首页 > 期刊 > 燃料化学学报

  

论文
哈密煤温和液化固体产物热解过程中硫的变迁规律
叶东鸿, 冯智皓, 侯冉冉, 贾宇星, 郭振兴, 孔令学, 白进, 白宗庆, 李文
2020, 48(9): 1025-1034
[摘要]  (22) [HTML全文] (22) [PDF 4749KB] (1)
摘要:
利用固定床反应器研究了哈密煤温和液化固体产物(MLS)在热解过程中含硫气体的释放规律以及不同形态硫的变迁规律,并分析了矿物质对硫变迁规律的影响。结果表明,在实验考察的条件范围内,MLS热解过程中大部分的硫残留在半焦中,仅有不到10%的硫迁移到焦油中或转化为含硫气体逸出。热解生成的含硫气体以H2S为主,当热解温度为400℃时H2S的逸出速率达到最大。通过改进方法测定了MLS及其热解半焦中各种形态硫的含量,发现MLS热解过程中以硫化物硫和有机硫的分解和转化为主。随着热解温度的升高,MLS中有机硫逐渐分解并以含硫气体的形式逸出;当热解温度低于600℃时,MLS中硫化物硫逐渐转化为含硫气体、有机硫和少量的黄铁矿硫;当热解温度高于600℃时,MLS中碱性矿物质吸收气相中的H2S转化为硫化物硫,硫化物硫缓慢增加。醋酸酸洗可以保留MLS中大部分的硫化物硫,且酸洗后MLS热解生成的H2S逸出速率增大,峰温向低温方向移动;当热解温度高于600℃时,有机硫和硫化物硫的脱硫反应速率降低,并且MLS中的碱性矿物质与H2S反应生成金属硫化物,导致H2S逸出速率明显降低。
典型烟煤热解机理的反应动力学模拟
张秀霞, 吕晓雪, 肖美华, 林日亿, 周志军
2020, 48(9): 1035-1046
[摘要]  (26) [HTML全文] (26) [PDF 9059KB] (0)
摘要:
建立合理有效的烟煤大分子模型,采用基于反应力场(Reactive Force Field,ReaxFF)的分子动力学方法模拟1400-2600 K典型烟煤的热解过程,得出产物分布和中间自由基的演变历程。研究表明,随着热解温度的升高,焦炭产量先增加后降低,焦油产量的变化趋势与焦炭相反,热解气产量单调增加。煤在低温下热解主要发生一次反应,生成焦油自由基碎片和小分子气体;高温下焦油碎片的二次反应显著,生成含量较多但数量较少的焦炭及含量与数量较多的小分子气体。2000 K是一次反应向二次反应的温度转折点。在高温热解时,煤中的C与H逐渐迁移到焦炭和焦油中,而含氧官能团较为活跃,O逐渐迁移到热解气中。二次反应阶段,O最活泼,H次之,C最稳定。热解过程中最先产生的气体是H2O;NH3主要来源于二次反应;H2S在二次反应阶段被消耗转化为其他产物;H2产量最多,且随热解温度升高而增加,尤其在二次反应中大量生成,主要源于裂解产生的氢自由基碰撞和芳香结构的缩合。基于ReaxFF模拟结果得到煤热解失重活化能为39.45 kJ/mol。
水蒸气气化条件下碳酸钾对煤灰烧结和矿物质演化的影响
李鹏飞, 曲旋, 张荣, 毕继诚
2020, 48(9): 1047-1054
[摘要]  (19) [HTML全文] (19) [PDF 7380KB] (0)
摘要:
在水蒸气气化气氛(水蒸气-氢气-一氧化碳-二氧化碳混合气氛)下考察了反应压力对负载碳酸钾煤灰烧结温度的影响,建立了包含煤的灰分、煤灰化学组成、催化剂负载量及反应压力因素的煤灰烧结温度预测关系式,预测结果与实测烧结温度的误差在±15℃(2%)范围内。利用X射线衍射仪和FactSage热力学计算软件对不同气氛和压力下煤灰中的矿物组成及含量的变化规律进行了分析。结果表明,碳酸钾与煤灰中的硬石膏、方解石反应生成硫酸钾和碳酸钾钙;水蒸气气化气氛下硫酸钾和赤铁矿被还原,碳酸钾钙的分解温度随反应压力的增大而升高;负载催化剂煤灰中氢氧化钾的量随温度和压力的提高而增加,不同压力下煤灰的最低烧结温度与氢氧化钾的含量有关,当氢氧化钾的含量达到一定值时,不同压力下对应的温度与实验测得的煤灰烧结温度接近。
神府烟煤以及贵阳贫煤分别与木屑掺烧灰沉积特性研究
胡世豪, 张佳凯, 岑可法, 周昊
2020, 48(9): 1055-1062
[摘要]  (17) [HTML全文] (17) [PDF 2552KB] (0)
摘要:
利用CCD相机和沉积探针组成的在线监测系统,在50 kW下行炉上研究了木屑与神府烟煤以及贵阳贫煤的掺烧灰沉积特性。灰渣沉积过程可分为三个阶段:缓慢增长阶段、快速增长阶段和稳定阶段。烟煤掺烧灰沉积厚度随着木屑掺烧比例的增加而增加,贫煤掺烧灰沉积厚度则随着木屑掺烧比例增加而减小。烟煤中掺烧木屑比例为0、6.7%、15%和22%时,渣层稳定厚度分别为1.37、3.85、11.50、20.56 mm,稳定相对热流密度分别为0.44、0.41、0.30、0.26。贫煤掺烧木屑比例为6.7%、15%和22%时,稳定厚度分别为18.65、10.97和9.78 mm,稳定相对热流密度分别为0.29、0.31、0.33。掺烧木屑之后,灰渣初始层中Ca、K元素显著增加。在相同温度下,随着木屑掺烧比例的增加,灰中熔融相比例增加,因为木屑灰分中含有较多的Na2O、K2O等碱金属氧化物,而Al2O3、SiO2等含量较少,降低了灰的熔融温度。
煤矸石催化气化耦合气化灰提铝过程中K2CO3和Na2CO3作用的对比研究
苗恒洋, 王志青, 李翔宇, 梅艳钢, 刘哲语, 宋双双, 董立波, 黄戒介, 房倚天
2020, 48(9): 1063-1070
[摘要]  (16) [HTML全文] (16) [PDF 6611KB] (0)
摘要:
以煤矸石为研究对象,对比研究了Na2CO3与K2CO3对煤矸石催化气化反应性及催化气化灰中Al的溶出行为的影响。同时,采用X射线衍射分析(XRD)和热重分析(TGA)研究了不同催化剂及温度作用下矸石中矿物质的热转变过程。结果表明,与K2CO3相比,煤矸石中的高岭石更容易与Na2CO3反应生成钠霞石,而酸浸可实现钠霞石中铝和硅元素的有效分离。此外,Na2CO3作为催化剂时,所得气化灰经盐酸浸取后铝的浸出率可达到94.2%。而K2CO3作催化剂时,其铝的浸出率只有83.7%。因此,对矸石催化气化耦合气化灰的铝提取来说,Na2CO3催化剂具有更好的选择性。
煤系针状焦煅烧过程中焦炭微晶结构的演变规律
程俊霞, 朱亚明, 高丽娟, 赵雪飞
2020, 48(9): 1071-1078
[摘要]  (14) [HTML全文] (14) [PDF 8838KB] (0)
摘要:
以煤系针状焦的生焦为原料,在2和5℃/min的升温速率下进行煅烧,采用FT-IR、XRD、Raman光谱等分析手段研究煅烧过程中针状焦微晶结构的演变规律。结果表明,随着煅烧温度的升高,针状焦中碳微晶的直径La、炭微晶的高度Lc、晶体中的片层含量N以及每层中平均碳原子数n、趋于规整的石墨微晶含量Ig逐渐升高。但是受挥发分逸出和生焦收缩的影响,Lc出现了明显的"拐点"。新增片层与原有片层间存在的随机"层错",导致层间距d002的波动。相同温度下升温速率越快,晶格尺寸越小,片层含量N及每层平均碳原子数n越少,Lc出现"拐点"的温度越靠后。理想石墨微晶含量(IG/Iall)随温度的升高逐渐增加;而具有缺陷的石墨微晶间在煅烧过程中不断相互转化,最终发育为理想石墨微晶。碳网平面上C-C键平均键长α则随着煅烧温度的升高明显增加。
MoO3/Al-SBA-15改性催化剂及其在煤焦油加氢裂化中的应用
黄澎, 刘敏, 常秋连
2020, 48(9): 1079-1086
[摘要]  (17) [HTML全文] (17) [PDF 5403KB] (0)
摘要:
利用蒸发诱导法制备了HCl改性的MoO3/Al-SBA-15系列催化剂,采用XRD、BET、TEM、NH3-TPD进行了表征。结果表明,改性后的催化剂保留着SBA-15的六角结构,孔道结构保持有序状态,改性后样品的孔径8 nm左右,壁厚4 nm左右,属于典型的介孔分子筛,活性组分在载体中分布良好。以预加氢后的中低温煤焦油为原料,采用固定床加氢裂化对催化剂进行了评价,结果表明,经过预硫化之后,负载了MoO3的Al-SBA-15具有良好的加氢裂化活性,MoO3负载量14.9%的情况下,65-145℃石脑油和145-280℃航煤馏分两种较轻组分合计收率为79.21%,其中,石脑油具备很高的芳潜值,最高可达72.4,是优良的重整制取芳烃的原料,裂化后的尾油BMCI值过高,不适宜作为裂化乙烯的原料。
纳米SiO2/HPAM/SDS分散体系稳定性的改进及其对驱油性能的影响
陈五花, 王业飞, 何臻培, 丁名臣
2020, 48(9): 1087-1096
[摘要]  (14) [HTML全文] (14) [PDF 2454KB] (0)
摘要:
分析了60℃、1.0×104 mg/L氯化钠盐水和模拟地层水中纳米SiO2/HPAM/SDS分散体系的浊度实验及Zeta电位,发现Ca2+、Mg2+离子是体系失去稳定性的主要原因。根据沉降实验及Zeta电位分析仪探讨了降低pH值和添加络合剂对模拟地层水中纳米SiO2/HPAM/SDS体系稳定性的改善效果及机理,同时利用流变仪及界面张力仪分析了两种方法对体系驱油性能的影响。结果表明,pH值降低,体系的Zeta电位绝对值降低,但SiO2周围H+保护层的形成及水化作用力的增强改善了体系的稳定性;络合剂Na2EDTA、ATMP和Na4EDTA均能增强体系的稳定性,Na2EDTA和ATMP络合Ca2+、Mg2+的同时降低了体系的pH值,而体系的黏度随pH值的降低急剧下降;Na4EDTA加入后,体系的pH值增大,稳定配位化合物的形成使体系的Zeta电位绝对值、黏度、储能模量和损耗模量增加,降低界面张力的能力增强。因此,在SiO2质量分数为0.5%的体系中加入质量分数为0.4%的Na4EDTA(最佳质量分数),采收率提高了3.1%。
RUB-13分子筛的合成及其甲醇制烯烃催化性能
张莉, 孟鹏通, 王森, 秦张峰, 王鹏飞, 王国富, 李俊汾, 董梅, 樊卫斌, 王建国
2020, 48(9): 1097-1104
[摘要]  (16) [HTML全文] (16) [PDF 7990KB] (0)
摘要:
采用水热法合成RUB-13分子筛,探讨了有机模板剂(OSDA)、硅源、晶化温度和水硅比等制备条件对RUB-13分子筛晶体结构的影响,考察了RUB-13分子筛在甲醇制烯烃(MTO)反应中的催化性能。结果表明,采用1,2,2,6,6-五甲基哌啶(PMP)为有机模板剂、白炭黑为硅源,在晶化温度为170℃的条件下,选择H2O/Si比为100和80时可分别合成出高纯度的低硅铝比(Si/Al=100)和高硅铝比(Si/Al=200)的RUB-13分子筛晶体,且晶粒呈棒状形貌。H-Al-B-RUB-13(Si/Al=200)分子筛用于催化甲醇制烯烃反应时,在400℃下表现出高的低碳烯烃选择性(C2-5=选择性达97.8%,丙烯选择性为54.5%),优于传统的H-SAPO-34和H-ZSM-5分子筛催化剂。
硼改性HZSM-5对催化MTP反应活性影响
陶佳怡, 张建利, 范素兵, 马清祥, 高新华, 赵天生
2020, 48(9): 1105-1111
[摘要]  (16) [HTML全文] (16) [PDF 836KB] (0)
摘要:
水热晶化一步合成了BHZSM-5分子筛,投料SiO2/Al2O3=100、200,其中,B2O3/Al2O3=1,研究了其甲醇制丙烯(MTP)催化活性。硼改性提高了丙烯选择性,并有利于稳定活性。硼修饰引起合成样品的强B酸量减少;水热(480℃)环境条件下,BHZSM-5的强B酸量保留量约50%,相比HZSM-5,酸性位点保留较多,显示增强的水热稳定性;同时骨架Al分布发生了变化:位于晶体直孔道和正弦孔道的Al稳定,孔道交叉口的Al易于脱除,有利于基于烯烃循环机理的MTP活性。水热处理空速由1 h-1增加到9 h-1,B酸量进一步下降,晶体孔道交叉口的Al脱除更多。
Cu-Ni-Al尖晶石催化甲醇重整制氢:Al含量的影响
刘雅杰, 康荷菲, 侯晓宁, 张磊, 庆绍军, 高志贤, 相宏伟
2020, 48(9): 1112-1121
[摘要]  (19) [HTML全文] (19) [PDF 8182KB] (1)
摘要:
采用固相球磨法制备了Al含量不等的Cu-Ni-Al三元尖晶石固溶体催化剂,通过BET、XRD、H2-TPR、XPS表征和催化性能评价,研究了Al含量对Cu-Ni-Al尖晶石的物化性质和甲醇制氢缓释催化性能的影响。结果表明,恒定Cu:Ni(molar ratio)=0.95:0.05,增加Al含量时(Al=2、3、4),所得催化剂的比表面积和孔体积都明显增大,且尖晶石晶胞常数和晶粒尺寸均减小,催化剂也变得难以还原。进一步研究发现,随着Al含量增加,尖晶石Ni2+含量略微增加,但尖晶石Cu2+含量大幅降低,因此,尖晶石结构中Cu2+和Ni2+的总量降低,表明Ni2+的存在抑制了Cu2+进入尖晶石结构。表面分析结果证实,Al含量增加导致催化剂表面由富Cu转变为富Al,表层尖晶石Cu2+含量降低,但仍高于体相含量。评价结果显示,随着Al含量增加,反应初始活性增大,CO选择性降低,但Al过量太多时催化稳定性降低,综合来说,Al=3的催化剂表现出较好的催化性能。结果表明,对于Cu-Ni-Al尖晶石缓释催化剂,存在最佳Al含量,对催化稳定性起到关键作用。
甲醇水蒸气重整制氢CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂的研究
焦桐, 许雪莲, 张磊, 翁幼云, 翁玉冰, 高志贤
2020, 48(9): 1122-1130
[摘要]  (14) [HTML全文] (14) [PDF 12398KB] (0)
摘要:
采用浸渍法和溶胶凝胶法制备了CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂,并将其用于甲醇水蒸气重整制氢反应中。结果表明,与CuO/CeO2-ZrO2颗粒催化剂相比,CuO/CeO2-ZrO2/SiC整体催化剂催化活性较好,产氢速率较快且重整气中CO体积分数较低。进一步探究了涂层涂覆量和CuO负载量对催化性能的影响,结果表明,当CeO2-ZrO2复合氧化物涂层涂覆量在15%±1%,CuO负载量为5%±1%时,催化性能较好;当反应温度为340℃,水醇物质的量比为1.2,甲醇水蒸气气体空速为4840 h-1时,甲醇转化率为86.0%,产氢速率为1490.0 L/(m3·s),重整气中CO体积分数为1.55%。最后通过单因素实验法探究了甲醇水蒸气气体空速、水醇物质的量比和反应温度对反应的影响。结果表明,随着气体空速变大,甲醇转化率下降,产氢速率上升,重整气中CO体积分数下降。随着水醇物质的量比增加,甲醇转化率先上升后下降,产氢速率先上升后下降,重整气中CO体积分数下降。随着反应温度的升高,甲醇转化率、产氢速率和重整气中CO体积分数均上升。
氟钒锰共掺对TiO2柱撑膨润土光催化脱硝性能的影响
王淑勤, 李金梦, 刘文博
2020, 48(9): 1131-1139
[摘要]  (96) [HTML全文] (96) [PDF 5895KB] (0)
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备氟钒锰共掺改性的TiO2柱撑膨润土,使用XRD、氮吸附、UV-vis光谱和SEM等手段对其进行了表征测试,并对其室温下的可见光催化脱硝性能进行了评价研究。结果表明,对于NO质量浓度为661 μg/m3的气体,F-V-Mn共掺TiO2柱撑膨润土的光催化脱除效率近似达到100%,而NO质量浓度提升至1657 μg/m3时,光催化效率为81.9%,与未柱撑的F-V-Mn共掺TiO2相比提高了33.8%。F-V-Mn共掺TiO2柱撑膨润土上光催化脱反应速率常数最大,是V-Mn共掺TiO2柱撑膨润土的2倍,且前者的抗水和抗SO2中毒能力也更强。TiO2柱撑不仅保留了膨润土的片状晶体结构,而且使膨润土层间距由0.667 nm增大至0.710 nm,吸附能力增强;同时,掺杂元素能抑制TiO2金红石相生长,降低TiO2禁带宽度,提高可见光响应,延长使用寿命,拓宽应用范围。
整体式催化剂活性组分负载策略及微波催化燃烧甲苯特性
宁轲, 卜龙利, 刘双, 张婷婷, 张丹庆, 张继宾, 陈瑾
2020, 48(9): 1140-1152
[摘要]  (17) [HTML全文] (17) [PDF 11929KB] (0)
摘要:
针对催化剂活性组分脱落问题,采用载体预处理和添加硅溶胶的策略来强化活性组分负载,微波单模腔中催化燃烧甲苯以考察催化剂活性,并对牢固负载的催化剂进行表征分析。研究表明,常温下采用10%盐酸溶液对蜂窝状堇青石(CH)载体预处理、硅溶胶添加量与载体吸水量比值为0.125条件下所制备的Cu-Mn-Ce(硅溶胶)/CH催化剂脱落率为0.0129%,明显低于Cu-Mn-Ce/CH催化剂的0.950%。Cu-Mn-Ce(硅溶胶)/CH催化剂具有更小的活性颗粒尺寸、更大的比表面积和更多样的活性晶体,在甲苯进气浓度1000 mg/m3、进气量0.12 m3/h、微波功率200 W和床层温度350℃条件下,催化剂对甲苯的催化燃烧效率和矿化率分别为98.5%和87.9%;连续实验43 h后,催化剂活性保持稳定且活性组分脱落率低(0.0328%)。硅溶胶的添加增强了活性组分与载体之间的相互作用力,生成的硅氧烷化学键提高了活性组分的结合牢固度。

  

研究论文
外来水分对煤自燃过程影响及作用机制研究
张晓昱, 张玉龙, 王俊峰, 郝宏德, 吴玉国, 周春山
2020, 48(1): 1-10
[摘要]  (800) [HTML全文] (800) [PDF 0KB] (800)
摘要:
通过浸泡方法制备一系列不同外来水分含量的煤体,利用程序升温氧化实验模拟煤自燃过程,研究外来水分对煤自燃特性的影响;结合热分析和孔结构表征实验,探讨外来水分对煤自燃过程影响作用机制。外来水分对煤自燃过程的作用机制随着煤自燃状态发展而发生变化,主要表现出四个阶段。在缓慢氧化阶段,外来水分主要隔离煤与氧气的接触反应,对煤自燃起到物理抑制作用;在加速氧化阶段,水分可直接参与煤氧反应,起到化学促进作用;经过缓慢氧化阶段和加速氧化阶段,大量外来水分的蒸发导致煤颗粒表面裂隙增大,水分越大的煤生成的活性点位会更多,当煤自燃进入快速氧化阶段,外来水分对煤氧化反应的影响表现出延迟促进效应;当煤体温度达到180 ℃后,随着煤体温度进一步升高,不同初始外来水分含量的煤体自燃特征逐渐趋于一致。
O2对燃煤烟气中As2O3均相反应生成途径影响研究
闫傲, 张月, 王春波, 白涛, 赵斌
2020, 48(1): 11-17
[摘要]  (917) [HTML全文] (917) [PDF 0KB] (917)
摘要:
应用量子化学密度泛函理论研究了燃煤烟气中As和AsO与O2均相生成As2O3的反应机理。首先计算确定了各反应物、中间体、过渡态和产物的结构和能量,然后运用热力学和动力学方法对As2O3均相生成过程进行分析。结果表明,由As和AsO与O2均相生成As2O3的最大反应能垒分别为32.9和157.2 kJ/mol,在烟气中由As转化为As2O3更为容易进行。在500-1900 K下,各反应的正逆反应速率常数均随温度的提高而增大,但不同反应过程受温度影响的程度不同。As与O2反应生成AsO和AsO2的两个反应过程的平衡常数在所研究的温度范围内均大于105,能完全反应,可以认为是单向反应。AsO与O2反应生成AsO2的过程平衡常数在所研究的温度范围内小于105,反应不完全,转化率低。AsO与AsO2生成As2O3(D3H)构型的平衡常数极低,反应难以进行,而生成As2O3(GAUCHE)构型反应能垒低,可自发进行。
煤和生物质化学链气化中铜基载氧体与灰分的碳热反应研究
程丹琰, 雍其润, 龚本根, 赵永椿, 张军营
2020, 48(1): 18-27
[摘要]  (887) [HTML全文] (887) [PDF 0KB] (887)
摘要:
从反应温度、灰的种类和灰的比例三个方面,对煤和生物质化学链气化过程中铜基载氧体与灰中矿物的碳热反应过程进行了研究;通过往复切换固定床的氧化还原气氛模拟化学链气化的循环过程,利用XRD和SEM-EDS等表征手段并结合热力学计算对产物进行分析。结果表明,灰中Fe2O3和Al2O3易与CuO/Cu2O反应形成CuAl2O4、Cu2Fe2O4和CuFe2O4等尖晶石结构的物质,而CaO能够通过阻碍Cu-Al和Cu-Si复合化合物的形成来缓解铜基载氧体的烧结。温度升高促使CuO极易与CaSiO3和MgSiO3等硅酸盐矿物发生固-固反应,生成CaCuSi2O6和CuMgSi2O6等而降低铜基载氧体的反应活性。随着灰分比例的增加,Ca2+和Fe3+等离子富集所生成的Ca2Fe9O13易与SiO2发生反应生成高熔点的CaFeSi2O6三相共熔体,与铜基载氧体共熔并覆盖在载氧体表面,阻碍其释氧性能。
硫酸铵添加剂对生物质富氧混烧过程中氯与氮协同转化特性的影响
柳殿彬, 李伟, 李诗媛, 孔润娟
2020, 48(1): 28-35
[摘要]  (850) [HTML全文] (850) [PDF 0KB] (850)
摘要:
在50 kW循环流化床燃烧实验台进行了O2/CO2气氛下硫酸铵添加剂对生物质和半焦混烧过程中K/S/Cl迁移和N2O/NO排放影响实验研究。结果表明,硫酸铵添加剂从提升管喷入后能够明显降低积灰中Cl含量,同时显著降低烟气中NO浓度。此外,硫酸铵添加剂还能够增强碱金属K向底渣和循环灰迁移转化,从而降低积灰中碱金属K含量。实验表明,硫酸铵添加剂的最佳喷入位置在提升管中上部。
二苯并噻吩分子印迹复合膜的制备及脱硫性能的研究
黄振云, 陆向红, 计建炳
2020, 48(1): 36-43
[摘要]  (807) [HTML全文] (807) [PDF 0KB] (807)
摘要:
聚丙烯中空纤维膜经多巴胺氧化、硅烷化两步表面改性处理后,以甲基丙烯酸为功能单体进行表面分子印迹聚合,制备了中空纤维膜支撑-二苯并噻吩分子印迹复合膜(MIP-PP膜)。利用红外光谱、扫描电镜对印迹复合膜形态结构进行表征,测定了MIP-PP膜的脱硫性能。结果表明,在298 K时,MIP-PP膜对DBT的吸附在180 min达到平衡,最大吸附容量为133.32 mg/g;MIP-PP膜对DBT的吸附符合Lagergren准一级动力学模型及Langmuir吸附等温线,是可自发进行的放热过程。
磷钨酸插层MgAl水滑石层间距的调变及催化酯化脱酸性能
王豪, 李冬梅, 吴雁, 丁瑜
2020, 48(1): 44-51
[摘要]  (899) [HTML全文] (899) [PDF 0KB] (899)
摘要:
通过改变离子交换温度和时间合成了具有不同层间距的磷钨酸(H3PW12O40,HPW)插层MgAl水滑石(LDHs),采用XRD、FT-IR、Raman、31P MAS NMR、ICP-AES和Hammett指示剂-正丁胺滴定法等表征其性质,并研究其对模型原油的催化酯化脱酸性能。高的离子交换温度有利于形成较大的层间距(d003约1.46 nm),较长的交换时间有利于形成较小的层间距(d003约1.05 nm)。不同的层间距源自HPW在层间不同的存在形式,P2W18O626-以C2轴倾斜于层板和PW11O397-以C2轴垂直于层板的方式排列于层间时,形成d003约1.46 nm的层间距;PW12O403-与层板发生嫁接,并以C2轴垂直于层板的方向排列于层间时,形成d003约1.05 nm的层间距。层间P2W18O626-和PW11O397-能产生更高比例的中强酸中心,同时大的层间距有利于反应物扩散进入层间与酸中心接触,能够提高LDHs的催化酯化脱酸性能。
CeY分子筛中有效脱硫物种活性位的构建及其吸附机理研究
王思画, 祖运, 秦玉才, 张晓彤, 宋丽娟
2020, 48(1): 52-62
[摘要]  (842) [HTML全文] (842) [PDF 0KB] (842)
摘要:
以不同焙烧温度和Ce负载量的CeY分子筛为研究对象,运用XRD及N2吸附表征其织构性质;运用吡啶吸附红外光谱法剖析了分子筛中活性位的化学属性;采用固定床评价其对噻吩模拟油的吸附脱硫性能及芳烃和烯烃对噻吩脱除的影响;并结合红外光谱和GC-SCD技术分析了其脱硫机制。结果表明,CeY样品经150 ℃焙烧后,其超笼中具备高含量的B酸和Ce羟基化物种活性位,两者协同增强了噻吩低聚反应能力,进而提高了其吸附穿透硫容量(18.45 mg(S)/g);而提升焙烧温度和Ce负载量会严重降低其有效活性位的数量,削弱了噻吩低聚反应能力,其吸附穿透硫容量显著减小(4.03 mg(S)/g)。当加入烯烃和芳烃后,CeY-12.3-150吸附剂对含低浓度(质量分数)1-己烯(< 1.0%)和苯(< 0.1%)的噻吩模拟油依旧保持较高吸附穿透硫容量;但随两者含量的持续增加,其硫容量急剧下降。其主要分别归因于噻吩烷基化反应的发生及"S-H"键的作用模式。
助剂对铁基费托合成催化剂氧化行为的影响:H2O作用的解读
王珏, 杨勇, 青明, 白云坡, 王洪, 胡彩霞, 相宏伟, 岳仁亮
2020, 48(1): 63-74
[摘要]  (892) [HTML全文] (892) [PDF 0KB] (892)
摘要:
以纯Fe催化剂为研究对象,采用XRD、Raman和TPH等手段考察了催化剂的碳化程度、还原程度对H2O氧化过程的影响,获得了H2O氧化过程与催化剂中碳物种转变之间的相互影响规律;系统考察了典型的费托合成助剂K和SiO2存在时对催化剂物化性质以及H2O氧化行为的影响,发现催化剂的碳化程度越高,碳化铁的抗H2O氧化能力越强,氧化过程使得碳物种的石墨化程度增加。适量K助剂可促进碳化铁和催化剂表面石墨碳的形成,提高了碳化铁在H2O氧化过程中的稳定性;SiO2助剂的加入显著抑制了催化剂的碳化,但可有效提高碳化铁以及碳物种的稳定性。
原位XRD反应装置下H2O对Fe5C2的物相及F-T反应性能影响的研究
郭天雨, 刘粟侥, 青明, 冯景丽, 吕振刚, 王洪, 杨勇
2020, 48(1): 75-82
[摘要]  (870) [HTML全文] (870) [PDF 0KB] (870)
摘要:
将原位XRD反应装置与在线气相色谱技术结合,研究了不同H2O含量(4.36%、1.68%、0.56%)条件下单一相Fe5C2的氧化速率,并考察了不同Fe5C2氧化程度(0、25%、55%、68%)和氧化次数对其费托合成(F-T)反应性能的影响。研究结果表明,Fe5C2物相的氧化速率随H2O含量的提高而逐渐增加,同时H2O氧化使Fe5C2颗粒粒径减小,暴露出更多活性位点,造成F-T反应活性提高,且氧化程度越大,活性提高越明显;随着氧化次数的增加,F-T反应活性逐渐提高,但CH4选择性增加,C5+选择性逐渐降低。
低硅铝比ZSM-48分子筛合成及其正构十二烷临氢异构催化性能研究
向江南, 刘伟, 刘成连, 王琰, 陈树伟, 毕士楠, 范彬彬, 李瑞丰
2020, 48(1): 83-90
[摘要]  (801) [HTML全文] (801) [PDF 0KB] (801)
摘要:
通过静态水热合成法,溴化六甲二铵作为结构导向剂合成出系列低硅铝比的ZSM-48沸石分子筛(Si/Al < 100),所合成样品中最低硅铝比为38.6(ICP-AES),这将拓宽ZSM-48高硅沸石分子筛的应用范围。制备Pt负载双功能催化剂,用于正构十二烷临氢异构催化反应。结果表明,硅铝比的改变可以影响催化剂的活性,投料硅铝比为70的双功能催化剂具有最优的催化性能,但硅铝比改变对异构产物的分布没有明显的影响,其异构产物以支链在中间位的异构体为主。
MnαTi1-α催化剂NH3选择性催化还原NO的中低温活性及机理研究
李燕, 黄军, 林法伟, 邵嘉铭, 王智化, 向柏祥
2020, 48(1): 91-99
[摘要]  (867) [HTML全文] (867) [PDF 0KB] (867)
摘要:
采用浸渍法制备了不同MnOx负载量的SCR催化剂,检测其在中低温下的脱硝活性和抗SO2中毒性能,并分析影响MnαTi1-α催化剂中低温活性的机理。采用BET、XRD、XPS、NH3-TPD和H2-TPR对催化剂表征。研究表明,随着MnOx负载量的增加,MnαTi1-α催化剂最高脱硝活性温度区间向低温区移动,Mn0.1Ti0.9催化剂在200-385 ℃脱硝效率达80%以上。SO2会造成MnαTi1-α催化剂脱硝活性显著下降,且不可逆。当MnOx负载量增加时,催化剂比表面积先增大后略微减小、H2-TPR中Mn4+峰面积增大、表面化学吸附氧增加,有利于NH3-SCR反应在低温下的进行。MnαTi1-α催化剂的酸性位点随MnOx含量增加而增多,H2还原峰出现温度较低,表明MnαTi1-α催化剂具有良好的中低温氧化还原性。
Ru/有机改性蛭石催化乙酰丙酸甲酯加氢性能的研究
王磊, 徐天晓, 韩燕絮, 庆绍军, 马昱博
2020, 48(1): 100-107
[摘要]  (835) [HTML全文] (835) [PDF 0KB] (835)
摘要:
以有机改性蛭石为载体,RuCl3·xH2O为活性组分前驱体,采用吸附-沉淀法制备催化剂Ru/有机改性蛭石(Ru/OV),将其用于乙酰丙酸甲酯(ML)催化加氢反应中。采用X射线衍射(XRD)、N2物理吸附-脱附、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂进行表征。结合单因素和正交实验考察了反应温度、反应压力、反应时间对乙酰丙酸甲酯加氢效果的影响,在最佳工艺条件下乙酰丙酸甲酯的转化率达84%,γ-戊内酯(GVL)选择性达100%。经重复使用20次后,ML的转化率仍然保持在80%以上,GVL的选择性为100%。
焙烧温度对1, 4-丁烯二醇加氢Cu/Raney-Ni催化剂结构和性能影响
郜宪龙, 莫文龙, 马凤云, 陈隽, 陈莉
2020, 48(1): 108-119
[摘要]  (874) [HTML全文] (874) [PDF 0KB] (874)
摘要:
在Ni-Al合金粉上浸渍硝酸铜溶液,经不同温度焙烧得到Cu改性Ni-Al合金粉,采用质量分数10% NaOH溶液浸渍上述改性合金粉得Cu/Raney-Ni催化剂。采用EDX、XRD、N2吸附-脱附、TEM和NH3-TPD等手段表征了Ni-Al合金粉及相应Raney-Ni催化剂的元素含量、晶体结构、孔结构特征、表面形貌和表面酸碱性,并以1,4-丁烯二醇加氢制1,4-丁二醇为探针反应,考察了焙烧温度对Raney-Ni催化剂加氢性能的影响。表征分析表明,焙烧温度500 ℃所制备的CRT500催化剂比表面积较大,为64.96 m2/g;弱酸中心比例较高,达81.2%。结果表明,焙烧温度升高,BED可实现完全转化,BDO选择性和收率均先升高后降低。其中,CRT500加氢性能较好,BED转化率为100.00%,BDO选择性为61.88%。进一步升高焙烧温度,催化剂RCT550和RCT600的BDO选择性和收率反而降低,这是由于高温下催化剂易发生团聚或烧结。结合催化剂表征可知,CRT500具有较好的加氢性能,这与该催化剂具有合适的Ni/Al物质的量比(3.84)、弱酸中心所占比例较大和活性组分Ni分散性好等因素有较大关联。
不同吸附剂上动态吸附-脱附挥发性有机气体性能研究
岳旭, 王胜, 刘旭, 李德意, 王树东, 王建成, 郝兵元
2020, 48(1): 120-128
[摘要]  (774) [HTML全文] (774) [PDF 0KB] (774)
摘要:
采用气相色谱法和热重分析(TG)研究了活性炭以及5A、NaY、13X、ZSM-5(SiO2/Al2O3=27、300)、Hβ和MCM-41分子筛对正己烷、甲苯和乙酸乙酯的动态吸附-脱附性能,系统考察了挥发性有机气体(VOCs)浓度与种类及体积空速对吸附容量的影响。结果表明,增加体积空速和VOCs浓度,一定程度上能够提升吸附容量;活性炭吸附剂对三种VOCs具有较高的单位质量吸附量,而13X与NaY对三种VOCs具有更大的单位体积吸附量。