2O3、Na2O和CaO等矿物质含量存在显著的差异, 但飞灰的灰熔点与原煤无明显差异.准东煤气化飞灰具有较宽的粒径范围, 呈现双峰分布特征, 且不同粒径区间飞灰的元素含量存在显著差异.提高气化温度, 有利于提高飞灰的气化反应活性.准东煤流化床气化飞灰石墨化程度比煤焦要高, 但其孔隙结构更为发达, 含有丰富的中孔和中大孔, 使得飞灰的气化反应活性高于煤焦.可通过提高气化温度、循环再气化的方法提高气化效率.
摘要:
采用萃取法测量了准东煤中不同赋存形式碱金属(Na、K) 的含量, Na以水溶性为主, 占59%, K主要以不可溶的硅铝酸盐存在, 占总量的53%.进行准东煤燃烧实验, 燃烧温度为400-950℃, 研究了高碱准东煤燃烧过程中碱金属在气、固两相中的分布.结果表明, 随温度升高, 煤粉成灰率降低, Na从煤中不断析出进入气相; 而K在400℃时, 气相中的含量低于固相, 温度高于500℃, 气相中的含量超过固相并基本保持不变; 碱金属在固相中出现富集现象, 灰中碱金属的质量分数随温度升高; 气相中的Na主要来源于水溶性, 析出的K除了可溶性外, 还有部分来自不可溶的硅铝酸盐; 根据国标灰的XRD分析, 煤中碱金属在燃烧过程中会与SiO2和Al2O3反应生成钠长石和霞石等低熔点化合物.
摘要:
为了研究油页岩中有机组分结合特性对有机质分离富集的影响, 利用薄片透射光、反射单偏光、反射荧光等煤岩学研究手段研究桦甸油页岩中有机组分的种类、含量及赋存状态, 并利用两种密度分离手段研究油页岩中有机质的解离特性.结果表明, 桦甸油页岩有机质的变质程度较低, 有机显微组分以沥青质体为主, 占85.8%, 镜质组和惰质组含量较低; 有机质与矿物结合紧密, 形成有机-矿物复合体, 密度分离方法对有机质与矿物质分离效果有限; 浮沉实验小于1.40g/cm3密度级样品的热解失重量及失重速率均低于较高密度级产物, 这与颗粒状镜质组、惰质组与矿物质结合程度相对较差, 在较低密度级产物中富集有关.
摘要:
对桦甸油页岩进行逐级酸洗并对原样及各级酸洗样品的热解产物进行了碳平衡计算以及气相色谱和傅里叶红外光谱实验, 得到了矿物质对油页岩热解不凝性气体、半焦以及页岩油的影响特性.结果表明, 碳酸盐可以促进有机碳和氢向页岩油中转化, 而硅酸盐对有机碳和氢向页岩油中转化具有抑制作用, 碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中氢碳原子比降低.碳酸盐促进了油页岩热解产油并抑制了干酪根向不凝气分解转化, 而硅酸盐抑制了油页岩热解产油但对干酪根向不凝气的分解转化具有促进作用.碳酸盐和硅酸盐均可以促进热解不凝气中CO2和H2的生成, 而对CO的生成具有抑制作用, 碳酸盐可以抑制热解不凝气中碳氢化合物的生成, 而硅酸盐对其生成具有促进作用.碳酸盐和硅酸盐均可以使得页岩油中脂肪链长度变短及异构化程度变大, 并能够提高干酪根热解产物的芳构化程度.
摘要:
利用密度泛函理论M062X/6-31++G (d, p) 方法, 对27种具有不同取代基(甲基、羟甲基和甲氧基) 的木质素三聚体模型化合物的Cα-O和Cβ-O键均裂解离能进行了理论计算, 探究了不同位置取代基对醚键解离能的影响规律.结果表明, 当R2或R3位氢原子仅有一个被甲氧基取代时, Cβ-O键解离能变化很小; 当R2、R3位氢原子均被甲氧基取代时, Cβ-O键解离能明显降低; 且R4、R5位甲氧基能强化R2、R3位甲氧基对Cβ-O键解离能的降低程度, 而不受R1位取代基的影响.当R4、R5位氢原子相继被甲氧基取代时, Cα-O键解离能逐渐降低, 且R2、R3位甲氧基也能强化R4、R5位甲氧基对Cα-O键解离能的降低程度.当R1位氢原子相继被甲基、羟甲基取代时, Cα-O键解离能逐渐升高, 然而R2、R3位甲氧基会弱化R1位甲基、羟甲基对Cα-O键解离能的升高程度; R1位甲基不会影响Cβ-O键解离能, 羟甲基却能明显提高Cβ-O键解离能.
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以可溶解于醇类的磷钨酸为催化剂, 在超临界醇体系下液化木屑, 探讨甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等不同醇类溶剂对木屑醇解液化的影响, 同时采用FT-IR和GC-MS等对液化产物进行了表征分析.结果表明, 反应压力和溶剂的极性大小对木屑的液化效率以及液化产物影响显著.甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇反应体系的液化率和主要液化产物酯类化合物的含量比率, 分别为54.75%和43.759%、90.29%和23.531%、85.90%和41.761%、89.15%和28.619%, 特别在甲醇体系中, 乙酰丙酸甲酯的含量高达33.374%;在异丙醇体系中酚类化合物可达到24.342%;醛类化合物只出现在甲醇体系中.在正丙醇体系中没有酚类产物, 表明极性最小的正丙醇, 提供很少的H*, 更不容易将木质素降解.
摘要:
通过低饱和共沉淀法合成了类水滑石结构的层状氢氧化物(Layered Double Hydroxide, LDH) 前驱体, 经煅烧获得衍生Cu/Al/Zn、Cu/Al/Ni、Cu/Al/Ni/Zn高分散复合氧载体.采用XRD、XRF、H2-TPR、SEM及BET等分析手段对氧载体的结构及反应性能进行了表征, 并通过固定床反应器开展了氧载体与生物质化学链气化实验.结果表明, 合成的三种前驱体都具有典型的水滑石特征衍射峰, 且层板稳定.Cu/Al/Zn前驱体层间厚度为0.2642nm, Ni2+引入后, 层间距减小.前驱体煅烧后形成的复合氧载体中元素含量与制备试剂基本一致.氧载体中Zn、Ni元素的引入可提升CuO的反应活性, 降低H2还原的反应温度, Zn元素与Cu具有更好的协同作用.Cu/Al/Ni/Zn氧载体在固定床化学链气化中具有较好的碳转化率和气体产率, 其碳转化率为82.03%.反应后氧载体比表面积为5.995m2/g, 具有较好的可再生性与抗烧结性, 是生物质化学链气化反应较为理想的氧载体.
摘要:
以塔河常压渣油(THAR) 为原料, 正己烷为溶剂分离获得重组分C6-沥青质及其脱沥青油, 并将所得沥青质回调至脱沥青油中配制成不同沥青质含量的渣油, 以此为原料进行了高压釜临氢热反应实验.首先利用元素分析、1H-NMR及13C-NMR、GPC分子量测定、FT-IR、XRD及SEM对沥青质的分子结构参数、官能团、晶体结构及表面形貌进行了分析研究.结果表明, 该沥青质芳环侧链中长链部分较少且支链化程度较高, 并以甲基、乙基、丙基结构为主, 其芳香度fA高达0.57, 芳环缩合程度及芳香片层结构较大, 且芳香环系同时存在迫位缩合和渺位缩合的结构, 已经形成连接致密的高芳香度结构.鉴于沥青质结构的复杂性, 考察了其含量对临氢热反应过程的影响, 结果表明, 随着沥青质含量的增加, 渣油的转化率逐渐增加, 当沥青质含量超过5.12%时, 其转化率的增加以快速生成焦炭为代价.另外, 渣油中长链脂碳含量fC3与轻质油收率存在一定规律性, 即随着fC3增加, 轻质油收率先增加后趋于平缓, 而残炭值、芳香度fA与焦炭收率表现出良好的线性关系.
摘要:
以委内瑞拉减压渣油为原料, 采用微型反应釜, 研究了其在410℃、2.0MPa氮气初压下, 不同反应停留时间的热改质过程生成油的化学结构组成及其重组分溶剂化变化规律.通过1H-NMR技术研究了热改质过程生成油中沥青质和重胶质不同化学位移归属氢的转化路径; 并结合改进的Brown-Ladner法分析了热改质过程生成油中沥青质和重胶质的平均分子结构参数变化; 采用蒸汽压渗透法考察了热改质过程生成油中沥青质和重胶质在甲苯溶液中所形成的复合超分子结构的平均相对分子质量.结果表明, 随着热改质程度的加深, 沥青质和重胶质的H/C原子比减小, 供氢能力逐渐下降, 沥青质和重胶质的芳香环共轭程度和fA在体系生焦后(45min) 显著提高; 沥青质的聚集趋势相关值在热改质15min前变化不大, 15min后显著增强, 而重胶质在整个热改质过程中, 其聚集趋势相关值的增势较为缓和; 沥青质和重胶质的聚集趋势相关值差异逐渐增大, 15min时增加了1.5%、25min时增加了50.8%、45min时增加了142.3%, 表明沥青质和重胶质的结构差异越来越明显; 重胶质溶剂化沥青质的能力逐步减弱, 体系的溶剂化参数从0时的32.9%逐步降到15min时的29.5%、25min时的14.1%和45min时的9.6%;热改质生成油的斑点实验等级逐渐增加, 体系的胶体稳定性逐渐降低.
摘要:
采用柠檬酸盐凝胶法制备出纳米CuO-ZnO-ZrO2(CZZ) 催化剂, 应用XPS、BET、XRD、H2-TPR、H2-TPD、CO2-TPD和TG-DTA等检测手段对催化剂及前驱体的结构进行表征.研究了湿凝胶干燥时间和柠檬酸用量对催化剂结构的影响, 并与燃烧法制得的催化剂进行对比, 考察了不同催化剂CO2加氢制甲醇的性能.研究表明, 延长湿凝胶干燥时间可有效防止催化剂焙烧时发生喷溅, 有利于催化剂中各组分的分散, 提高催化剂对H2和CO2的吸附能力; 112℃干燥48h制得的催化剂(CZZ-48h) BET比表面积为43.5m2/g, 高于燃烧法; 柠檬酸用量等于化学计量比时催化剂的性能最佳, 在240℃、2.6MPa、空速为3600h-1、H2/CO2(体积比) 为3的条件下甲醇时空收率达109.4g/(kg·h); 柠檬酸过量会影响催化剂组分的分散度, 并造成分解残留覆盖催化剂表面活性位而不利于CO2加氢反应.
