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2018年  第46卷  第11期

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研究论文
摘要:
以新疆淖毛湖煤(NMH)为原料,在间歇高压反应釜中进行加氢液化实验,通过电子顺磁共振波谱仪(EPR)分析了加氢液化过程中间产物-沥青质(PAA)自由基浓度随停留时间的变化。结果表明,在实验温度下NMH煤加氢液化总转化率先升高后降低,在60 min达到峰值96.87%,油产率为53.01%;淖毛湖原煤自由基浓度为2.6654×1018/g,PAA自由基浓度在1.2519×1018/g-1.9121×1018/g,随着反应停留时间的延长先上升后下降,中间产物PAA自由基浓度数值可以反映液化反应进行的程度,与油产率变化趋势一致;反应中间产物PAA的g值小于原煤g值(2.00434),在2.00301-2.00403,在液化加氢过程中其g值呈先上升后下降的趋势,与PAA中N、S、O等杂原子成分的变化一致,与元素分析结果相吻合。
摘要:
以胜利褐煤为原料,利用一段流化床/固定床石英反应器,进行N2/O2/H2O/H2O+O2气氛的褐煤热解/气化实验。采用BET、Raman、FT-IR、微波消解ICP-AES、TGA等技术表征半焦。研究氧气添加对气化反应以及半焦结构和反应性的影响,解析了氧气对气化半焦的活化机理。结果表明,氧气添加可以改变半焦结构,活化半焦,从而促进转化率、H2产率和CO2产率的提高。氧气对气化半焦的活化作用主要包括两个方面,一是芳核与氧气发生氧化分解反应,破坏了芳环大π键,形成了新的官能团,从而促进了反应(C+H2O→H2+CO)的发生;二是随反应的进行,芳香大环(≥6)结构解聚为芳香小环(3-5)结构,同时氧原子进入芳核,形成缺陷位C-O-C,从而导致半焦微晶结构的缺陷程度提高、缩聚程度降低,进而导致半焦反应性和表面吸附作用提高,促进反应(CO+H2O→H2+CO2)的发生。
摘要:
选取三种不同的添加剂(高岭土、SiO2和Al2O3),研究它们对高碱准东煤钠迁移和灰分烧结温度的影响,并且添加比例为1%-5%。结果表明,三种添加剂的钠捕集效率依次为:高岭土> SiO2 > Al2O3。钠捕集效率随着添加比例的增加而升高,但受温度影响比较复杂。高岭土的钠捕集效率在600-1000℃先增加后减小,并在900℃达到最大值,其余两种随温度的升高均减小。准东煤灰的烧结温度为803℃,添加高岭土后,烧结温度随添加比例的增加先降低后上升。当添加比例为3%时,因为钙长石和钙黄长石的低温共熔反应而达到最小值。SiO2的添加比例为5%时,由于透辉石的生成和SiO2本身的"骨架"作用,烧结温度迅速升高到879℃。Al2O3对烧结温度的影响最小。
摘要:
采用高压釜对富镜质组白石湖煤进行了水热处理,通过傅里叶红外光谱(FT-IR)分峰拟合方法分析了煤中含氧官能团变化。在固定床中开展分离废液和未分离废液水热处理煤样的热解实验,利用原子吸收分光光度计(AAS)测定了热解产物中钠钙含量。结果表明,白石湖煤经水热处理后水分、挥发分、氧含量以及Cl、Na和Ca等无机元素含量明显降低。水热处理过程中芳香醚水解和羧酸盐发生离子交换反应使得氢含量和H/C原子比增加,促进固定床热解焦油产率升高。300℃下水热处理脱除了部分有机形式Ca后随水废液被分离;废液中钠钙等无机元素的催化作用导致未分离废液较分离废液的样品具有更高热解气产率和更低焦油产率。白石湖原煤及其水热处理样品热解产物中Na含量和分布由高到低顺序均为:热解焦>热解水>焦油>热解气,Ca含量和分布顺序为:热解焦>焦油>热解水>热解气。水热处理温度越高,热解过程钠和钙释放率越低,释放的Na主要进入热解水,其次焦油;而释放的Ca则主要分布于焦油中,其次热解水。
摘要:
利用GC-MS分别检测分级冷凝装置和常规冷凝装置制备的核桃壳生物油,对比常规冷凝生物油与分级冷凝多品级生物油有机组分的相对峰面积,发现分级冷凝对组分富集有较大影响,其中,乙酸在第四级生物油内相对峰面积从5.38%上升至9.44%;愈创木酚在第二级内从3.46%上升至6.23%;紫丁香醇在第一级内从1.48%上升至4.44%;异丁香酚在第一级内从5.52%上升至17.84%。经过75 d、15℃恒温恒湿储存后分级冷凝生物油水分增加,分别增加了1.58%、1.88%、1.80%、2.43%;脂肪类有机物峰面积减小;酚类有机物峰面积增大。第一、二级生物油内小分子有机物含量较少,老化反应强度较低;第三、四级生物油内小分子有机物含量较多,老化反应强度较高。根据GC-MS检测结果将有机物分类,统计各类有机物在储存前后的含量变化,分析储存过程中各类有机物发生的老化反应种类以及反应强度。
摘要:
采用水热法合成载体MCM-41与不同初始n(Si)/n(Zr)的Zr-MCM-41,由(NH46Mo7O24与载体经过共浸渍、高温焙烧、氨气程序升温氮化制备了Mo2N/Zr-MCM-41新型加氢脱氧催化剂。采用XRD、BET、XPS、TEM以及吡啶红外等手段对催化剂进行了表征,并采用高压反应釜评价了不同n(Si)/n(Zr)的Mo2N/Zr-MCM-41催化麻疯树油加氢脱氧反应的性能。结果表明,Zr改性后的载体与纯硅MCM-41同样具有良好的孔道结构,且L酸、B酸酸值提高。Mo2N作为活性组分体现出了优异的加氢脱氧性能,在反应温度350℃、氢气分压3.0 MPa条件下催化的产品油组成主要为直链烷烃与芳香族化合物,占产品组分的90%(质量分数)以上;不同n(Si)/n(Zr)的新型催化剂脱氧率可高达100%;芳香族化合物含量高于直链烷烃,最高可占组成的72.09%(质量分数),主要以单环、双环芳香烃为主,碳链长度分布在C8-16;直链烷烃碳链长度分布在C8-17。通过Mo2N/Zr-MCM-41催化后的麻疯树油经分馏处理后可制备生物燃料。
摘要:
Perovskites as host structures of cations were used in order to generate in situ active and stable catalysts for ethanol steam reforming. For this purpose, La1-xMgxAl1-yNiyO3 (x=0.1; y=0, 0.1, 0.2, 0.3) perovskites were synthetized by the citrate method. Ni segregation is evident for a substitution level higher than 0.2. The segregation of Ni as NiO generated species interacts with different metal-support after the reduction step. The y=0.1 catalyst presents the highest H2 yield value about 85% during reaction time, with low mean values of CH4 and CO selectivities of 3.4% and 11%, respectively and a low carbon formation. The better performance of y=0.1 catalyst could be attributed to the minor proportion of segregated phases, thus a controlled expulsion of Ni is successfully reached.
摘要:
A series of Fe/MgO catalysts with well-defined exposed crystal planes were synthesized by impregnation, deposition-precipitation and ultrasonic impregnation methods. The catalysts were characterized by X-ray powder diffraction, high-resolution transmission electron microscopy, CO2 temperature-programmed desorption, H2 temperature-programmed reduction, X-ray spectroscopy and N2 adsorption-desorption isotherms. The characterization results indicate that the basicity of MgO supports strongly affect the catalytic performance of iron-based catalysts for Fischer-Tropsch synthesis. It is found that the strong basicity sites of MgO supports remain during the ultrasonic impregnation process. The intrinsic basicity of Fe/MgO catalysts enhances dissociative CO adsorption and promotes the olefin selectivity. In addition, the catalyst of iron particles on the (111) crystal planes of MgO nanosheets presents higher TOF value and olefins selectivity than that of the catalyst using the (100) crystal planes of MgO nanocubes as a support. The effect of basic properties of MgO nanocrystals facilitates CO chemisorption, suppressing H2 adsorption and olefin desorption on the corresponding Fe/MgO catalysts.
摘要:
采用共沉淀法制备了Zn2.4Ni0.6AlxFe1-xO4.5±δx=1/0.5/0)系列类水滑石型镍基催化剂,用于乙酸自热重整制氢,并利用XRD、H2-TPR、BET、XPS等表征手段对催化剂进行了表征。结果表明,Zn2.4Ni0.6Al0.5Fe0.5O4.5±δ催化剂在乙酸自热重整中乙酸转化率维持在100%,氢气产率为2.39 mol-H2/mol-HAc。Zn-Al水滑石前驱体经焙烧后形成了ZnO为骨架的复合氧化物,铁的适量添加增大了催化剂的比表面积,经还原后形成FeNiZn合金,Fe以及Zn的给电子作用提高了Ni的抗氧化能力,催化剂的抗氧化烧结和抗积炭能力得到提高。
摘要:
利用水热合成法,以钨酸钠为钨源,硝酸为酸源,柠檬酸与酒石酸为辅助剂,制备了单斜相且形貌规整的WO3。对WO3样品进行了X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外可见漫反射(UV-vis-DR)分析,测试了样品的BET比表面积,考察了硝酸与钨原子物质的量比,柠檬酸、酒石酸与钨原子物质的量比对样品晶相与形貌的影响。结果表明,大量硝酸及羟基酸的加入都有利于WO3单斜相的形成,当硝酸与钨原子的物质的量比为2.8:1,羟基酸与钨原子的物质的量比为0.8:1时,能够制得单斜相、形貌规整的WO3样品。将WO3p型半导体物质CuCrO2复合得到CuCrO2-WO3复合催化剂用于光催化分解水产氢的实验,高结晶度的单斜相WO3具有较好的光催化性能。
摘要:
考察添加不同含量Cl离子对浸渍法制备的Cl-V2O5-WO3/TiO2催化剂低温NO转化率的影响。随着Cl离子质量添加量从0增加到2.5%,Cl-V2O5-WO3/TiO2催化剂NO转化率先升高后降低,结合在含有SO2和H2O的SCR实验结果,确定1.5% Cl-V2O5-WO3/TiO2为性能最优催化剂。在反应温度为149-362℃,NO转化率大于95%;在145-385℃,NO转化率大于90%。采用XRF、BET、XRD、TG、FT-IR和H2-TPR等方法表征了催化剂的物理化学性能和结构。结果表明,在反应气氛中加入SO2和H2O后,催化剂比表面积和孔容均减小,副反应产物含有NH4+和SO42-。适量Cl离子可以抑制硫物种沉积,减少副反应产物生成,增强催化剂抗中毒能力。
摘要:
采用共沉淀法制备碱土金属掺杂的钴基尖晶石型复合金属氧化物MxCo3-xO4M=Mg、Ca、Sr、Ba;x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9)催化剂,使用XRD、SEM、氮吸附、H2-TPR、O2-TPD-MS和XPS等技术对催化剂进行表征,并在固定床微型反应器中评价了MxCo3-xO4催化剂催化分解N2O的活性,研究了碱土金属掺杂对其催化性能的影响。结果表明,碱土金属掺杂后,MxCo3-xO4催化剂颗粒粒径减小,比表面积增大,表面吸附氧和Co2+数量增加,氧化还原性能增强;在反应气组成为0.68% N2O,3% O2,Ar为平衡气的条件下,碱土金属锶掺杂、掺杂量x为0.7时,Sr0.7Co2.3O4的N2O分解催化活性最高,N2O转化率为10%和95%时所需的温度分别为312和451℃。
摘要:
采用密度泛函理论方法研究了1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐离子液体[Bmim]HSO4与氮化物喹啉和吲哚分子的相互作用,并进行了NBO和AIM分析。[Bmim]HSO4离子对最稳定结构表明,[HSO4]-阴离子中的氧原子与咪唑环中正电性较大的C14-H20之间有较强的氢键作用。在分子水平上,NBO和AIM分析证实了喹啉和吲哚分子与[Bmim]HSO4的阴离子之间有较强的相互作用,其中,喹啉分子中的氮原子与阴离子[HSO4]-中氢原子之间的作用以及吲哚分子中N-H的氢原子与[HSO4]-中氧原子之间的作用是该离子液体能够有效脱除氮化物的主要动力。
摘要:
对自然界中广泛存在的凹凸棒土(Atp)进行磁改性,通过沉积-沉淀法制备出磁性氧化铁改性的磁性凹凸棒土(MAtp),采用BET、VSM、XRD以及SEM等手段对其理化性质加以分析,并在固定床实验台上进行模拟烟气脱汞性能测试,研究了铁氧化物含量、反应温度和烟气成分对其除汞能力的影响。结果表明,Atp与磁性物质的复合提高了其对Hg0的脱除能力,并且随铁氧化物含量升高,MAtp脱汞能力逐渐增强;在实验温度区间内,脱汞能力随温度的升高逐渐增强,MAtp对Hg0以化学吸附为主;O2、NO的添加有利于Hg0的脱除,但Hg0穿透率随浓度变化不显著;SO2抑制汞的脱除,并且随浓度的增加,其抑制效果更加明显,但是当NO和SO2共同存在时,NO能明显削弱SO2对脱汞的抑制作用。
摘要:
为了认识痕量元素As在飞灰中的富集特性,利用密度泛函理论研究了砷的典型氧化物AsO在飞灰中的主要成分SiO2模型上的吸附机理,对优化后的吸附构型进行能量计算、AIM理论、Mulliken电荷分析以及定域化轨道指示函数(LOL)填色图分析,剖析了AsO与SiO2表面的相互作用。结果表明,AsO在无定型SiO2表面的缺陷位的吸附能均大于50 kJ/mol,吸附构型均为典型的化学吸附。在无定型SiO2缺陷活性位点形成的As-Si键、Si-O键和As-O键强度较大,均属于共价键;SiO2与AsO之间为共价相互作用。