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2021年  第49卷  第1期

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2021-01 目录
2021, 49(1): 1-8.
摘要:
论文
摘要:
结合灰熔融测定、固定床和一维沉降炉实验,详细研究两种工业高碳富钙型灰(除尘灰和烘干灰)分别作为添加剂对高、低钠混煤结渣特性的影响。结果表明,原混煤在取样温度1000 ℃时已存在大量无定型硅,升高温度这些组分极易诱发低温共融反应。添入5%除尘灰后混煤煤灰的软化温度提高幅度高达100 ℃,能使混煤煤灰中CaO/SiO2质量比达到2.5,促使新相硅酸二钙和钙铝榴石生成,能够有效改善混煤的高温结渣倾向。沉降炉实验工况下探针收集灰样中主要物相均为钙铝黄长石,掺入两种添加剂后均可促使含硅物相演变为结晶矿物相,抑制非晶相含硅组分诱发的低温熔融,但添入5%烘干灰后探针表面结渣倾向改善的效果不显著。
摘要:
以神华烟煤和玉米秸秆为实验原料,研究弱还原性气氛下生物质掺混量对神华烟煤的灰熔融特性和黏温特性的影响。利用XRD和SEM对灰渣的矿物质组成和微观形貌进行检测和表征。并利用热力学软件FactSage对不同温度下灰渣的物相及矿物质转化过程进行模拟计算。结果表明,随着玉米秸秆掺混量的增加,灰渣中高熔点的石英、钙长石和堇青石的含量降低,低熔点的钾长石含量增加,在玉米秸秆掺混量为20%(质量分数)时,灰渣的临界黏度温度(tcv)和最低操作温度(tlp)降到最低,此时灰渣的黏度最低,温度升高至1255 ℃时黏度值小于25 Pa·s,满足气化炉的液态排渣要求。结合Urbain均相模型和Einstein-Roscoe非均相模型,以及FactSage软件计算的不同温度下的液相含量得出适合玉米秸秆和神华烟煤混合灰渣的黏度预测经验公式。
摘要:
以宝清褐煤为原料,使用KOH溶液萃取、活化后制得煤基多孔炭,并利用简单的水热法将褐煤基多孔碳与CoNi2S4复合,制备复合电容电极材料。考察了不同碳添加量对褐煤基多孔碳/CoNi2S4复合材料电化学性能的影响,结果表明,碳添加量过高或过低都不利于复合材料比电容的提升,而碳添加量为37%的褐煤基多孔碳/CoNi2S4复合材料具有较高的比电容和良好的循环性能,该复合电极在4 A/g电流密度下,比电容达到1318.2 F/g,在4000次充放电循环后电容保持率为80.9%。
摘要:
合成了钼、镍、钴的五种分散型油溶性均相催化剂,选用高压釜反应器进行悬浮床加氢催化反应,控制反应条件在370 ℃、10 MPa氢压,反应时间4 h,考察环烷酸钼加入量、钼-镍、钼-钴双金属等比例对加氢反应的影响。通过反应结果的液体收率来衡量催化体系的煤沥青加氢催化效果。综合运用了元素分析、ICP-MS、透射电镜、X射线光电子能级、四组分分析等多种分析方法,探索煤沥青悬浮床加氢反应的最优催化体系。得出最优催化体系为:2.0×10−3下,环烷酸钼&环烷酸镍(1∶1)。此体系下,液体收率达85.3%,残渣量10.6%,气体4.1%。
摘要:
通过非等温热重实验和固定床实验对两种低阶煤(内蒙兴和煤、小龙潭煤)和三种比较常见的生物质(秸秆、向日葵杆、苹果树枝)的低温共热解特性进行了研究。结果表明,煤与生物质共热解是否存在协同效应与生物质种类及混合比例密切相关。对于内蒙兴和煤,秸秆和向日葵杆的加入对于共热解过程影响不显著,与苹果树枝共热解效果明显大于前两种生物质,且内蒙兴和煤与苹果树枝混合比例为2∶1时,共热解协同效果最为明显。通过固定床实验对共热解产物的研究进一步证明了苹果树枝与内蒙兴和煤共热解时协同效应的存在。焦油组分分析结果表明,焦油中含氧化合物组分含量升高,烃类含量降低,即共热解提高了焦油产率,但不能改善焦油品质。
摘要:
为增强白云石的催化效果,以La(NO3)3为助剂,采用浸渍法对白云石进行改性研制La/Dol催化剂,通过BET、SEM、XRD对其进行了表征。以松木燃料棒为生物质原料,La/Dol为重整催化剂,采用自制的两段式生物质气化重整试验炉对比分析了不同气化温度、不同载La量催化剂对松木屑催化气化结果的影响。结果表明,少量的La(2%)可明显促进水煤气反应的正向进行,改善催化重整效果。2-La/Dol在催化剂蒸汽流量为10 g/min,重整温度为750 ℃ 的工况下,随着气化温度的升高,产H2量显著增加,H2体积分数的最高值从28.51%(0-La/Dol)增加到41.72%(2-La/Dol)。催化剂内的La2O3促进了焦油的二次裂解,使得液相产物焦油含量明显减少,官能团数目减少,分布在白云石表面的La2O3占据了活性位点,使得碳丝不宜集聚,抑制了积炭的生成,同时存在于催化剂中的碳酸盐(La2O2CO3)亦与表面的积炭发生反应,减缓催化剂积炭问题,提高了催化剂活性和使用寿命。
摘要:
采用溶剂热法合成Co-MOF,然后通过一步热解法制备了Co@C催化剂。通过N2物理吸附-脱附(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段对Co@C催化剂的结构进行了表征。探讨了Co-MOF热解温度、反应温度、初始氢压以及反应时间对Co@C催化愈创木酚加氢转化的影响。结果表明,Co-MOF和Co@C中均以介孔为主;片层结构的Co-MOF热解后变成不规则的球状,并且随着热解温度升高,Co@C的比表面积不断减小。以Co@C-600为催化剂,在反应温度180 ℃、初始氢压2 MPa、反应时间2 h的条件下,愈创木酚完全转化,环己醇的选择性为92.8%。Co@C催化愈创木酚加氢转化的主要反应路径为先通过脱甲氧基生成苯酚,进一步加氢生成环己醇。此外,Co@C-600对苯酚、对甲氧基苯酚和4-甲基愈创木酚等其他衍生酚单体也具有较好的催化活性。
摘要:
Sulfated zirconia (SZ) and two promoted 1%Mn/SZ catalysts which have been prepared via sol gel (Mn/SZ-S) and impregnation (Mn/SZ-I) methods were studied. The morphology of the catalysts was characterized by XRD, BET, NH3-TPD, ICP, SEM and FT-IR analysis. The conversion of methanol to dimethyl ether and hydrocarbons was carried out in the temperature range of 120−300 °C. The Mn/SZ-S showed the highest activity due to the high surface area with suitable acidity. The optimum condition of Mn/SZ-S catalyst was investigated at 200 °C and LHSV of 0.02 h−1 in a time range from 30 to 210 min. It was found that the total conversion decreased from 80.18% to 53.26% at 210 min. The reusability of this catalyst was studied at the optimum condition up till four cycles for 1 h. The characterization of the reused catalyst showed a significant change in the structure and surface acidity due to the blockage of the surface acid sited by carbonaceous materials.
摘要:
采用等体积浸渍法制备了活性炭球(CS)负载Ti(SO4)2的双功能催化剂,考察了焙烧温度对Ti(SO4)2/CS催化剂选择氧化二甲醚(DME)直接合成聚甲氧基二甲醚(DMMx)催化性能的影响。结果表明,不同焙烧温度制备的Ti(SO4)2/CS催化剂表现出明显的催化活性差异,280 ℃焙烧的30% Ti(SO4)2/CS催化剂具有最佳性能,DME转化率为11.7%,DMM1−3的选择性达到75.8%,其中,DMM2, 3选择性在30%以上。采用SEM、XRD、Raman、TG、NH3-TPD及XPS等表征手段研究了催化剂的结构及表面性质。焙烧温度改变了活性炭球表面官能团的分布,进而影响了Ti(SO4)2的分散状态,调变了酸中心种类和数量,尤其是弱酸和中强酸的比例,使催化剂表面酸性强弱呈现不同梯度,催化剂的酸性和氧化还原性位达到比较合理的匹配,进一步促进了C−O链的增长。。
摘要:
制备了不同Cu含量的K-CuZrO2催化剂。以乙醇缩合制备2-戊酮为探针反应,考察了催化剂的催化性能并对反应机理进行了探索;采用BET、XRD、H2-TPR、CO2-TPD、TEM以及XPS等表征技术对催化剂的体相结构、性质进行了研究。结果表明,当Cu含量为9%时,乙醇转化率达到极大值(99.5%),这是由于此时催化剂中各组分分散较好,CuO-ZrO2之间存在较强的相互作用,促进了CuO的还原,使催化剂表面Cu比表面积最大;2-戊酮选择性达到最大值(35.0%),是由于催化剂表面适合缩合反应的中等强度碱性中心碱性最强。通过对反应中间物种分析,推测了K-CuZrO2催化剂上2-戊酮的形成过程:乙醇首先脱氢形成乙醛,之后两分子乙醛经缩合、分解得到丙酮,丙酮进一步与乙醛反应形成目标产物2-戊酮。
摘要:
采用共沉淀法制备了CuZnAl催化剂,并通过浸渍法将不同含量Ce引入到CuZnAl催化剂中,将其用于仲丁醇(SBA)脱氢制甲乙酮(MEK),研究了Ce改性对其催化性能的影响。结果表明,Ce的引入可以促使CuZnAl催化剂中Zn物种和Al物种发生反应,生成尖晶石(CuAl2O4)结构,有利于提高其催化稳定性;同时引入Ce能降低催化剂晶粒尺寸、提高CuO和ZnO的分散度,并使催化剂中Cu2+含量提高、还原温度降低、还原后催化剂中活性组分Cu0含量增加。Ce改性后的8%-Ce-CuZnAl催化剂对仲丁醇脱氢具有良好的活性,在240 °C、质量空速为5 h−1的条件下,SBA转化率达91.4%,MEK收率为87.74%;而且在100 h内催化活性稳定,SBA转化率保持在92%左右、MEK收率保持在88%左右。
摘要:
以硝酸镍为镍源,碱性硅溶胶为硅源,采用蒸氨法制备了Ni/SiO2催化剂。通过XRD、N2等温吸附脱附、H2-TPR、NH3-TPD、XPS和TG对催化剂进行表征。采用固定床反应器,考察了催化剂焙烧温度及反应条件对催化剂应用于2-甲基呋喃(2-MF)气相加氢合成2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)的反应性能。结果表明,蒸氨法制备的Ni/SiO2催化剂在焙烧后均呈现层状硅酸镍结构,还原后保持了该结构,活性组分Ni晶粒尺寸较小、金属载体相互作用较强,从而具有较高的活性。催化剂的焙烧温度影响催化剂Ni晶粒尺寸及催化剂的表面酸性。在500 ℃焙烧条件下制备的催化剂性能最佳,优化反应条件下,2-MF转化率100%,2-MTHF选择性为93.5%,反应15 h内催化性能稳定;含碳的有机物在催化剂表面沉积是催化剂失活的主要原因。
摘要:
对C5烃(正戊烷、1-戊烯)的裂解反应产物进行分析,按照理想正碳离子和自由基反应机理,正戊烷和1-戊烯裂解生成低碳烯烃(C2H4+C3H6+C4H8)的摩尔选择性分别达到50%和100%。但是使用MFI-30分子筛,在650 ℃反应条件下,正戊烷和1-戊烯催化裂解生成低碳烯烃的摩尔选择性分别为23.41%和56.79%,说明分别有26.59%和43.21%的低碳烯烃发生了氢转移反应。进一步考察了不同类型分子筛和关键反应温度对C5烃催化裂解过程中氢转移反应的影响,研究发现,小孔结构、低酸密度的分子筛和较高反应温度,可以不同程度地抑制氢转移反应,提高低碳烯烃的选择性。在650 ℃条件下,当分子筛由大孔结构、高酸量的FAU更换为小孔结构、低酸量的MFI-120时,正戊烷和1-戊烯催化裂解的氢转移系数HTC分别减小96.86%和50.58%,焦炭选择性分别由11.91%和20.77%减小到0.75%和0.89%,低碳烯烃(C2H4+C3H6+C4H8)的选择性分别由14.25%和25.14%增加到46.28%和62.58%。
摘要:
考察了Pb对Mn-Ce/TiO2低温选择性催化还原(SCR)脱硝活性的影响,并对Pb中毒的催化剂进行了再生;结合氮吸附、SEM、XRD、FT-IR、H2-TPR和NH3-TPD等表征结果,研究了Mn-Ce/TiO2催化剂Pb中毒和再生活性恢复的原因。结果表明,Pb对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性有明显的抑制作用;当Pb的含量为11%时,Mn-Ce/TiO2催化剂在180 ℃下的脱硝效率从原来100%下降至44%。Pb在Mn-Ce/TiO2中的掺杂使得催化剂的比表面积以及活性组分Mn4+和Ce3+的含量降低,影响了氧化还原循环反应(Mn4+ + Ce3+ ↔ Mn3+ + Ce4+)的进行;此外,Pb的加入破坏了催化剂的酸性位点,阻碍了催化剂对NH3的吸附和活化。经硝酸再生后的Mn-Ce/TiO2催化剂的脱硝活性几乎完全恢复,在80–150 ℃下其脱硝活性甚至超过新鲜未中毒的催化剂,其原因主要在于硝酸再生能恢复催化剂的氧化还原能力、增大比表面积、并形成新的酸位点。
摘要:
报道新颖的草酸二甲酯(DMO)与乙醇(EtOH)通过酯交换路径一步合成高品质草酸二乙酯(DEO)。采用基团贡献法及Watson公式估算过程中各物质的热力学参数,并通过经典热力学公式计算在常压和温度323−368 K时合成DEO各步反应的焓变、熵变、吉布斯自由能及平衡常数。通过实验测定不同温度和原料比例下DMO转化率、产物组成和反应平衡常数并与理论估算值比较。发现实测DMO转化率与估算值误差在1%内,实测平衡常数与估算值基本一致。经过严格的实验验证,证明经热力学方法估算的热力学参数比较可靠。模拟真实催化精馏条件,以塔釜DEO纯度达99.9%为目标计算353 K时塔釜的初始原料和最终产物组成,当塔釜EtOH含量高于2.59%,初始n(EtOH)/n(DMO)大于2.10时可使DEO纯度达到指标,并显著降低整体工艺能耗,是一个高效绿色的DEO生产工艺。