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研究论文
惰性气氛下准东煤Na/Ca释放特性的研究
杨燕梅, 张扬, 张海, 吴玉新, 刘青, 吕俊复
2018, 46(4): 385-390
[摘要]  (29) [HTML全文] (29) [PDF 732KB] (29)
摘要:
基于准东煤中Na/Ca的赋存形态,采用管式加热炉研究了准东煤中Na/Ca在惰性气氛下的释放特性和形态转变。结果表明,水溶态Naw在加热温度t ≤ 600℃时先转变成不可溶态Nare,随着温度升高,不可溶态Nare又重新转变成水溶态Naw,当加热温度t > 800℃时,Na大量释放。酸溶态Caac在加热温度t ≤ 700℃时先分解生成CaO并且与其他矿物组分反应转变成不可溶态Care,随着温度升高,不可溶态Care逐渐转变成酸溶态Caac和水溶态Caw。相同温度条件下,Ca的释放率低于Na的释放率,少量酸溶态有机Ca随挥发分释放而以气相形式释放。
燃烧放热对准东煤成灰过程中钠盐释放的影响
余圣辉, 张成, 张小培, 周安鹂, 许豪, 方庆艳, 陈刚
2018, 46(4): 391-398
[摘要]  (23) [HTML全文] (23) [PDF 832KB] (23)
摘要:
选取典型的准东煤五彩湾煤为研究对象,在马弗炉内制备400-1200℃的燃烧灰和再热灰,采用K型热电偶测量燃烧过程中样品表面温度,通过XRF、XRD分析获得灰的成分和结晶形式,取部分灰样逐级萃取,通过微波消解及电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),获得灰中钠的赋存特性。结果表明,燃烧和再热灰在成分和晶体形式上差异显著,再热灰钠含量明显高于燃烧灰且灰熔点偏低;随着温度升高灰中钠盐总量明显减少,其中,水溶钠、醋酸铵溶钠迅速减少,而盐酸溶钠含量先增加后减少,不可溶钠增加,释放的钠以可溶钠为主;加热温度和时间影响钠的释放,燃烧反应放热导致煤粉表面温度超过环境温度200℃以上,是钠盐过多释放的主要原因。
烟煤-稻草混合焦样共气化过程协同行为机理研究
郭庆华, 卫俊涛, 龚岩, 于广锁
2018, 46(4): 399-405
[摘要]  (25) [HTML全文] (25) [PDF 3977KB] (25)
摘要:
基于热重分析仪考察了神府烟煤焦、稻草焦和神府烟煤-稻草混合焦样气化反应活性及共气化过程协同行为。并借助电感耦合等离子体发射光谱仪和扫描电子显微镜-能谱仪联用装置探讨了共气化过程活性矿物组分的迁移转化特性,以关联解释共气化协同行为演变。结果表明,与煤焦单独气化相比,稻草焦掺混有利于提高煤焦整体气化反应活性。混合焦样共气化过程协同行为随碳转化率的提高呈先逐渐减弱的抑制作用,达到某一碳转化率(记为转折碳转化率)后呈不断增强的协同促进作用,且转折碳转化率随气化温度升高而提高。神府烟煤-稻草混合焦样共气化过程协同行为演变主要归因于共气化过程活性K和Ca转化特性的共同影响。神府烟煤-稻草混合焦样共气化整体协同行为呈协同促进作用,并随气化温度的升高而减弱。
焦炭的微晶结构及其对反应性的影响
张琢, 谢峰, 郑义, 程欢, 汪琦
2018, 46(4): 406-412
[摘要]  (21) [HTML全文] (21) [PDF 3110KB] (21)
摘要:
采用高分辨率透射电镜-数字图像分析技术HRTEM-DI研究了焦炭微晶结构。焦炭微晶结构参数中的长度、曲率和倾角,可分别用来表达焦炭微晶大小、微晶片层的有序度和微晶堆砌有序度。提出的表征焦炭微晶大小和有序度的结晶指数,能够很好地反映焦炭微晶结晶程度对反应性的影响。
催化裂化油浆中烯烃分布研究
郭爱军, 郑文林, 焦守辉, 陈坤, 刘贺, 王宗贤, 王子豪
2018, 46(4): 413-418
[摘要]  (26) [HTML全文] (26) [PDF 726KB] (26)
摘要:
以某催化裂化油浆为原料,通过二烯值和溴价分析方法测定了其四组分和五个馏分中共轭烯烃(双键)和烯烃(双键)的含量;同时结合紫外光谱法、核磁共振氢谱法(1H-NMR)对其四组分和五个馏分中的烯烃类型和含量进行了表征和测定。结果表明,催化裂化油浆中的确存在烯烃(双键)和共轭烯烃(双键),其烯烃(双键)和共轭烯烃(双键)的含量高达21%和6%,四组分中的共轭烯烃(双键)含量依次增多,五个馏分中共轭烯烃(双键)的含量在5%左右,且四组分和五个馏分中烯烃(双键)的含量均呈现先减小后增大的趋势。同时,不同组分和不同馏分之间正构α-烯烃和内烯烃的含量也存在差异。
复合分子筛的合成及其在纤维素水解反应中的应用
于杰, 王景芸, 王震, 周明东, 王海彦
2018, 46(4): 419-426
[摘要]  (21) [HTML全文] (21) [PDF 7222KB] (21)
摘要:
采用水热晶化法制备了HUSY@MFI核壳结构复合分子筛。通过XRD、SEM、N2吸附-脱附、NH3-TPD及吡啶吸附红外等手段表征催化剂的结构和性质。结果表明,HUSY@MFI晶粒在形貌上呈椭球状,表面是鳞片状结构的MFI型分子筛,里面是光滑的HUSY型分子筛,焙烧模板剂前几乎没有或只有很少量的N2能进入其孔道结构,致密的壳层MFI覆盖在HUSY型分子筛表面,形成了新的弱酸位,而中强酸强度和酸类型并没有受到影响,复合分子筛的表面酸量及总酸量减少。将所制备的HUSY@MFI复合分子筛催化剂应用于以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑氯盐([Emim]Cl)为溶剂的纤维素水解反应中,与HUSY催化的纤维素水解相比,HUSY@MFI复合分子筛催化纤维素水解反应的速率较慢,葡萄糖收率由30.9%提高到41.3%。
CuNaY分子筛的有效吸附位与其脱硫性能的关联性研究
丁润东, 祖运, 周传行, 王焕, 莫周胜, 秦玉才, 孙兆林, 宋丽娟
2018, 46(4): 451-458
[摘要]  (24) [HTML全文] (24) [PDF 1086KB] (24)
摘要:
以液相离子交换法制备了一系列不同Cu负载量的CuNaY分子筛;采用XRD及N2吸附-脱附表征分子筛的微观结构和织构性质,采用动态吸附法考察其对噻吩模拟油的吸附脱硫性能,结合NH3-TPD和Py-FTIR方法对CuNaY分子筛的酸量和有效Cu+物种进行定量分析,研究了CuNaY分子筛的表面酸性和铜物种形态结构对其吸附脱硫性能的影响机制。结果表明,通过改变铜负载量可有效调控改性Y分子筛的表面酸性以及铜物种化学形态;适量铜物种的引入可以最大限度的形成有效吸附位,从而获得最优吸附脱硫性能,而过量的Cu物种会在Y分子筛笼内形成多核铜物种结构,导致有效吸附位点的减少,影响其对噻吩的吸附能力。
单相Co2C的制备及其费-托合成催化性能研究
李啸, 刘兴武, 姜东, 温晓东
2018, 46(4): 459-464
[摘要]  (17) [HTML全文] (17) [PDF 1976KB] (17)
摘要:
采用CO与金属钴在温度280℃,压力2 MPa的条件下反应48 h后制备得到单相Co2C催化剂。通过XRD、H2-TPR、TEM和XAS对催化剂的结构和组成进行表征并考察了单相Co2C催化剂在费-托合成反应中的稳定性与催化性能。结果表明,随着费-托合成反应的进行,Co2C催化剂的活性缓慢上升,同时伴随着产物中甲烷的选择性逐渐降低,C5+的选择性逐渐升高。对比反应前后催化剂发现,反应后的催化剂为Co2C和少量金属Co的混合相,表明在费-托合成反应条件下,单相Co2C会发生部分分解,生成的金属Co会导致CO的转化率和产物的选择性发生变化。
GaZSM-5分子筛的合成、表征及其在甲醇转化制烃(MTH)反应中的催化性能
高俊华, 刘平, 吉可明, 韩丽华, 刘增厚, 周浩, 张侃
2018, 46(4): 465-472
[摘要]  (20) [HTML全文] (20) [PDF 3769KB] (20)
摘要:
通过水热合成法制得不同硅镓比的GaZSM-5分子筛,经酸交换后压片成型,得到甲醇转化制烃类的GaZSM-5催化剂。采用XRD、SEM、FT-IR、XPS、ICP、低温氮气吸附-脱附、NH3-TPD和Py-FTIR技术对其进行了表征,并在连续流动固定床反应器上进行MTH反应性能评价。结果表明,分子筛中Ga物种主要以骨架Ga和骨架外表面游离态的Ga2O3两种状态存在。凝胶SiO2/Ga2O3配比为60合成所得GaZSM-5分子筛催化剂酸性适中,酸量为0.62 mmol NH3/g,B酸和L酸比值为4.88,形成较大的晶间介孔孔容,达到0.51 cm3/g;具有高的MTH活性稳定性,在相同评价条件下,催化剂寿命最高可达到456 h。与AlZSM-5相比,GaZSM-5的酸性弱,能够抑制积炭生成;纳米GaZSM-5的晶间介孔改善了扩散性能,进一步提高反应活性稳定性,催化剂寿命延长120 h。
Ce的浸渍顺序对Cu/Zn-Al水滑石衍生催化剂用于甲醇水蒸气重整制氢性能的影响
杨淑倩, 张娜, 贺建平, 张磊, 王宏浩, 白金, 张健, 刘道胜, 杨占旭
2018, 46(4): 479-488
[摘要]  (26) [HTML全文] (26) [PDF 2538KB] (26)
摘要:
采用原位合成法在γ-Al2O3载体上合成了锌铝水滑石,再经浸渍法制备了Cu/Zn-Al、Ce/Cu/Zn-Al、Cu/Ce/Zn-Al和Cu-Ce/Zn-Al催化材料,使用XRD、XRF、SEM、氮吸附,XPS、H2-TPR和N2O滴定等手段对其进行了表征,探讨了Ce的浸渍顺序对Cu/Zn-Al水滑石衍生材料甲醇水蒸气重整制氢反应催化性能的影响。结果表明,Ce的浸渍顺序主要影响催化剂的还原性质,进而影响了其催化性能。其中,Ce/Cu/Zn-Al催化剂的催化性能最佳,在250℃、水醇物质的量比为1.2、甲醇气体空速为800 h-1的条件下,甲醇转化率达到100%;与Cu/Zn-Al催化剂相比,甲醇转化率提高了近40%。
基于改性Ni/γ-Al2O3催化剂的电催化甲烷水蒸气重整的研究
侯悦, 张荣俊, 陆强, 杨少霞, 李明丰
2018, 46(4): 489-499
[摘要]  (25) [HTML全文] (25) [PDF 1754KB] (25)
摘要:
提出了电催化作用下甲烷水蒸气催化重整的新工艺。基于工业常规Ni基催化剂,采用等体积浸渍法,以Ni为活性组分,γ-Al2O3为载体,MgO、CaO为助剂,制备了Ni/γ-Al2O3、Ni-MgO/γ-Al2O3和Ni-CaO/γ-Al2O3催化剂,考察了电流强度、重整温度、水蒸气与甲烷的物质的量比(水碳比,S/C)对不同催化剂的CH4转化率、H2产率、CO选择性和催化剂稳定性的影响。结果表明,电催化工艺有着良好的普适性,电流的引入能够提升CH4转化率、增加H2产率,尤其在低温下电流的促进作用显著。在三种催化剂中,Ni-CaO/γ-Al2O3催化效果最佳,在电流为4.5 A、S/C为3、重整温度为700℃时,CH4转化率就高达95%以上。稳定性测试表明,电流的通入还能显著提高催化剂的稳定性,延缓催化剂的积炭失活。通过对催化剂的分析表征,发现电流的通入提升了催化剂中NiO的还原程度,同时抑制了反应过程中NiCx向石墨炭的转化,从而可延缓催化剂因积炭覆盖反应活性位点而造成的失活。
生物炭模板构筑Fe-Ni复合载氧体及其化学链制氢反应性能研究
吴宪爽, 何方, 魏国强, 黄振, 赵坤, 孟俊光, 赵增立, 李海滨
2018, 46(4): 500-512
[摘要]  (22) [HTML全文] (22) [PDF 10445KB] (22)
摘要:
采用松木热解生物炭为模板构筑Fe-Ni复合载氧体(Fe-Ni/BC),并与溶胶-凝胶法制备的NiFe2O4载氧体(NiFe2O4/SG)对比,采用SEM、XRD、XPS、BET、H2-TPR、TG-redox循环等表征方法考察载氧体的物理、化学性质,并在固定床上进行化学链制氢循环实验。结果表明,Fe-Ni/BC载氧体为Ni0.6Fe2.4O4与Fe2O3的混合晶体,保留了生物炭骨架并形成了大孔结构。与NiFe2O4/SG相比,Fe-Ni/BC平均粒径更小,比表面积更大,吸附氧含量更高,更有利于氧的释放。在固定床实验过程中,Fe-Ni/BC表现出更强的化学链制氢与抗积炭性能,其最大产氢速率是NiFe2O4/SG的1.58倍,制取H2的相对浓度可达到99.5%以上。
Research articles
Influence of Cu and Mo components of γ-Al2O3 supported nickel catalysts on hydrodeoxygenation of fatty acid methyl esters to fuel-like hydrocarbons
Zhong-yu JING, Tao-qi ZHANG, Jiang-wei SHANG, Ming-lu ZHAI, Hao YANG, Cong-zhen QIAO, Xin-qi MA
2018, 46(4): 427-440
[摘要]  (21) [HTML全文] (21) [PDF 2646KB] (21)
摘要:
In this work, series of Ni/γ-Al2O3 catalysts with or without Cu and Mo components were prepared, characterized and tested for the hydrodeoxygenation of fatty acid methyl esters (FAME) to hydrocarbons. The effects of Cu and Mo loading, impregnation sequence with sequential impregnation and co-impregnation involved and reaction conditions on catalytic performance were investigated. According to the TG data, the spent 20Ni-6Cu/γ-Al2O3 catalyst gives less weight loss than the spent 20Ni/γ-Al2O3 catalyst, which indicates that the addition of copper inhibits the carbon deposits behavior on catalyst surface during reaction. For 20Ni-6Cu/γ-Al2O3 and 20Ni-6Cu-nMo/γ-Al2O3(n=2, 5, 8 and 12) catalysts, NH3-TPD analysis shows that the addition of molybdenum phase has significant impact on the acid sites of γ-Al2O3. When the loading of molybdenum is 5%, a new acid site is observed corresponding to the medium strength acid site. The Cu and Mo modified catalysts demonstrate better catalytic performance than Ni/γ-Al2O3 catalysts. Based on XPS results, Cu in the catalysts exists in the Cu2+ and Mo in the catalysts has two states:Mo4+ and Mo6+, and different impregnation sequences may influence the actual element composition of active phase on the surface of catalysts. In addition, the conversion of FAME and yield of alkane are related to the catalysts prepared with different impregnation sequence. Among all the catalysts, the trimetallic 20Ni-6Cu-5Mo/γ-Al2O3 prepared by sequential impregnation (the former Ni and Cu impregnation, the latter Mo impregnation) exhibits optimal catalytic performance. Under appropriate reaction conditions 350℃, 2.5 MPa, WSHV=2.0 h-1, H2/oil ratio=1250 mL/mL, the conversion of FAME and yield of alkane are 98.4% and 94.2%.
Essential role of promoter Co on the MoS2 catalyst in selective hydrodesulfurization of FCC gasoline
Bin LIU, Lei LIU, Yong-ming CHAI, Jin-chong ZHAO, Chen-guang LIU
2018, 46(4): 441-450
[摘要]  (21) [HTML全文] (21) [PDF 5386KB] (21)
摘要:
The essential role of Co on the MoS2 catalyst in selective hydrodesulfurization (HDS) of FCC gasoline was investigated with ammonium tetrathiomolybdate supported on alumina modified with various amount of Co sulfide. According to the data obtained by XRD, HRTEM, XPS, H2-TPR and Py-FTIR analysis, the Co species could significantly affect the microstructure and composition proportion of the active phase, and thus induced the enormous differences in catalytic properties. The evaluation results demonstrated that the Co atoms tending to form the CoMoS phase as Co/Mo(atomic ratio) < 0.2 could greatly improve the HDS activity, but slightly improve the hydrogenation (HYD) activity of olefins. The spillover hydrogen produced by the formation of Co9S8 phase as 0.2 < Co/Mo(atomic ratio) < 0.6 greatly improved the HDS activity, but showed almost no effect on the HYD of olefins. The excess Co could inevitably form some large size Co9S8 phase as Co/Mo(atomic ratio) > 0.6, which would hinder the mutual contact of the reactants and the active sites, and thus lead to the decrease of the HDS activity and selectivity. The obtained results were useful for developing highly effective hydrotreating catalyst.
Preparation of amorphous NiP-based catalysts for hydrogen evolution reactions
Zuo-peng LI, Jian-peng SHANG, Cai-na SU, San-bing ZHANG, Mei-xia WU, Yong GUO
2018, 46(4): 473-478
[摘要]  (21) [HTML全文] (21) [PDF 3878KB] (21)
摘要:
Amorphous alloy NiP and its carbon composite catalysts NiP/C and NiP/reduced graphene oxide (RGO) were successfully one-pot synthesized using NaH2PO2 and NiSO4 as phosphorus and nickel source, respectively. The electrocatalysts were characterized with transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction spectrometer (XRD), inductively coupled plasma analysis (ICP) and thermogravimetric analysis (TG), respectively. The hydrogen evolution reactions (HER) performance of the electrocatalysts was evaluated with a linear sweep voltammetry method in both acidic and alkaline solution. Among them, NiP/RGO elctrocatalyst exhibited 89.0 mV onset overpotential and Tafel slope 135.1 mV/decade in acidic solution, as well as 116.1 mV onset overpotential and Tafel slope 122.4 mV/decade in alkaline solution with excellent long-term stability. Results indicated that the NiP/RGO was a very active catalyst.

  

论文
添加煤灰及混合氧化物对石油焦CO2高温气化反应的影响
张可怡, 陈雪莉, 孟德喜, 郭晓镭, 龚欣
2018, 46(3): 257-264
[摘要]  (59) [HTML全文] (59) [PDF 4559KB] (59)
摘要:
以化学组成相近的燃烧煤灰、气化煤灰和混合氧化物为添加剂,分别通过干混法和湿混法加入石油焦中,并借助热重分析仪在1200-1400 ℃下进行CO2气化实验,研究高温下煤灰掺混方式、含量及物相组成对石油焦CO2气化的影响,并使用混合氧化物替代实际煤灰研究其对石油焦的高温气化催化作用。结果表明,石油焦气化反应速率随煤灰添加量的增加而提升;气化温度为1200、1300 ℃时,使用干混法和气化煤灰对石油焦的气化促进作用较弱;但气化温度为1400 ℃时,改变煤灰和石油焦的掺混方式及其中活性金属存在方式,对石油焦气化反应几乎没有影响。这是高温下煤灰熔融,导致液态熔体与石油焦表面接触良好、活性金属自由度高以及传质阻力增加共同作用的结果。此时混合氧化物的催化指数与混合物中铁钙含量具有线性关系,即添加高铁钙含量的煤灰可以促进石油焦CO2气化反应。
添加CaO的准东煤中温水蒸气气化特性的研究
刘洋, 杨新芳, 雷福林, 肖云汉
2018, 46(3): 265-272
[摘要]  (63) [HTML全文] (63) [PDF 586KB] (63)
摘要:
以内在碳捕集气化为背景,利用加压热重分析仪开展CaO对准东煤中温(700-750 ℃)水蒸气气化反应动力学特性的影响研究,采用氮气吸附仪对准东煤焦的比表面积进行测定,并对煤中不同赋存形态碱金属含量采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)进行测定。结果表明,准东煤中的可溶性碱金属元素能有效催化气化反应,引入的二氧化碳吸收剂CaO与碱金属间表现出协同催化作用。水洗后的准东煤焦活性最高,添加CaO后的气化活性最好。Ca/C物质的量比对准东煤气化特性的影响研究表明,CaO的添加存在饱和量,Ca/C物质的量比为1.0较为合适。利用均相模型(HM)、缩核模型(SCM)以及修正体积模型(MVM)对反应动力学实验数据进行拟合,结果表明,修正体积模型可以较好地体现添加CaO的准东煤中温水蒸气气化反应动力学特性,由此获得反应活化能为160.90 kJ/mol。
循环流化床气化细粉灰熔融特性研究
邓鸿翔, 任强强, 张玉魁
2018, 46(3): 273-282
[摘要]  (40) [HTML全文] (40) [PDF 2853KB] (40)
摘要:
利用灰熔融性测定仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究了温度、气氛、残炭含量对茌平、宿迁循环流化床气化细粉灰熔融特性的影响。结果表明,弱还原气氛下两种气化细粉灰的熔融温度最低。高温下莫来石的出现导致宿迁气化细粉灰灰熔点明显高于茌平气化细粉灰。两种循环流化床气化细粉灰的熔融特征温度均随着残炭含量的上升而升高,当残炭含量超过3%,温度超过1300 ℃时,两种气化细粉灰均会产生碳硅石。碳硅石的存在是使气化细粉灰熔融性变差的主要原因。
燃煤过程中Na对微细颗粒物生成特性的影响-合成焦炭法
阮仁晖, 李广林, 谭厚章, 白胜杰, 魏博, 胡中发, 杨富鑫
2018, 46(3): 283-289
[摘要]  (83) [HTML全文] (83) [PDF 3753KB] (83)
摘要:
以合成焦炭为载体,研究不同种类的钠元素在煤粉燃烧过程中对微细颗粒物生成特性的影响,并通过向载体中添加煤中常见的矿物元素的氧化物(SiO2、Al2O3),反映煤粉燃烧过程中钠与煤中常规矿物的相互作用。结果表明,无机水溶性钠更容易生成稳定的亚微米颗粒物;在缺少氯元素的情况下,有机态钠更容易与煤中的超微米硅铝矿物反应;化学反应和物理捕捉是硅铝矿物捕捉钠元素的两种方式,其中,对于PM1-10的硅铝矿物颗粒,化学反应固定的钠含量是物理捕捉过程的2.4倍。
生物质气化燃气中固体颗粒物的恒温临氧热解机理研究
林娜, 郎林, 刘华财, 阴秀丽, 吴创之
2018, 46(3): 290-297
[摘要]  (41) [HTML全文] (41) [PDF 1154KB] (41)
摘要:
在固定床反应器中考察了不同气氛下PBG恒温热解特性的差异,结合XPS与13C NMR等技术手段分析了400 ℃恒温热解条件下PBG固相产物的化学结构变化。结果表明,PBG在400 ℃恒温热解时,生物质气化燃气(BAG)与N2气氛下更易生成焦油,其析出量分别为50.71与37.45 mg/g,而临氧燃气气氛(BAG+2% O2)下焦油析出量仅为11.96 mg/g,说明适量O2的存在可有效抑制焦油的生成。进一步进行化学结构分析表明,在燃气(BAG)恒温热解条件下,PBG主要发生以脱氢脱氧为主的芳香化缩聚反应,易形成焦油类的大分子多环芳烃;而在临氧燃气(BAG+2% O2)恒温热解条件下,PBG表面的有机基团易与O2发生表面氧化反应,生成表面含氧官能团,在一定程度上抑制了芳香环缩聚反应,进而有利于降低焦油类物质的产率。因此,在生物质气化燃气实际高温过滤过程中适当添加氧(如:2% O2),可有效降低PBG焦油收率,且不会形成大分子多环芳烃,有助于解决粗燃气过滤的过滤介质堵塞问题。
变色硅胶吸附脱除模拟柴油中各种碱性氮化物
洪新, 李云赫, 袁加成, 赵永华, 唐克
2018, 46(3): 298-304
[摘要]  (51) [HTML全文] (51) [PDF 1380KB] (51)
摘要:
研究了变色硅胶吸附脱除氮含量为960.56 μg/g模拟柴油中的碱性氮化物喹啉、苯胺和吡啶。比较了氧化铝、硅藻土、硅胶及变色硅胶对模拟柴油中喹啉的吸附脱除效果。采用XRD、低温N2吸附-脱附和NH3-TPD等方法对硅胶和变色硅胶进行了表征。考察了粒径、吸附温度、吸附时间、剂油质量比及共存芳香化合物(萘、苯或甲苯)对变色硅胶吸附脱除各种碱性氮化物的影响。变色硅胶吸附脱除碱性氮化物的顺序均为苯胺>吡啶>喹啉。吸附时间对三种氮化物的吸附脱除没有影响;吸附温度、变色硅胶粒径和共存芳香化合物对苯胺和吡啶的吸附脱除效果影响不大,对喹啉的吸附脱除效果影响较为明显;剂油质量比对三种氮化物的吸附脱除影响均较大,尤其是对喹啉影响最大。结果表明,变色硅胶吸附各种氮化物时Co能够与其中的N原子形成配位络合吸附。经焙烧再生,变色硅胶几乎完全恢复了对喹啉和吡啶的吸附脱除能力,并可多次再生,但变色硅胶再生后对苯胺的吸附能力损失较大。
低共熔离子液体脱除柴油中氮化物
李文深, 郭小雯, 刘进博, 刘洁
2018, 46(3): 305-310
[摘要]  (53) [HTML全文] (53) [PDF 722KB] (53)
摘要:
合成低共熔离子液体氯化胆碱/草酸,采用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征并以模型柴油和焦化柴油为原料考察其脱氮性能。结果表明,在萃取时间30 min,萃取温度30 ℃,剂油质量比1:7和沉降时间2 h的条件下,喹啉脱除率近100%,吲哚脱除率为88.05%。进一步研究发现,该离子液体对焦化柴油中的氮化物也表现出较好脱除性能,在实验条件下,碱氮和总氮脱除率分别为96.61%、71.5%,且该低共熔离子液体经回收重复使用四次后,对焦化柴油的碱氮脱除率仍可达到87.2%。
蜂窝状Ho改性Fe-Mn/TiO2催化剂的制备及其低温选择催化还原(SCR)脱硝性能
黄天娇, 张亚平, 庄柯, 陆斌, 朱一闻, 沈凯
2018, 46(3): 319-327
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 3009KB] (50)
摘要:
采用模压法制备了蜂窝状Ho改性的Fe-Mn/TiO2催化剂,研究了结构助剂、黏合剂和造孔剂等对成型催化剂低温选择催化还原(SCR)脱硝性能的影响。优选出一套理想的成型参数:水粉质量比为40%且逐次分批加入;结构助剂玻璃纤维的用量为10%(质量分数);黏合剂羧甲基纤维素的用量为5%(质量分数);助挤剂甘油的添加量为10%(质量分数)且分批加入;造孔剂活性炭粉的用量为2%(质量分数)。该蜂窝状催化剂在120 ℃下脱硝率维持在90%以上,并且在SO2体积分数低于0.02%时具有一定的抗硫抗水性。表征结果表明,成型后蜂窝状催化剂比表面积降低,颗粒分散程度明显减弱,并且表面酸量和表面Mn4+含量下降,对催化活性有一定的影响。
Cu/SAPO-34催化剂的NH3-SCO活性及抗水热性能研究
夏福婷, 张金辉, 杨云汉, 杨翠翠, 李相华, 宋忠贤, 张秋林, 彭金辉
2018, 46(3): 328-336
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 994KB] (50)
摘要:
采用浸渍法制备了一系列不同铜含量的Cu/SAPO-34催化剂,考察了该系列催化剂上NH3选择性催化氧化反应性能(NH3-SCO)。实验结果表明,10%-Cu/SAPO-34催化剂在300 ℃温度下具有100%的NH3去除率,且其氮气选择性大于90%。与此同时,通过XRD、BET、UV-vis、H2-TPR和XPS等表征分析结果表明,高度分散的CuO是Cu/SAPO-34催化剂的主要活性组分。对10%-Cu/SAPO-34催化剂进行水热处理后,催化剂低温活性明显提高,催化剂的N2选择性在325 ℃急剧下降。这是由于水热处理导致一定数量的铜物种发生迁移并且形成了更稳定的铜物种引起。SAPO-34的骨架结构遭到一定程度的破坏。
钨、钼、镍含量的改变对体相催化剂物化性质、加氢活性影响
王海涛, 徐学军, 王继锋, 刘东香, 冯小萍
2018, 46(3): 337-345
[摘要]  (48) [HTML全文] (48) [PDF 19361KB] (48)
摘要:
制备不同活性金属原子比的体相催化剂,通过BET、XRD、SEM、TEM、强度测定、堆积密度测定及小型活性评价手段,考察了活性金属钨、钼、镍含量的变化对体相催化剂物化性质和活性的影响。结果表明,保持W/Mo原子比不变,随着(W+Mo)/Ni的原子比减小,孔体积、比表面积、孔径增大,超深度加氢脱硫活性增强,在精制油硫含量小于10 μg/g,反应温度降低8 ℃。在(W+Mo)/Ni的原子比不变的条件下,W/Mo的原子比在0.28-1.85,随着原子比增大,孔体积、比表面积、超深度加氢脱硫活性没有明显变化。
CoMo型耐硫变换催化剂不同硫化剂的器外预硫化研究
张孔远, 陈彦飞, 范思强, 崔程鑫, 肖常林, 刘晨光
2018, 46(3): 346-354
[摘要]  (47) [HTML全文] (47) [PDF 5437KB] (47)
摘要:
从多种硫化剂中筛选出(NH4)2S和Na2S,分别采用不同的预硫化技术对工业级CoMo型耐硫变换催化剂进行器外预硫化,采用XRD、XPS和HRTEM等表征手段对催化剂的晶相结构、表面特性和微观形貌进行表征。(NH4)2S和Na2S作为预硫化剂对催化剂的晶相结构没有明显影响;用(NH4)2S进行预硫化时活性组分发生部分O-S交换,而用Na2S进行预硫化时活性组分仍保持为氧化态,两种预硫化型催化剂在反应器内随着反应温度升高,硫化深度为S-Na2S > S-(NH4)2S >常规器内预硫化;器内预硫化和(NH4)2S作为预硫化剂MoS2片层结构堆叠层数集中在2-3层,而用Na2S进行预硫化时MoS2片层堆叠层数明显变多,集中在3-5层。采用微型固定床评价装置,选择285、350、450 ℃三个反应温度,催化剂的活性顺序为S-Na2S > S-(NH4)2S >常规器内预硫化。
改性HZSM-5分子筛上噻吩烷基化反应和失活再生性能的研究
刘冬梅, 蒋涵博, 曲圣涛, 王海彦, 杨占旭, 张玉嵩
2018, 46(3): 355-364
[摘要]  (55) [HTML全文] (55) [PDF 711KB] (55)
摘要:
采用不同碱单独处理和两种碱不同方式联合处理HZSM-5分子筛,制备微孔-介孔多级孔HZSM-5分子筛催化剂并应用于噻吩烷基化反应中。结果表明,不同碱单独处理和两种碱不同方式联合处理HZSM-5分子筛后,均能够在分子筛上造出介孔孔道且能够调变分子筛的酸性,其中,采用Na2CO3溶液和TPAOH溶液分开处理得到的分子筛催化剂织结构最适合噻吩烷基化反应;其次考察具有最佳织结构分子筛催化剂的噻吩烷基化反应稳定性,并分析催化剂失活的原因和再生条件。结果表明,当噻吩烷基化反应进行到1050 h后,催化剂已基本失活,催化剂失活的主要原因是,在反应过程中原料中反应组分间发生烯烃齐聚、环化、脱氢和芳烃烷基化等副反应生成的大分子化合物沉积在催化剂上,堵塞催化剂的孔道和遮盖催化剂的活性中心所致;对失活催化剂进行高温再生,从高温再生的能耗较大以及多次高温再生对催化剂酸性和骨架结构不利的角度考虑,选定催化剂的再生温度为550 ℃。
钴掺杂的铁酸铋催化PMS氧化单质汞的实验研究
马宵颖, 赵毅, 许佩瑶, 马双忱
2018, 46(3): 375-384
[摘要]  (50) [HTML全文] (50) [PDF 3985KB] (50)
摘要:
采用酒石酸溶胶凝胶法制备了一系列的钴掺杂的铁酸铋催化剂(BiFe1-xCoxO3x=5%-20%,x为Co/CoFe物质的量比),借助于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、磁强振动计(VSM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂进行表征。在自制鼓泡反应器内,利用钴掺杂铁酸铋活化过一硫酸氢钾(PMS),开展了模拟烟气中单质汞脱除实验,获得反应的最佳条件。当钴掺杂量为10%,催化剂用量为0.5 g/L,PMS浓度为3.9 mmol/L,溶液初始pH值为8,反应温度70 ℃时,反应100 min内Hg0的平均脱除效率达89.36%。以乙醇和叔丁醇为淬灭剂,证明了·OH和SO4·-为Hg0催化氧化的活性物种,且SO4·-起主要作用,并结合XPS分析结果推测了脱汞反应机理。
Articles
Effect of synthesis solution pH of Co/γ-Al2O3 catalyst on its catalytic properties for methane conversion to syngas
Mosayebi Amir, Abedini Reza
2018, 46(3): 311-318
[摘要]  (39) [HTML全文] (39) [PDF 460KB] (39)
摘要:
The cobalt nanoparticles over γ-Al2O3 support were prepared via chemical reduction of CoCl2·6H2O using NaBH4 with various values of pH in the range of 11.92-13.80. Synthesized catalysts were studied through X-ray diffraction (XRD), N2 adsorption/desorption (BET), H2-temperature programmed reduction (H2-TPR), H2-chemisorption, O2 pulse titration and temperature programmed oxidation (TPO) methods. Obtained results exhibited the synthesis solution pH showed a significant influence on the activity and selectivity in partial oxidation of methane reaction. The methane conversion, CO selectivity and H2 yield were enhanced by increasing of the synthesis solution pH. Compared to other catalysts, the catalyst that synthesized at pH of 13.80, showed a superior ability in syngas production with a H2/CO ratio of near 2 and also a proper stability against deactivation during the partial oxidation of methane.
Article
Effects of experimental parameters on Hg0 removal over magnetic AgI-BiOI/CoFe2O4 photocatalysts using wet process
Li-xiang ZHANG, An-chao ZHANG, Qi-feng ZHU, Hua WANG, Chun-jing ZHANG
2018, 46(3): 365-374
[摘要]  (40) [HTML全文] (40) [PDF 1427KB] (40)
摘要:
A novel magnetic AgI-BiOI/CoFe2O4 hybrid composites were prepared via a solvothermal and subsequent coprecipitation method, and utilized to remove Hg0 from coal-fired flue gas under fluorescent light irradiation. The experimental parameters and main products presented in solution after reaction were investigated in detail. The experimental results showed that the AgI-BiOI/CoFe2O4 composites showing a poor thermal stability would transform into other compounds when the calcinated temperature was above 400℃. With the increases of photocatalyst dosage, reaction solution pH, temperature of reaction solution in reactor and O2 concentration, the Hg0 removal efficiencies were first increased and then unchanged or decreased. The presences of inorganic anions such as CO32- and SO42- in solution exhibited some inhibitory effects on Hg0 removal. Furthermore, the presence of SO2 had a dramatic inhibition on Hg0 removal, while the inhibitory effect of NO on Hg0 removal was relatively small. SO42-, NO3- and Hg2+ species were the final oxidation products of SO2, NO and Hg0 by reactive species.