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卷首语
序言
赵永椿
2020, 48(12): 1-2
[摘要]  (45) [HTML全文] (45) [PDF 7968KB] (0)
摘要:
研究论文
燃煤烟气非碳基吸附剂脱汞研究进展
辛凤, 魏书洲, 张军峰, 马斯鸣, 赵永椿, 张军营
2020, 48(12): 1409-1420
[摘要]  (52) [HTML全文] (52) [PDF 5483KB] (0)
摘要:
燃煤烟气排放的汞严重危害人体健康及生态环境。本研究首先分析了超低排放燃煤电厂烟气汞排放特征,尤其是脱硝、除尘、脱硫设备超低排放改造后烟气汞的形态分布和迁移转化规律;然后总结了近年来用于燃煤烟气净化的非碳基吸附剂的研究进展,归纳了飞灰、矿物吸附剂、贵金属、金属氧化物和金属硫化物的吸附性能,并对影响其吸附性能的常见因素进行了梳理。基于当前研究进展,提出了未来的研究应关注的含汞废吸附剂上汞的稳定性和浸出毒性以及吸附剂的再生和循环利用等问题。
天然气凝析油中汞的化学形态分析技术研究进展
李剑, 韩中喜, 严启团, 葛守国, 杨圩, 车磊, 吴圣姬
2020, 48(12): 1421-1432
[摘要]  (54) [HTML全文] (54) [PDF 1317KB] (0)
摘要:
天然气凝析油是优质石脑油原料,作为天然气的伴生品,其中,含有少量的汞及其化合物。汞不仅危害人体健康,而且在凝析油的加工转化过程中还会腐蚀热交换器等单元设备,进而引起生产安全隐患。明晰凝析油中汞的存在方式及形态演变,是天然气化工领域一个富有挑战性的课题。本文系统介绍天然气凝析油中汞的化学形态及分析技术,详细比较和讨论了凝析油等液烃中汞的萃取工艺及汞形态的检测手段,综合评价了不同检测技术的优缺点。已有研究结果表明,采用气相色谱-电感耦合等离子体质谱联用技术,汞回收率接近100%,汞的测定精度高,是一种检测凝析油等液烃中汞组成及化学形态的可靠技术手段。此外,凝析油中汞的形态及其含量是确定脱汞工艺、装置规格及脱汞剂的两个关键因素,而研发一套高精度的快速检测汞形态的新方法,是天然气化工领域需要关注的一个新方向。
铈改性增强OMS-2汞氧化催化剂抗硫性能的机理研究
黄金金, 蔡良峰, 刘僖, 杨建平, 屈文麒, 李海龙
2020, 48(12): 1433-1441
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 4743KB] (0)
摘要:
针对氧化锰八面体分子筛(OMS-2)在催化氧化单质汞过程中抗硫性能差的问题,采用铈(Ce)对OMS-2催化剂进行改性提高其抗硫性。通过热力学分析、固定床实验、氮吸附、XRD、ICP和XPS等表征手段,研究了铈增强OMS-2抗硫能力的原因。结果表明,Ce改性得到的催化剂比表面积大、空隙结构丰富,可以在催化剂表面通过化学吸附吸附更多的Hg0;Ce改性得到的催化剂会造成Mn缺陷生成,提高电子迁移率,使得吸附氧(Oβ)占比高,可提供更多的活性位点;OMS-2催化剂表面氧化的HgO可经不同浓度的SO2还原为Hg0或者HgSO4,但Ce改性得到的催化剂可使该部分还原产物迅速重新氧化成HgO,提高了表观Hg0氧化效率。该研究结果可为开发高性能抗硫汞氧化催化剂提供理论依据。
凹凸棒石(PG)负载MnOx催化剂脱除气态Hg0的研究
王钧伟, 徐灿, 秦伟, 张建利, 张先龙, 董彦杰, 崔晓峰
2020, 48(12): 1442-1451
[摘要]  (51) [HTML全文] (51) [PDF 10074KB] (0)
摘要:
利用凹凸棒石(PG)负载Mn氧化物制备MnOx/PG催化剂并用于脱除模拟烟气中的Hg0,并采用比表面积分析(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等技术对催化剂进行了分析表征。结果表明,MnOx和凹凸棒石的共同作用明显增强了对Hg0脱除性能,MnOx负载量为8%的MnOx/PG催化剂脱除Hg0的活性最高,在400 min内反应温度为210 ℃、空速为6000 h-1、汞质量浓度为80 μg/m3的条件下Hg0的脱除效率可达95%以上。O2对MnOx/PG催化剂脱除Hg0具有促进作用,而SO2和H2O具有抑制作用,但气氛中有O2存在时可明显减弱SO2的抑制作用。X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)和程序升温脱附实验(TPD)等结果表明,活性组分MnOx在载体PG上分散良好,Hg0在MnOx/PG催化剂上的脱除过程包含了吸附、氧化、反应等步骤,生成了HgO和HgSO4并吸附在催化剂上。
臭氧氧化-生物炭吸附体系协同脱硫脱硝除汞研究
严永桂, 毛中建, 罗津晶, 杜如鹏, 林家璇
2020, 48(12): 1452-1460
[摘要]  (48) [HTML全文] (48) [PDF 6146KB] (0)
摘要:
以O3为氧化剂,玉米生物炭和椰壳活性炭为吸附剂,开展同时脱硫脱硝除汞研究。研究考察了温度、O3/NO和吸附时间对玉米/椰壳炭脱硫脱硝除汞效率的影响,并对玉米/椰壳炭进行表征分析。结果表明,NO和Hg0氧化率随O3/NO升高而升高,SO2氧化率则先升高后略微降低;温度升高抑制NO氧化但促进Hg0和SO2氧化;在140 ℃下,当O3/NO为1.4时,NO、Hg0和SO2氧化率分别达99%、78.6%和3.5%,随O3/NO从0.4升至1.4,玉米炭对NOx脱除效率从4.6%提升至93%,椰壳炭从4.5%提升至79%。玉米/椰壳炭会还原部分NO2造成出口NO浓度上升,但玉米炭的NOx吸附性能较椰壳炭强,而椰壳炭对Hg0和SO2的吸附性能较强。椰壳炭较玉米炭具有更强的物理吸附能力;玉米炭表面含氧官能团C-O和C=O的相对含量较椰壳炭高,而COOH和O=C-O相对含量较椰壳炭低。
NO对铜-锰尖晶石脱汞性能的影响机理
杨应举, 张艾嘉, 刘晶, 王震, 余颖妮
2020, 48(12): 1461-1465
[摘要]  (67) [HTML全文] (67) [PDF 5767KB] (0)
摘要:
采用实验与量子化学计算相结合的方法研究了烟气中NO对铜-锰尖晶石脱汞性能的影响机理。结果表明,NO在高于250 ℃时抑制铜-锰尖晶石对Hg0的脱除,主要归因于NO与Hg0之间的竞争吸附作用;而在温度低于250 ℃时,NO对铜-锰尖晶石的Hg0脱除性能影响较小。吸附剂表面上吸附的汞主要以Cu-Hg合金和Hg(NO3)2的形式存在。铜-锰尖晶石表面上部分NO被氧化成NO2并与吸附态汞反应形成Hg(NO3)2。吸附剂表面上Cu和Mn原子为NO与Hg0的吸附活性位点,NO的吸附能大于Hg0的吸附能;因此,NO与Hg0之间存在竞争吸附。由于Cu、Mn、N原子之间的强烈轨道杂化作用,NO与铜-锰尖晶石吸附剂表面之间具有较强的相互作用。
燃煤过程中锑的释放特性与污染控制综述
赵思岚, 刘慧敏, 胡红云, 黄永达, 袁兵, 邓双, 贾建丽
2020, 48(12): 1476-1487
[摘要]  (56) [HTML全文] (56) [PDF 3956KB] (0)
摘要:
锑是一种潜在有毒痕量元素,燃煤电厂是中国大气锑污染的重要来源。本研究通过对世界各国文献综述,详细介绍了煤中锑的含量及赋存形态,并从煤燃烧过程中锑的挥发行为、迁移特性和产物分布等角度阐释了燃煤过程中锑的迁移转化机制。此外,总结了电厂在燃烧前、燃烧中和燃烧后等不同阶段锑的排放控制技术现状。旨在为全面认知燃煤过程中锑的迁移转化及污染控制提供理论参考和技术指导。
高硅煤燃烧过程中矿物转化及重金属分布规律研究
李文举, 龚本根, 张军营
2020, 48(12): 1488-1497
[摘要]  (54) [HTML全文] (54) [PDF 31718KB] (0)
摘要:
选取云南宣威地区高硅煤,对其在燃烧过程中矿物转化特征及重金属分布富集规律进行了研究。高硅煤中的矿物主要由石英、高岭石、黄铁矿和锐钛矿组成。飞灰中莫来石可能来自煤中石英、高岭石的转变,而石英主要来自煤中原始石英组分或由SiO2-Al2O3系统转化形成。分析高硅煤和高硅飞灰中部分重金属的富集特性,发现高硅煤中富集的元素有Cr、Cu和As,电厂ESP各级电场中富集的重金属有Mo元素,而Se元素在高硅煤和飞灰中分别都低于世界煤和飞灰的平均值。放射性元素Th和U含量在细粒径的高硅飞灰中都高于世界煤灰平均值,在ESP的4电场飞灰中富集系数分别为1.51和1.59。
煤和煤矸石及其燃烧产物中稀土元素赋存形态研究
吴国强, 汪涛, 王家伟, 张永生, 潘伟平
2020, 48(12): 1498-1505
[摘要]  (56) [HTML全文] (56) [PDF 28802KB] (0)
摘要:
针对中国三个典型电厂的煤和煤矸石及其燃烧产物(渣和飞灰),采用逐级提取-电感耦合等离子体质谱法测定各级提取物的稀土元素浓度,进而研究煤和煤矸石及其燃烧产物中稀土元素的赋存规律。结果表明,煤和煤矸石中,稀土元素主要以酸溶态、硅酸盐&铝硅酸盐态赋存,煤矸石中分别占42.54%和45.62%,褐煤中分别占32.85%和57.13%,烟煤中分别占18.10%和75.46%;而煤和煤矸石燃烧产物中,稀土元素主要赋存在硅酸盐&铝硅酸盐态中,占稀土元素总量的80%左右;燃烧过程中,煤矸石、褐煤和烟煤中其他各形态(水溶态、离子交换态、酸溶态、硫化物结合态和有机物结合态)稀土元素分别有36%、23%和5%转变到燃烧产物中的硅酸盐&铝硅酸盐态。同一赋存形态中,各稀土元素在不同原料中的占比不同,但稀土元素从La到Lu,在不同原料中的变化特性相同;渣和飞灰中,因飞灰在烟气中暴露时间更长,导致同一赋存形态中,稀土元素从La到Lu,在渣和飞灰中的变化特性不同。
超低排放燃煤机组固相产物中Cr和As的赋存形态和浸出特性
崔向峥, 魏书洲, 张军峰, 赵永椿, 张军营, 郑楚光
2020, 48(12): 1506-1512
[摘要]  (47) [HTML全文] (47) [PDF 13419KB] (0)
摘要:
针对燃煤电厂超低排放机组,研究了固相产物中的铬和砷两种痕量元素的含量及其赋存和浸出特性。结果表明,超低排放机组飞灰中铬和砷含量均高于底渣。对于飞灰,1#、2#、3#机组铬和砷占比最大的形态分别为可交换态和可氧化态,而4#机组铬和砷占比最大的形态均为残渣态。砷的浸出量低于地下水环境标准(GB 14848—2017)中规定的0.01 mg/L,而2#和3#机组飞灰中铬的浸出量高于排放限值,应予以高度关注。
电厂入炉煤及其副产物中砷的分布和富集特性
刘轩, 苏银皎, 赵元财, 滕阳, 张锴, 张永红
2020, 48(12): 1513-1519
[摘要]  (54) [HTML全文] (54) [PDF 5362KB] (0)
摘要:
采用微波消解法和氢化物发生-原子荧光光谱法,考察并比较了五台容量25-350 MW循环流化床(CFB)机组和五台容量300-600 MW煤粉炉(PC)机组中砷的分布和富集特性。通过比较常规湿法消解和三种混酸微波消解体系,确定了适宜消解方案为体积比6:2:2的HNO3-HCl-HF混酸溶液微波消解法。煤中砷燃烧后绝大部分挥发出来被飞灰捕获,底渣中砷含量仅为1.95-9.75 μg/g,烟气中砷主要被飞灰吸附后依次被除尘器和脱硫塔捕集,其中,飞灰砷含量为8.68-17.63 μg/g,脱硫石膏砷含量为1.71-4.0 μg/g。燃烧温度是决定砷迁移与富集的主要因素,PC机组更高的炉膛燃烧温度使得较多砷从煤中释放出来,导致残留在底渣中砷含量低于CFB机组,同时PC机组飞灰在高温下更易形成硅铝酸盐类型的玻璃质从而捕获烟气中挥发态砷,其飞灰中砷含量为12.08-17.63 μg/g,普遍高于CFB机组飞灰中砷含量8.68-13.84 μg/g;随着锅炉负荷增大,炉膛内温度升高,飞灰与入炉煤中砷含量比值呈增长趋势。CFB机组燃用煤中灰分含量为33.96%-59.63%,显著高于PC机组15.05%-41.67%,故其相对富集系数高于PC机组,同时CFB机组有更多除尘器尚未捕获的细颗粒进入脱硫系统,使其脱硫石膏中砷含量也高于PC机组。
燃煤烟气重金属与铈改性CaO的相互作用机理研究
周新越, 吴洋文, 密腾阁, 刘吉, 徐明新, 赵莉, 陆强
2020, 48(12): 1520-1529
[摘要]  (46) [HTML全文] (46) [PDF 14232KB] (0)
摘要:
氧化钙(CaO)作为一种吸附剂广泛应用于燃煤烟气重金属的净化,但其吸附效率有限,需要进一步改性提升。金属铈(Ce)改性可调整其表面电子分布,增强化学活性。基于此,本研究建立了Ce-CaO (100)周期性模型,研究了燃煤烟气中汞、硒、铅三类重金属污染物的吸附机理。结果表明,除Hg0在Ce-CaO (100)表面上的吸附为物理吸附外,其余重金属污染物均为化学吸附,Ce位点和O位点为重金属污染物的主要活性吸附位点,吸附分子与Ce-CaO (100)表面之间存在明显的电荷转移与强烈的相互作用。Ce掺杂改性提升了CaO (100)表面对重金属污染物的吸附能力,尤其对Se0、SeO2和HgCl2的捕集能力显著提高。
燃煤飞灰中矿物质对烟气中As、Se、Pb形态分布影响的热力学研究
刘忠, 王硕, 白宝泉
2020, 48(12): 1530-1536
[摘要]  (42) [HTML全文] (42) [PDF 8896KB] (0)
摘要:
基于热力学平衡的原理,研究了燃煤烟气中As、Se、Pb三种重金属与飞灰中主要矿物质CaO、Al2O3、Fe2O3、MgO的反应。结果表明,As在1600 K时与CaO反应开始生成Ca3(AsO4)2,且随着CaO含量的增大,Ca3(AsO4)2的温度区间变窄,说明CaO对煤中As的挥发有抑制作用;As与Al2O3在1700 K时开始反应,随着温度降低最后全部以AlAsO4的形式存在;As与Fe2O3反应生成FeAsO4;As与MgO在600-1500 K以Mg3(AsO4)2(s)形式存在,低于600 K时转化为As2O5(s)。Se与CaO和MgO在低于600 K时分别以CaSeO3(s)和MgSeO3(s)的形式存在,与Al2O3、Fe2O3不发生反应;CaO与Pb在900-1100 K时反应生成了(CaO)2(PbO2)(s);Pb与Al2O3会发生反应,在900-1200 K时有固态(PbO)(Al2O3)6(s)生成。Fe2O3、MgO对Pb的形态分布基本没有影响。
Research articles
Removal of Hg0 from simulated coal-fired flue gas by using activated spent FCC catalysts
Hua-sheng WANG, Yan-jun REN, Shuang DENG, Jia-yu HUANG, Feng-yan GUO, Gang TIAN
2020, 48(12): 1466-1475
[摘要]  (45) [HTML全文] (45) [PDF 13549KB] (0)
摘要:
The spent fluid catalytic cracking (SFCC) catalysts were activated by an "internal instant vaporization (ⅡV)" method and used in the removal of Hg0 from a simulated flue gas in a fixed bed reactor; the effect of various operation parameters such as the SFCC activation conditions, adsorption temperature, and flue gas components on the Hg0 removal efficiency was investigated. The results indicate that the SFCC catalyst activated with methanol or ethanol performs adequately in terms of Hg0 removal, whilst the calcination temperature also has a great influence on the activation of the SFCC catalyst. O2 in the flue gas favors the Hg0 removal, whilst NO facilitates the oxidation of mercury and displays a positive effect on the mercury removal in the presence of O2, accompanying with the formation of N-containing active species on the activated SFCC catalyst surface. SO2 in the flue gas, depending on its concentration, may exert the effect of catalytic adsorption or competitive adsorption on the Hg0 removal. Approximately 100% Hg0 can be removed in the stream of 6% O2, 12% CO2 and 0.06% NO at 120 ℃ by using the activated SFCC catalyst with ethanol as an organic solvent and calcined at 120 ℃, suggesting that the spent FCC catalysts after activation can be a potential adsorbent for the removal of Hg0 from the coal-fired flue gas.

  

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]  (945) [HTML全文] (945) [PDF 0KB] (945)
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]  (1050) [HTML全文] (1050) [PDF 0KB] (1050)
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]  (1128) [HTML全文] (1128) [PDF 0KB] (1128)
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]  (1029) [HTML全文] (1029) [PDF 0KB] (1029)
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]  (963) [HTML全文] (963) [PDF 0KB] (963)
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]  (1023) [HTML全文] (1023) [PDF 0KB] (1023)
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]  (978) [HTML全文] (978) [PDF 0KB] (978)
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]  (1058) [HTML全文] (1058) [PDF 0KB] (1058)
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]  (1035) [HTML全文] (1035) [PDF 0KB] (1035)
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
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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]  (941) [HTML全文] (941) [PDF 0KB] (941)
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。