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2020年  第48卷  第8期

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论文
摘要:
The interaction between coal and biomass has been widely investigated. However, the mechanism is always proposed based on physicochemical structure and reactivity of char mixture. In this work, char mixture after co-pyrolysis of anthracite and biomass was separated based on different shape and size, and then structure and reactivity of the coal char were analyzed to reveal mechanism of coal-biomass interaction. Anthracite char samples with different corn straw (CS) blending ratios were prepared by pyrolysis in a fixed bed reactor at 600 and 900℃. The AAEM concentration and microcrystalline structures of coal char were examined by inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES) system and X-ray diffraction (XRD). The gasification reactivity of char sample after separation was analyzed by TGA under CO2. The results show that concentration of active K and Mg in coal char samples gradually increased and more disordered carbon structure formed as the CS proportion in the blending increased from 0 to 80%. The coal char in the blending captured more AAEM species by volatile-char interactions instead of escaping with volatile from biomass during co-pyrolysis process. Meanwhile, higher pyrolysis temperature led to volatilization and inactivation of K and Na, and also decrease in graphitization degree. Moreover, both addition of CS and low pyrolysis temperature could promote gasification reactivity of coal char sample. Furthermore, a satisfactory linear correlation (R2=0.9009) between alkali index AI and R0.5 of the char samples was established. This indicated that AAEMs performed the dominate effect to enhance gasification reactivity of coal char during co-gasification of coal and biomass.
摘要:
基于电厂烟气脱硫渣,采用多步酸洗工艺加以提纯并制备获得CaSO4载氧体。在高温固定床反应器上研究了还原反应温度、载氧体过量系数Φ、多次还原氧化循环等因素对提纯脱硫渣载氧体与煤化学链燃烧特性和气相硫演化规律的影响。结果表明,提纯脱硫渣载氧体有较高的反应活性,能够促进煤的充分转化;综合考虑碳的转化以及气相硫释放的抑制,最优反应工况中还原反应温度确定为900℃、载氧体过量系数Φ=1.0为最佳。经过五次还原氧化循环实验发现,随着循环次数的增加,CaSO4副反应的进行及气相硫的不断释放,导致提纯脱硫渣载氧体循环反应活性略有降低,反应稳定性受到了一定的影响。
摘要:
采用量子化学方法探究了还原区高浓度NO存在下zigzag结构焦炭氮中N的迁移转化规律,并通过构建含羟基焦炭N模型,从分子层面对氧存在下焦炭N的转化特性进行了系统的理论计算。结果表明,还原区NO的存在会与焦炭中的N结合为N2释放;并且氧的存在增强了焦炭表面化学活性,进一步促进了焦炭中N的析出。还原区氧和NO的共存使得焦炭中N的释放与C的燃烧同时发生,表现为NO与焦炭中N结合为N2的同时,伴随有氧将焦炭中C氧化成CO2或CO。动力学计算C燃烧产物的限速步速率常数发现,低温低氧条件下C更容易氧化生成CO;随着温度的升高,CO2生成速率明显增大,高温更利于CO2的生成。
摘要:
通过将稻秆和褐煤混燃,研究了燃烧温度以及生物质掺混比例对于混燃过程中K的释放、灰样中K的赋存形式以及矿物质变化的影响。研究表明,燃烧温度对于混合燃料中K的释放影响显著。在600-750℃时,随着温度升高,水溶性K和醋酸铵溶性K大量释放到气相,使得K的释放速率较快;而当温度在750-850℃时,水溶性K和醋酸铵溶性K开始大量地转化为其他形式的K而被固定在灰样中,使得K的释放速率变得缓慢;当温度高于850℃时,随着温度升高,盐酸溶性K的分解导致K释放速率重新增大。通过XRD分析发现,灰样中水溶性K主要以KCl的形式存在,K2SO4的生成同时受到原料中K的含量和S/Cl比值两个因素的共同影响,原料中K的含量越高,且S/Cl比值越大,越会促进K2SO4的生成。同时也发现生物质和煤混燃时存在协同作用,煤中Al、Si等元素会和生物质中的K反应生成碱性硅铝酸盐,从而导致更多K留在灰烬中。
摘要:
以切尾FCC油浆为原料,采用DMF和反抽提剂的复配溶剂进行抽提分离,对FCC油浆及其抽提产物的物性和组成进行了分析表征。结果表明,复配溶剂可以较好地将FCC油浆分离成以芳香烃为主的抽出相和以饱和结构为主的抽余相,在抽出油收率为58.5%时,抽出油芳香分含量80.5%,芳碳率为73.82%,所含芳烃以二环、三环和四环为主,可以作为橡胶填充油和增塑剂等的原料;抽余油饱和分含量高达90%以上,芳碳率只有2.38%,基本不含杂原子,可以作为优良的催化裂化原料。溶剂抽提可以使低附加值的FCC油浆得到较好的利用。
摘要:
采用浸渍法制备稀土元素铈(Ce)改性的Ru/HAP催化剂Ce-Ru/HAP,以实现果糖一步法制备2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)。采用XRD、TEM、NH3-TPD和XPS表征手段对催化剂的理化性质进行分析。结果表明,Ce很好地高度分散到载体HAP上,且并未对HAP的结构造成影响;Ce主要以Ce3+和Ce4+形式存在,前者的存在使催化剂表面产生大量氧空穴,同时两者之间的电子转移有利于氧空穴形成,提高储氧能力,提高催化剂的表面催化活性;催化剂具有丰富的弱酸位,能够抑制反应过程中副反应的发生。优化反应条件后,催化剂Ce(8%,质量分数)-Ru/HAP在温度160℃和氧气压力2 MPa的反应条件下,反应4 h时2,5-呋喃二甲酸的产率为34.2%。因此,Ce的引入能够提高传统贵金属复合型催化剂的催化活性,同时也为果糖一步制备2,5-FDCA提供新思路。
摘要:
采用共沉淀法并通过改变焙烧温度制备了一系列具有不同晶相结构的La2Zr2O7催化剂,在微型固定床反应器上评价其甲烷氧化偶联反应性能,并利用XRD、Raman、CO2-TPD、XPS等表征手段,探究催化剂的物相结构、表面碱性以及表面氧物种的变化规律。结果表明,随着焙烧温度从700℃逐渐升高到1200℃,La2Zr2O7催化剂结晶度不断提高,晶相发生明显变化,从无定形结构逐渐向缺陷萤石结构过渡,最终转变成烧绿石结构。焙烧温度提高促使La2Zr2O7晶相转变过程中,催化剂表面的碱性强度减弱,中等碱性位数量以及具有催化活性的表面氧物种O22-和O2-的相对含量不断减少,致使催化剂的CH4转化率和C2+选择性不断降低。其中,无定形LZO-CP-700催化剂表现出最佳的甲烷氧化偶联反应性能。
摘要:
The dimethyl ether (DME) carbonylation reaction over mordenite is greatly affected by the mass transfer process. In this research, hierarchical mordenite catalysts were synthesized and characterized to investigate the influence of mesopores on the structure, mass transfer and catalytic performance. The results show that the medium-strong acid sites decrease while strong acid sites increase over the hierarchical samples. The introduced mesopores can significantly improve the mass transfer efficiency and the carbonylation performances are markedly improved on the hierarchical samples. In addition, the polymerization degree of coke deposition on the deactivated samples decreases although the coke amount increases. Excessive usage of mesopore templates can damage the structure of the MOR catalysts, thus leading to the loss of acid sites and the decrease in catalytic performance.
摘要:
采用水热法,通过改变合成条件选择性制备出具有球状堆积、薄片状、中空和海绵条状结构的四种不同形貌的H-ZSM-5分子筛,并采用XRD、SEM、Py-FTIR、NH3-TPD、ICP和N2物理吸附等手段对其结构性质进行了表征。将具有尖晶石结构的ZnCr2O4复合氧化物与不同形貌的H-ZSM-5分子筛组成ZnCr2O4/H-ZSM-5双功能催化剂,应用于合成气直接制芳烃(STA)的反应过程,研究了H-ZSM-5分子筛形貌对该双功能催化剂STA性能的影响。结果表明,H-ZSM-5分子筛形貌对ZnCr2O4/H-ZSM-5的合成气制芳烃催化性能具有重要影响;不同形貌H-ZSM-5分子筛的芳烃选择性由高到低顺序依次为球状堆积>海绵条状>中空结构>薄片状结构。其中,ZnCr2O4氧化物与具有球状堆积结构的H-ZSM-5分子筛组成的ZnCr2O4/H-ZSM-5(sphere)双功能催化剂在STA反应过程中表现出最佳的催化性能:在350℃和3.0 MPa条件下,CO转化率为12.6%,芳烃选择性高达68.8%,而甲烷、C2-40烷烃和CO2选择性分别降低至1.3%、14.3%和41.4%。这是由于球状堆积H-ZSM-5分子筛粒径适中(约350 nm),孔道长度适宜,适合芳烃产物的扩散但又能避免低碳烃类过早扩散出酸性分子筛孔道,从而有利于合成气转化中间产物的芳构化,提高芳烃产物的选择性。
摘要:
γ-Al2O3为原料采用原位合成法制备CuAl2O4催化材料,通过XRF、XRD、BET和H2-TPR等手段对催化材料进行表征,考察铜铝物质的量比对CuAl2O4催化材料结构、性质及其催化甲醇水蒸气重整制氢性能的影响。结果表明,不同铜铝物质的量比主要影响了铜物种的还原性能,从而影响了其催化甲醇水蒸气重整制氢的性能。当铜铝物质的量比为1:2时,CuAl2O4催化材料的催化性能较好,在反应温度为260℃,水醇物质的量比为1.2,甲醇气体空速为800 h-1时,甲醇转化率为100%,产氢速率为895 mL/(kg·s)。
摘要:
采用浸渍法分别制备了芬顿试剂及其原料FeSO4和H2O2改性的ZSM-5分子筛,并与未改性的母体ZSM-5分子筛进行了对比实验。通过一系列表征手段及丙烯齐聚反应考察了各催化剂的理化性质和催化性能。结果表明,芬顿试剂、FeSO4、H2O2的改性处理均会引起ZSM-5分子筛脱铝,从而导致其硅铝比升高。但与FeSO4改性相比,芬顿试剂由于其产生的大量羟基自由基更容易将Fe引入分子筛,形成新的活性中心,同时芬顿试剂改性还能使分子筛的比表面积和介孔的体积增大,调节催化剂的酸性。与母体ZSM-5相比,Fenton-ZSM-5催化剂具有优异的催化活性和稳定性。初始丙烯转化率和柴油选择性分别高达98.3%和92.4%,24 h内转化率和选择性维持在80%和82%以上。
摘要:
以烷基酚转化为轻质芳烃(苯和甲苯)为目标,制备了Cr2O3/Al2O3催化剂,并以4-乙基酚为模型化合物研究了其加氢反应性能。体积空速、氢油比、反应压力和温度升高时,脱烷基率、芳烃总选择性、轻质芳烃选择性呈先增大后减小的趋势,反应温度对转化率影响较大。以不同浓度磷酸对Cr2O3/Al2O3进行改性,随着磷酸用量的增大,催化剂酸量总体增大,主要是弱酸和中强酸,酸强度先增加后降低,磷酸用量较高时,弱酸增加幅度较大。与未改性相比,质量分数8%磷酸改性Cr2O3/Al2O3上4-乙基酚转化率99.5%,脱烷基率提升9.4%,达74.4%,轻质芳烃选择性提高4.0%,达到57.0%,以较高选择性实现了转化制轻质芳烃,同时,芳烃总选择性高达80.4%,较高程度保持了芳环不被破坏。提出了Cr2O3/Al2O3上4-乙基酚加氢反应的路径并对反应机理进行了研究。
摘要:
制备了一系列硼掺杂的还原氧化态石墨烯催化剂并应用于蒽加氢反应。结果表明,随着催化剂处理温度的升高,催化剂中有序碳结构会发生变化,硼会取代材料骨架中的碳,进而影响蒽和氢气的吸附活化。经硼改性后,催化剂对蒽加氢反应表现出了很高的加氢活性,蒽的最高转化率可达97%,深度加氢产物八氢蒽的最高选择性可达19%。
摘要:
Platinum-silver alloy nanoparticles (PtxAgy NPs) were synthesized in a molten salt system without using any organic surfactants or solvents; the catalytic role of Ag in the methanol electrooxidation reaction (MOR) in alkaline electrolyte over PtxAgy NPs was investigated. The TEM images suggest that Pt52Ag48 nanotubes (NTs) can be obtained when the Pt/Ag ratio in the molten salt precursor reaches 1. The methanol electrooxidation reaction test results indicate that the Pt52Ag48 NTs with a clean surface exhibits a much better catalytic performance than the conventional Pt black in MOR. Meanwhile, the catalytic activity of the Pt52Ag48 NTs is greatly related to the positive potential limit; the peak current of MOR reaches 1.61 mA/μgPt with a positive potential limit from -1.0 to 0.5 V (vs. SCE), which is 1.92 times higher than that with a positive potential limit from -1.0 to 0.1 V (vs. SCE). The Ag element in the surface layer of PtxAgy alloy may promote the MOR through a redox process during the electrochemical cycle. The insight shown in work should be beneficial to the application of PtxAgy alloy in the direct methanol fuel cells (DMFCs).