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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]  (13) [HTML全文] (13) [PDF 0KB] (1)
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]  (10) [HTML全文] (10) [PDF 0KB] (0)
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]  (10) [HTML全文] (10) [PDF 0KB] (0)
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]  (12) [HTML全文] (12) [PDF 0KB] (0)
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
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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]  (11) [HTML全文] (11) [PDF 0KB] (4)
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
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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
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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
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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
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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
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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
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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]  (10) [HTML全文] (10) [PDF 0KB] (0)
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]  (10) [HTML全文] (10) [PDF 0KB] (1)
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。
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论文
预热处理对褐煤热解过程氧元素迁移的影响
李海杰, 李晓红, 冯杰, 李文英
2019, 47(1): 1-7
[摘要]  (1408) [HTML全文] (1408) [PDF 1410KB] (1408)
摘要:
以中国呼伦贝尔褐煤为原料,基于工业分析、元素分析、傅里叶变换红外光谱、气相色谱-质谱联用分析,考察140-230℃预热处理对褐煤650℃等温热解氧迁移的影响。结果表明,与未经预热处理的干煤热解相比,褐煤经200℃预热处理后热解,迁移至热解水和半焦中的氧分别下降7.55%和1.43%,迁移至焦油和气体中的氧分别增加6.66%和1.61%,焦油中酚类氧增加一倍。褐煤预热过程中氢键的减少与热解焦油中正己烷可溶物所含酚类化合物的增加,经原位红外漫反射光谱分析,发现源自OH…π、OH…N和羟基自缔合氢键在预热过程中断裂形成自由OH·,导致酚类化合物中苯酚和甲酚含量增加。
温度及水蒸气对煤焦中氮赋存形态及演化特性影响研究
高建, 苏胜, 许凯, 崔晓宁, 刘利军, 张春秀, 汪一, 胡松, 向军
2019, 47(1): 8-13
[摘要]  (1386) [HTML全文] (1386) [PDF 1465KB] (1386)
摘要:
研究水蒸气对不同赋存形态氮在热解过程中析出及转化规律有利于精细化调控氮氧化物的生成。利用X射线光电子能谱(XPS)仪分析了典型烟煤及其煤焦中氮的赋存形态,研究了温度、水蒸气浓度等因素对煤焦炭氮析出及转化特性的影响。结果表明,温度的升高以及一定范围内水蒸气浓度的增加有利于焦炭氮的析出,水蒸气浓度达到30%时,焦炭氮析出达到峰值;水蒸气的存在有利于煤焦中N-5和N-6等含氮结构物质从煤焦中析出,同时抑制N-Q和N-X等含氮结构物质的裂解。这是由于水蒸气的气化作用有利于芳香结构的分解,但同时高水蒸气浓度带来的H基团会与N-6结合从而形成N-Q,而由高水蒸气浓度带来的OH基团会促进N-6的氧化而生成N-X。
高碱煤含钠矿物沉积层的高温熔融及多相反应过程分析
靳虎, 王泽安, 阳维, 宁坚, 谢逸豪, 刘豪
2019, 47(1): 31-38
[摘要]  (1404) [HTML全文] (1404) [PDF 3652KB] (1404)
摘要:
采用纯矿物试剂模拟燃用高碱煤时炉内受热面典型的灰沉积层化学组成,利用热机械分析(TMA)、TG-DSC分析、高温煅烧实验结合XRD、SEM-EDS表征方法研究了不同Na2SO4含量灰沉积层的高温熔融过程及矿物间的多相反应机理。结果表明,掺混Na2SO4后沉积层熔化特征温度显著降低,Na2SO4的主要反应途径与掺混比例有关,当掺混比低于20%时,Na2SO4与SiO2、CaO、Al2O3反应主要转变为CaSO4和钠的硅铝酸盐;掺混比大于40%时则主要与CaSO4生成低熔点的钠钙复合硫酸盐。富Na2SO4沉积层颗粒在800℃时开始黏结;900-950℃时,霞石、钠长石等钠的硅铝酸盐发生低温共熔,同时Na2SO4和CaSO4生成的复合硫酸盐开始熔融,逐渐形成液相;1200-1250℃时,镁黄长石与含钙矿物发生强烈共熔,温度超过1300℃后矿物完全熔融成为自由液相。
低温水热预处理对高蛋白小球藻N分布和藻渣热解特性的影响
袁松, 黄艳琴, 刘华财, 袁洪友, 庄修政, 阴秀丽, 吴创之
2019, 47(1): 39-52
[摘要]  (1363) [HTML全文] (1363) [PDF 4505KB] (1363)
摘要:
利用水热釜研究了低温水热预处理过程中高蛋白小球藻的水热降解特性,考察了125-200℃各相产物产率、元素组成、能量回收率和关键元素C、N的分布规律。结果表明,大量的C、N元素富集在水相中,且提高温度(>175℃)有利于脱氨反应进而提高水相中NH3的相对含量。随着预处理温度升高,N在油相产物中分布逐渐增加且在175℃后快速增加;固相产率及能量回收率逐渐降低,但同时其N/C和O/C也降低,表明水热预处理是一个提质过程。借助FT-IR、XPS、TG-FTIR-MS和Py-GC-MS对比分析了原料和藻渣的官能团结构和热降解特性。结果表明,水热预处理过程改变了C、N不同官能团的相对含量,与原料相比,藻渣中C-C相对含量增加,而C-N、C-O等相对含量降低;除了蛋白质-N和季胺类-N,预处理后藻渣中出现了少量吡啶-N。固体藻渣官能团组分含量和结构变化降低了热失重过程NH3和HCN的释放、及快速热解产物中含N杂环化合物的含量。
Ba2+沉淀法提取生物油馏分中的酚类物质
袁鑫华, 唐国徐, 张立强, 朱锡锋
2019, 47(1): 53-59
[摘要]  (1444) [HTML全文] (1444) [PDF 2093KB] (1444)
摘要:
从NaOH试剂浓度、反应温度与反应时间三个方面,对钡离子沉淀法提取不同温度段收集的生物油馏分中的酚类物质进行了实验研究,并利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对提取效果进行了分析。实验结果表明,钡离子沉淀法对愈创木酚类物质的提取效果较为突出,且NaOH浓度(1.0-6.0mol/L)、反应温度(30-50℃)与反应时间(10-40min)对愈创木酚的提取率影响较大。在NaOH浓度为5.5mol/L、反应温度为35℃、反应时间为20min时,提取率达到最大,其中,三个温度段收集的生物油即低温水相馏分、低温油相馏分与高温馏分中的愈创木酚提取率分别为34.1%、33.8%和33.5%。
新型Brønsted-Lewis双酸位碳基固体酸的制备及其催化生物柴油的合成
吴昊, 范明明, 张萍波, 蒋平平
2019, 47(1): 60-65
[摘要]  (1392) [HTML全文] (1392) [PDF 3699KB] (1392)
摘要:
以羧甲基纤维素钠(CMC)与硫酸铁螯合反应生成的螯合物为碳前驱体,以浓硫酸为磺化试剂,制备新型碳基固体酸催化剂。采用红外(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、吡啶红外、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析仪(TGA)、能谱仪(EDS)对催化剂进行表征。结果表明,该催化剂同时具有Brønsted和Lewis酸位点,是具有双酸位的碳基固体酸催化剂。将其应用到油酸与甲醇的酯化反应制备生物柴油体系中,考察了不同反应条件对油酸转化率的影响。在反应温度为70℃,反应时间为6h,油酸与甲醇物质的量比为1:10,催化剂用量为油酸质量7.5%条件下,油酸的转化率可达到96.8%。此外,对该催化剂的稳定性进行研究发现该催化剂有着良好的重复使用性和疏水性。
阴离子功能化生物柴油离子液体抗氧化剂[X][C6H5COO]的制备
隋猛, 李法社, 吴学华, 王霜, 李明
2019, 47(1): 66-73
[摘要]  (1398) [HTML全文] (1398) [PDF 3676KB] (1398)
摘要:
设计合成了两种阴离子功能化离子液体抗氧化剂([MI][C6H5COO]、[Ch][C6H5COO]),采用核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱对其结构进行了表征,并研究了两种离子液体抗氧化剂对小桐子生物柴油抗氧化性、铜片腐蚀性和油溶性能的影响。结果表明,离子液体抗氧化剂可有效提高生物柴油氧化稳定性,在添加量为0.3‰时,[MI][C6H5COO]的小桐子生物柴油诱导期提高了238%,超过了中国国家标准(6 h),[Ch][C6H5COO]的小桐子生物柴油诱导期提高了141%,未达到中国国家标准。进一步研究了两种离子液体抗氧化剂的油溶性,油溶性能从大到小的顺序为[MI][C6H5COO] > [Ch][C6H5COO] > GA(合成离子液体抗氧化剂的原料)。实验表明,合成的两种离子液体抗氧化剂中含有亲油阳离子的[MI][C6H5COO]综合性能明显优于含有亲水阳离子的[Ch][C6H5COO]。
同晶取代法制备Cu-Ni双金属催化剂及其催化CO加氢合成乙醇性能
郑华艳, 章敏, 付华, 张华成, 李忠
2019, 47(1): 84-91
[摘要]  (1426) [HTML全文] (1426) [PDF 2013KB] (1426)
摘要:
采用定向同晶取代法制备了一系列镍孔雀石前驱体的Cu-Ni双金属催化剂。考察了前驱体结构以及催化剂表面组成对催化剂催化性能的影响,并采用浆态床反应器对催化剂的CO加氢制乙醇性能进行评价。实验结果表明,采用定向同晶取代法可以制备出(Cu,Ni)2CO3(OH)2纯物相,取代后的Ni2+主要富集在前驱体(Cu,Ni)2CO3(OH)2表面。焙烧后形成的(Cux,Ni1-x)O固溶体均匀地分散在CuO晶体结构中。还原后的催化剂中Cu、Ni相互均匀分散形成活性界面,促进了低碳醇的合成。其中,不连续分布的Ni活性位点阻止了碳链的进一步增长,从而提高了乙醇选择性。当Ni/Cu原料比为45:100时,(Cux,Ni1-x)O固溶体与CuO之间有较强的相互作用,表现出最好的反应活性和乙醇选择性。
负载Fe2O3的Zr基钙钛矿催化剂对逆水煤气反应的影响
牛茹洁, 王成章, 刘晓越, 易春雄, 陈梁, 米铁, 吴正舜
2019, 47(1): 92-97
[摘要]  (1429) [HTML全文] (1429) [PDF 2077KB] (1429)
摘要:
采用固相反应法制备了钙钛矿结构的BaZr0.9Y0.1O3,并用BaZr0.9Y0.1O3作为载体负载Fe2O3,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)观察负载型催化剂的晶相结构和微观形貌,同时考察了制备的催化剂的逆水煤气反应催化活性。结果表明,BaZr0.9Y0.1O3粉体1200℃煅烧5h时,负载型催化剂具有较好的催化活性;BaZr0.9Y0.1O3对逆水煤气反应有一定的催化作用,负载少量的Fe2O3催化剂可以明显促进CO2还原,在空速为1.13h-1,温度为650℃时,CO收率可以达到31%;催化剂经过长时间运行催化效果良好,制备的催化剂活性较稳定。
Cr掺杂Cu2O的光催化性质的第一性原理研究
吕巧雅, 李龙龙, 李亚方, 毛金花, 陈婷, 赵燕杰, 刘立强, 李鲁艳
2019, 47(1): 98-103
[摘要]  (1405) [HTML全文] (1405) [PDF 2116KB] (1405)
摘要:
采用第一性原理计算的方法,研究了不同浓度及不同位置Cr掺杂Cu2O体系的缺陷形成能、电子结构和可见光区域的光催化性质及产生机理。结果表明,本征Cu2O显示半导体特性,在可见光区域吸收很弱;不同浓度、不同位置的Cr掺杂体系均是稳定的,显示金属特性。与本征Cu2O相比,随着Cr掺杂浓度的增大,体系在可见光范围内的吸收峰均有不同程度的增强,并且两个Cr原子近邻掺杂时可见光区域的吸收系数最大,光催化效率最强。态密度分析发现,Cr掺杂体系在可见光范围的吸收主要由Cr 3d态电子的带内跃迁产生;不同掺杂浓度和结构构型主要影响材料在长波长段的物理性质,而对短波长段的性质影响很小。因此,通过增大Cr掺杂浓度及调控掺杂位置可以提高Cu2O在可见光区域的光催化效率,推动Cu2O在光催化方面的发展。
EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂的合成及其氧化脱硫性能的研究
王鑫博, 李秀萍, 赵荣祥
2019, 47(1): 104-112
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摘要:
通过1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯离子液体(EMIES)和对甲苯磺酸(p-TsOH)的混合物制备EMIES/p-TsOH型低共熔溶剂。其结构特征通过红外光谱、氢谱和热重技术进行了分析。并以EMIES/p-TsOH作为催化剂与萃取剂,H2O2作为氧化剂研究了其对模拟油中的硫化物的脱除性能。考察了反应温度、n(H2O2)/n(S)比、低共熔溶剂加入量及硫化物类型对脱硫效果的影响。在最佳的条件下,模拟油中二苯并噻吩(DBT)、4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)和苯并噻吩(BT)的脱除率分别为96.2%、92.2%和88.8%。经过五次循环使用后,DBT的脱除率仍达到93.6%。对该脱硫体系进行了动力学分析,其表观活化能为66.4kJ/mol。
负载Mn的Fe基MOFs脱汞剂烟气脱汞研究
张晓奇, 沈伯雄, 张笑, 陈叮叮
2019, 47(1): 113-120
[摘要]  (1404) [HTML全文] (1404) [PDF 976KB] (1404)
摘要:
基于Fe基金属有机骨架(MOFS)作为载体,采用浸渍法制备了负载6% Mn的Mn/MIL-100(Fe)脱汞剂。在模拟烟气中,搭建固定床研究了Mn/MIF-100(Fe)脱除单质汞(Hg0)性能。采用X射线衍射分析(XRD)、X射线电子能谱(XPS)、N2吸附-脱附(BET)和热重分析(TGA)对材料进行表征。研究表明,Mn/MIF-100(Fe)脱除单质汞(Hg0)效率较高,在250℃,空速(GHSV)为180000h-1时,脱汞(Hg0)效率达82%以上。Mn/MIF-100(Fe)主要的脱汞机理是催化氧化,Mn的负载促进了汞的吸附,并随着烟气温度的提高,单质汞的氧化效率逐渐提高。O2和NO促进汞的脱除,SO2和NH3抑制汞的脱除。Mn/MIL-100(Fe)整体上对复杂烟气的适应能力强。
垃圾衍生燃料热解半焦气化过程中HCl与H2S析出规律
杨文申, 林均衡, 阴秀丽, 吴创之
2019, 47(1): 121-128
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摘要:
通过水平管式气化炉和化学吸收法,对比研究了矿化垃圾热解半焦(ARC)和常规垃圾热解半焦(NRC)在水蒸气和CO2气化过程中腐蚀性气体(HCl和H2S)的析出特性,考察了气化温度、气化介质类型和流量对腐蚀性气体析出特性的影响。当气化温度升至950℃,ARC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为66.1%、100%和74.9%,而其在CO2气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为77.8%、100%和2.9%;NRC在水蒸气气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为98.8%、100%和53.7%,而其在CO2气化过程中的碳气化率、HCl和H2S产率分别为100%、96.2%和10.3%。以NRC为原料,考察了水蒸气和CO2流量对其HCl和CO2析出特性的影响。NRC的HCl和H2S产率均随水蒸气流量增加而增加,但当水碳比大于等于3.3时,其促进作用不再明显。NRC的HCl产率随CO2流量的增加而增加,而H2S产率随CO2流量的增加而减小。
Articles
Interaction between low-rank coal and biomass during degradative solvent extraction
Yi-ming JIAN, Xian LI, Xian-qing ZHU, Ryuichi ASHIDA, Nakorn WORASUWANNARAK, Zhen-zhong HU, Guang-qian LUO, Hong YAO, Mei ZHONG, Jing-mei LIU, Feng-yun MA, Kouichi MIURA
2019, 47(1): 14-22
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摘要:
A degradative solvent extraction at around 350℃ for low-rank coal or biomass wastes upgrading and fractionation was proposed in our previous work. The extraction yield of low-rank coal is relatively lower than that of biomass. In this work the blends of low-rank coal and biomass were treated by this method at 350℃ to investigate the interaction between them. The results showed that the yields and elemental compositions of the extracts obtained from the blends were slight different to the calculated results, which were calculated by assuming that there was no interaction between the coal and biomass. The slight promotion of yield was judged to be caused by the catalytic action of the minerals in the coal for thermal decomposition of biomass. It was worth to note that the elemental composition, molecular weight distribution, chemical structure, thermal decomposition behavior and thermoplastic behavior of the extracts obtained from low-rank coal, biomass and their blend, were rather similar to each other, independent of the properties of the raw feedstocks. Overall, the interaction between low-rank coal and biomass during the extraction was not significant. On the other hand, the proposed degradative solvent extraction method was fit not only by single low-rank coal and biomass but also by their blends to produce the product having similar physicochemical properties. This implied that an industrial system of degradative solvent extraction can use coal, biomass or their blends as feedstock at the same time without modification or adjustment.
Liquefaction of thermal extracts from co-thermal dissolution of a sub-bituminous coal with lignin and reusability of Ni-Mo-S/Al2O3 catalyst
De-hai ZOU, Xue YANG, Heng-fu SHUI, Xiao-ling WANG, Chun-xiu PAN, Zhi-cai WANG, Zhi-ping LEI, Shi-biao REN, Shi-gang KANG, Zhan-ku LI, Jing-chong YAN, Charles Chunbao XU
2019, 47(1): 23-30
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摘要:
Four thermal dissolution soluble fractions (TDSFs) with different thermal dissolution soluble yields (TDSYs) obtained from thermal and co-thermal dissolutions (CTDs) of a Chinese sub-bituminous Shenfu (SF) coal and lignin were characterized by elemental analysis, FT-IR and synchronous fluorescence spectrum measurements. The hydro-liquefaction properties of the four TDSFs and SF raw coal with and without catalyst were compared and the recycled use property of the catalyst in hydro-liquefaction of the TDSF from CTD of SF coal and lignin was further probed. The results suggests that the TDSF from the thermal dissolution (TD) of SF coal contained much more amount of aromatic components and polyaromatic hydrocarbons (PAHs) with 4 and more rings than those from the CTD of SF coal and lignin at the same temperature. TDSFs gave much higher liquefaction conversions and oil yields than SF raw coal in hydro-liquefaction with or without catalyst. Almost all TDSF was converted with much high yield of oil and the TDSF from CTD of SF coal and lignin gave higher yield of oil than that from the TD of SF coal in hydro-liquefaction with Ni-Mo-S/Al2O3 catalyst which demonstrated a good reusability in the hydro-liquefaction of TDSF from the CTD of SF coal and lignin. Carbon deposition was hardly observed in the 4 times recycle used catalyst.
Effect of silicon to aluminum ratio on the selectivity to propene in methanol conversion over H-ZSM-5 zeolites
Hui-wen HUANG, Hui ZHU, Shan-he ZHANG, Qiang ZHANG, Chun-yi LI
2019, 47(1): 74-83
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摘要:
A series of H-ZSM-5 zeolites with a silicon to aluminum ratio of 50-4000 but similar crystal size were synthesized and characterized by XRD, N2 sorption, NH3-TPD and Py-FTIR; the intrinsic effect of silicon to aluminum ratio on the selectivity to propene in the conversion of methanol to propene (MTP) was investigated. The results show that a complete conversion of methanol can be initially achieved over H-ZSM-5 with a silicon to aluminum ratio from 50 to 1600 and then the initial conversion of methanol decreases progressively with further increasing the silicon to aluminum ratio. Meanwhile, the selectivity to propene increases monotonically with an increase in the silicon to aluminum ratio of H-ZSM-5 for MTP with a complete methanol conversion, suggesting that a high Si/Al ratio for H-ZSM-5 may enhance the propagation of the alkene-based methylation/cracking cycle relative to the arene-based methylation/dealkylation cycle in MTP. A critical value of acid density, viz., [AS]S, is required to achieve the maximum propene selectivity for MTP with a complete methanol conversion; this critical[AS]S value is 0.175 μmol/m2 for the H-ZSM-5 zeolite under current reaction conditions.