摘要: 以高含有机硫的新裕焦精煤为研究对象,采用萃取反萃取和分级萃取的分离方法及XPS、GC/MS等分析技术,对原煤和各族组分内不同结构的有机硫分布情况进行了研究,重点考察了各类型有机硫在煤有机质本体结构及族组分中的赋存规律。结果表明,组分总硫基赋存分率则与复杂性程度正好相反;可溶性含硫组分在总溶出物中的分布,相对不同族组分而言总体均衡;可溶性的共轭结构类有机硫主要赋存于煤密中质组中,其次是疏中质组中且以噻吩类为主,较少赋存于煤重质组中;而可溶性的脂肪结构类有机硫则主要赋存于煤重质组和密中质组中,较少赋存于疏中质组中;各族组分内有机硫的萃取率随时间的变化规律具有明显的加和性,族组分内可溶含硫组分的溶出行为相互独立,符合煤嵌布结构模型的基本思想;煤中不同形态有机硫的赋存遵循"相似相溶"原理。
摘要: 利用循环流化床对天池木垒高碱煤进行了气化实验研究,获得了天池木垒高碱煤在循环流化床上的结渣特性及碱金属迁移规律,并对实验中出现的床内颗粒聚团现象进行了分析。结果表明,不同存在形态的碱金属在煤气化过程中的迁移规律不同,水溶钠和醋酸铵溶钠在煤气化过程中以气态形式析出,不溶钠主要存在半焦中;随着气化温度升高,底渣和煤气中钠含量增加,飞灰中钠含量减少;尾部管道温度降低过程中,煤气中钠的冷凝速率明显高于钾;天池木垒高碱煤气化过程中容易引起床内颗粒聚团,床温越高,颗粒聚团现象越明显,床温波动越大;碱金属与灰分中矿物成分及床料中SiO2 反应生成黏性低温共熔物是导致颗粒聚团的关键。
摘要: 采用加压热重分析仪和气相色谱仪联用的方法研究了府谷烟煤和海拉尔褐煤加氢反应过程中的失重规律和主要气体产物析出规律,升温速率15℃/min,压力0.1~5.0MPa,反应终温1000℃。实验结果表明,煤粉加氢反应主要分为初始干燥脱气、热分解及挥发分加氢,半焦加氢气化和焦炭加氢气化四个阶段。氢气压力的提高促进了挥发分自由基的加氢反应,抑制了含氧官能团脱除形成碳氧化物。在热分解及挥发分加氢阶段,府谷烟煤失重速率随氢气压力的升高而减小,氢气压力对海拉尔褐煤失重速率的影响不大。在半焦加氢气化阶段,CH4 生成速率随氢气压力的升高而增大,当氢气压力较高时(3~5MPa),海拉尔褐煤CH4 生成速率随氢气压力的升高不再增大。海拉尔褐煤Odaf 较高,其半焦中含氧官能团提供的活性位较多。府谷烟煤H/C原子比较高,能提供更多的内部氢。府谷烟煤和海拉尔褐煤焦炭加氢反应动力学参数分别为k 0 =2.38×107 (min-1 ·MPa-1 ),E =231kJ/mol,n =1和k 0 =2.64×103 (min-1 ·MPa-0.736 ),E =127kJ/mol,n =0.736。
摘要: 以煤焦油常压渣油(CTAR)为原料在3000mL环流反应器悬浮床加氢装置上进行了中试实验,并分别从CTAR和加氢产物中提取了甲苯不溶物(TI)及焦炭,通过元素分析、SEM、XRD、FT-IR、XPS等手段对TI及焦炭进行对比分析,明确了TI的结构组成并将其与加氢裂化生焦情况进行了关联。结果表明,CTAR悬浮床加氢工艺具有轻油收率高、生焦总量小、没有壁相焦的特点。TI由煤焦油生产过程中带入的碳质、矿物质颗粒及稠环芳烃有机物构成,O是其中含量最高的杂原子,Ca、Si、Al、Na来源于煤焦油中矿物质,C和O主要存在于C-C、C-H、C-O-C、C-OH结构中,N主要以吡咯和胺的形式存在,S主要以脂肪类S存在。TI具有明显的片层堆积结构,在作用力下容易破碎为具有较大比表面积及吸附能力的微米级微晶及碳质颗粒,和硫化后的催化剂颗粒一起为加氢反应提供载焦中心,优先吸附大分子自由基从而明显减少壁相焦的生成。
摘要: 采用混捏法制备了一种添加助剂La的Ni-白云石催化剂。在常压固定床反应器中,以正十二烷、环己烷、甲苯和甲基萘的混合物作为焦油模型化合物,进行焦油裂解特性研究。 考察了温度、空速、水料比等条件对气相产物产率的影响,对该催化剂进行了稳定性和再生性评价,在此基础上探讨了粉尘在催化剂表面沉积对催化剂性能影响的作用及机理。结果表明,该催化剂的最佳操作条件为反应温度800℃、空速300h-1 、水料比5:1、再生温度700℃、再生时间1h。XRD表征结果表明,改性白云石催化剂中形成了MgO-NiO固溶体和La(NiO3 )晶相。粉尘中的不同组分对催化剂性能的影响不同,CaO有利于提高催化剂的活性,Fe2 O3 的沉积会形成NiFe2 O4 的新晶相,而SiO2 会促进表面积炭,对催化活性的"抑制"作用明显。
摘要: 分析研究了不同粒径分布的石油焦成浆性及制备水焦浆的流变性和稳定性。结果表明,石油焦的成浆性较好,成浆浓度近70%,浆体的表观黏度均随浓度的增大而增大。粒径分布越宽,越有利于堆积,堆积效率越高,可制浆浓度越高,制备水焦浆的最佳药剂量越低,采用萘系分散剂制备的水焦浆呈胀塑性流型,粒径分布越宽,胀塑性越弱,利用静置观察法与Turbiscan Lab稳定性分析仪测定相结合评价水焦浆的稳定性,水焦浆的稳定性差,且粒径越大,析水率越低,沉降区的焦粉颗粒越易发生聚结,底部越易产生硬沉淀,稳定性越差。颗粒聚结是水焦浆稳定性的主要影响因素。
摘要: 850℃下,利用管式炉制备了不同转化率的棕榈壳CO2 气化焦,通过热重分析仪研究了气化焦的CO2 气化反应性,采用比表面积分析、拉曼光谱、X射线荧光光谱和扫描电镜-能谱等分析手段,考察了气化焦孔隙结构、碳组成、矿物元素含量与分布随转化率的变化。结果表明,在CO2 气化过程中,随着转化率的提高,棕榈壳气化焦固定碳的含量逐渐降低,有序化碳的相对含量为0.30~0.33,对气化过程起到一定的抑制作用;灰分含量逐渐增加,但气化反应指数R s 呈现先降低后升高的过程。转化率小于23%时,R s 与气化焦比表面积的变化趋势一致;23%< 转化率< 31%时,R s 基本不变;31%< 转化率< 68%时,比表面积随转化率线性增加,R s 取决于孔隙比表面积、矿物元素催化2个因素的协同作用,当转化率> 56 %时,该催化作用变得明显,同时碳的有序化程度开始降低;转化率> 68%时,R s 主要受矿物元素的催化作用控制。
摘要: 研究了21%O2 /79%CO2 气氛下,磷酸二氢铵对稻秆不同温度下的固钾能力及对灰熔融性的影响。利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜(SEM)等检测手段,对稻秆燃烧灰中K元素含量、产物物相以及微观形貌进行分析。固定床燃烧固钾实验表明,添加NH4 H2 PO4 能够有效提高稻秆固钾率,900℃下稻秆自身固钾率为14.65%,添加NH4 H2 PO4 后固钾率为68.79%,可以有效抑制生物质燃烧过程中碱金属以气态形式析出,并缓解了灰结渣现象。700℃燃烧条件下NH4 H2 PO4 和钾反应的主要产物为KPO3 ;900℃下反应的主要产物为高熔点物质K2 CaP2 O7 ,从微观形貌可以看出NH4 H2 PO4 能够抑制灰颗粒的烧结,添加NH4 H2 PO4 能有效提升稻秆灰熔点。
摘要: 用离子交换法制备Ga改性ZSM-5双功能催化剂,并结合XRD、SEM、BET、NH3 -TPD、Py-IR及ICP、XPS等多种技术进行表征,考察分子筛硅铝比(Si/Al)和催化剂氧化还原预处理条件对分子筛的酸性质、Ga物种的存在状态及其丙烷芳构化催化性能的影响。研究表明,硅铝比不仅可以改变分子筛的酸性,也会影响分子筛中非骨架Ga物种与分子筛表面的相互作用程度,进而影响含Ga分子筛的丙烷芳构化性能。在质量空速1.0 h-1 、反应温度550℃ 下,Si/Al比为30的Ga-HZSM-5分子筛丙烷转化率和芳烃收率最高。Ga物种的引入可以提高丙烷的转化率和芳烃的选择性,并抑制烷烃、烯烃的裂解。H2 还原处理,将分子筛表面Ga2 O3 还原为低价的Ga+ 和GaH+ 2 物种,促进了Ga物种向分子筛微孔迁移;还原-氧化处理后,Ga+ 和GaH+ 2 物种氧化成GaO+ ,占据分子筛孔道离子交换位,显著提高了催化剂的芳构化活性。
摘要: 采用水热法合成了纳米棒状La(OH)3 载体,通过湿式浸渍方法制备了10%Ni/La(Ⅲ)负载型催化剂,考察了500~800℃不同焙烧温度对于催化剂氢解山梨醇制备低碳二元醇的影响,结合XRD、SEM/EDS、BET、H2 -TPR-MS、CO/CO2 -TPD-MS、TG和ICP-AES等表征手段对Ni/La(Ⅲ)催化剂的构效关系进行了分析。结果表明,Ni/La(Ⅲ)催化剂表现出高的氢解反应活性,在较低的焙烧温度下(500℃)催化剂主要以NiO/La2 O2 CO3 结构形式存在。随着焙烧温度的升高,NiO/La2 O2 CO3 逐渐向La2 NiO4 -La2 O3 进行转变。碱性是影响不同催化剂活性的决定因素,高的焙烧温度促进了催化剂中强碱性位的生成,显著提高了氢解反应活性,但对液体产物的选择性无明显影响,在220℃、4MPa H2 、1.5h的条件下,山梨醇完全转化,低碳二元醇的产率可达到53%。低的焙烧温度则增加了催化剂的水热稳定性。催化剂的失活主要归结于活性金属粒子在水相反应中从载体表面脱落而发生团聚,降低氢解反应活性。
摘要: 采用脉冲微反装置评价了纯正丁烷、含有不同比例异丁烷的混合丁烷在Au改性的纳米HZSM-5催化剂上的反应活性和异构化选择性。结果表明,在300℃时,载金量为1.31%的催化剂上纯正丁烷原料的转化率可达7.0%,异丁烷选择性可达80%以上。相比之下,在纳米HZSM-5载体上正丁烷的转化率只有0.55%,异丁烷选择性仅为11.67%。在Au负载量为0.12%~1.91%,随着Au负载量的增加,正丁烷转化率先增后减,异丁烷选择性在低负载量时增加明显。在反应温度低于400℃时,纯正丁烷在载金催化剂上主要发生异构化反应;高于400℃时,主要发生裂解和芳构化等反应,即400℃是正丁烷在脉冲微反条件下异构化和裂解等反应的分水岭。另外,混合丁烷的组成对正丁烷异构化反应有一定影响,但在适当温度下正丁烷异构化时裂解产物很少,表现出金属-酸双功能催化特征。Au+ 在反应中发挥了脱氢和加氢作用。
摘要: 采用浸渍法制备了不同B2 O3 负载量(e.g. 5%~20% (w ))的Ag/TiO2 -B2 O3 -Al2 O3 吸附剂。以含硫量为245.36mg(S)/L 的商业柴油作为考察对象,常温常压下采用静态评价进行吸附脱硫性能研究。结果表明,B2 O3 改性后的Ag/TiO2 -Al2 O3 吸附剂的柴油吸附脱硫活性有了较大提高,当B2 O3 的负载量为15%时,吸附剂的吸附脱硫活性最高,2%Ag/4%TiO2 -15%B2 O3 -Al2 O3 (w )的饱和吸附硫容达到2.36mg(S)/g 吸附剂。这对于未经预处理的商业柴油而言,吸附脱硫活性已经达到较高水平。采用N2 物理吸附、O2 化学吸附、X射线衍射(XRD)、NH3 程序升温脱附(NH3 -TPD)、傅里叶红外光谱(FT-IR spectra)、11 B核磁共振(11 B-NMR)等表征手段对不同负载量B2 O3 改性Ag/TiO2 -Al2 O3 吸附剂的织构性质、晶相结构和表面酸性的影响进行研究。关联活性测试和表征结果发现,吸附剂的吸附脱硫活性主要与吸附剂的表面弱酸性有关,而B2 O3 改性在吸附剂表面引入了较多的四配位的BO4 物种,能显著增加吸附剂表面弱酸性位点数量,提高吸附剂的吸附脱硫活性。
摘要: 采用溶胶凝胶法制备介孔MoO3 -ZrO2 复合氧化物,考察MoO3 /ZrO2 的质量比对其晶相结构、比表面积、孔径以及形貌特征的影响。利用XRD、N2 吸附-脱附、SEM及FT-IR表征对所制得的复合氧化物进行分析。以FCC汽油馏分为原料,对MoO3 -ZrO2 经预硫化后制得的催化剂进行加氢脱硫评价。结果表明,含有MoO3 的ZrO2 与不含MoO3 的ZrO2 相比单斜相减少,主要以稳定的四方相存在。适当的提高MoO3 /ZrO2 的质量比有利于MoO3 -ZrO2 复合氧化物的比表面积和平均孔径的增大,但过大的质量比并不利于介孔的生长,并且有新的化合键和少量Zr(MoO4 )2 相产生。当MoO3 /ZrO2 的质量比为30%时,ZrO2 表面出现蠕虫状结构,此时脱硫率最高。由此,适当提高MoO3 /ZrO2 质量比可使催化剂的脱硫率升高。
摘要: One of the thrust areas of research is to find an alternative fuel to meet the increasing demand for energy. Glucose is a good source of alternative fuel for clean energy and is easily available in abundance from both naturally occurring plants and industrial processes. Electrochemical oxidation of glucose in fuel cell requires high electro-catalytic surface of the electrode to produce the clean electrical energy with minimum energy losses in the cell. Pt and Pt based alloys exhibit high electro-catalytic properties but they are expensive. For energy synthesis at economically cheap price, non Pt based inexpensive high electro catalytic material is required. Electro synthesized ZnO-Al2 O3 composite is found to exhibit high electro-catalytic properties for glucose oxidation. The Cyclic Voltammetry and Chronoamperometry curves reflect that the material is very much comparable to Pt as far as the maximum current and the steady state current delivered from the glucose oxidation are concerned. XRD image confirms the mixed oxide composite. SEM images morphology show increased 3D surface areas at higher magnification. This attributed high current delivered from electrochemical oxidation of glucose on this electrode surface.
摘要: 构建生物阴极型双室微生物燃料电池,处理老龄垃圾渗滤液。研究了阳极与阴极面积比值对微生物燃料电池产电能力和对老龄垃圾渗滤液处理效果的影响。结果表明,阳极与阴极面积比为1:2、2:2、2:1的3组生物阴极型微生物燃料电池输出电压分别为408、452、396mV,最大电功率密度分别为145.73、237.65、136.50mW/m3 ,内阻分别为350、200、400Ω,COD的去除率分别为21.18%、20.20%、22.31%。3组微生物燃料电池运行30d后,垃圾渗滤液中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮浓度均下降,其中,氨氮去除率分别为80.88%、73.61%和66.17%,其去除效果与产电性能相关。
摘要: 采用工业用V2 O5 -WO3 /TiO2 催化剂,基于傅里叶原位红外光谱(FT-IR)技术考察SO2 的氧化过程及烟气组分对SO2 氧化行为的影响;结果表明,SO2 在催化剂表面氧化主要是首先吸附在催化剂表面V2 O5 活性位上,占据其O原子,以SO2- 3 形式存在,后与催化剂表面V5+ -OH发生反应,生成金属硫酸盐(VOSO4 )中间产物,O2 重新氧化催化氧化过程中由于被SO2 夺取O原子而被还原的V2 O5 物种,使V4+ 转化为V5+ ,促进金属硫酸盐(VOSO4 )向SO3 转化;SO2 与NO、NH3 的竞争吸附阻碍SO2 在V2 O5 活性点位上的氧化;在SCR中,NO的脱除与SO2 的氧化是相互抑制的关系。
