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研究论文
Fe/Al-SiO2复合金属氧化物用于燃煤烟气中汞的脱除
李扬, 陈伟, 赵永椿, 李海龙, 张军营, 李杰, 胡浩权
2019, 47(12): 1409-1416
[摘要]  (53) [HTML全文] (53) [PDF 997KB] (1)
摘要:
采用不同方法制备了Fe/Al-SiO2复合金属氧化物以模拟赤泥成分,模拟烟气条件下考察其脱汞性能。结果表明,采用溶胶-凝胶法得到的复合金属氧化物在300-450 ℃具有优异的脱汞性能,其中,在350 ℃、3 h内平均脱汞率可达到94.8%。Fe2O3为Hg0的氧化提供了晶格氧和化学吸附氧;SiO2形成的硅溶胶则有利于活性组分Fe2O3的分散,增强了Hg0与活性位的接触。基本模拟烟气中存在微量HCl和NO时,Hg0脱除率接近100%;当烟气中存在0.2 mL/min、0.4 mL/min的SO2时,吸附剂的平均脱汞率分别降至90.7%、53.4%,这主要是由于SO2与Fe2O3反应生成Fe2(SO43,导致了Fe2O3的失活并抑制汞的脱除。
离子液体溶胀对煤直接液化残渣结构及热解性能的影响
何小强, 莫文龙, 王强, 马凤云
2019, 47(12): 1417-1429
[摘要]  (47) [HTML全文] (47) [PDF 5111KB] (1)
摘要:
采用四种相同阴离子不同有机链长阳离子的离子液体([EMIM][MeSO4]、[BMIM][MeSO4]、[HMIM][MeSO4]和[OMIM][MeSO4])对煤直接液化残渣(DCLR)进行溶胀处理,通过SEM、FT-IR和TG-DTG表征,分析了各离子液体溶胀对煤直接液化残渣溶胀效果、表面形貌、官能团分布、主体结构和热解性能的影响。溶胀结果表明,不同链长离子液体对煤直接液化残渣具有不同的溶胀效果,[HMIM][MeSO4]对残渣溶胀效果最好,其溶胀度高达1.78。FT-IR表明,不同链长离子液体会不同程度地破坏煤中C-H键,使得脂肪族和芳香族类化合物的相对含量有所差异。由TG-DTG可知,不同链长离子液体溶胀对残渣热解性能的影响具有较大差异,其中,以离子液体[OMIM][MeSO4]溶胀对残渣的热解最为有利,失重率高达47.5%;而离子液体[BMIM][MeSO4]溶胀在一定程度上抑制了残渣的热解,其失重率低于未经溶胀处理的残渣。基于Coats-Redfern法的热解动力学分析表明,煤直接液化残渣及其溶胀残渣在低温段(180-480 ℃)的热解过程均符合二级反应动力学,高温段(480-825 ℃)均以三级和四级反应动力学为宜。另外,不同链长离子液体溶胀处理明显改变了残渣的热解活化能,其链越长残渣的热解活化能越高。
解耦双回路气化系统中生物质催化水蒸气气化制富氢气体
肖亚辉, 刘勇, 乔聪震, 徐绍平
2019, 47(12): 1430-1439
[摘要]  (45) [HTML全文] (45) [PDF 1320KB] (1)
摘要:
为强化生物质气化过程中焦油转化和氢气富集,提出了一种新型解耦双回路气化系统(DDLG)。该气化系统将气化过程解耦为燃料气化、焦油重整和半焦燃烧三个子过程,分别发生于三个独立的反应器,即气化反应器、重整反应器和燃烧反应器。其中,气化反应器和重整反应器并行布置,分别与燃烧反应器相连,形成两个平行的且可独立控制的双循环回路。以松木屑为原料及兼作为原位焦油重整催化剂的煅烧橄榄石为循环固体热载体,考察了反应条件对DDLG中松木屑气化性能的影响。结果表明,重整反应器从气化反应器中解耦,并辅以橄榄石催化剂,可实现焦油高效转化脱除。如气化反应器700 ℃、重整反应器850 ℃和水蒸气与原料中碳的质量比(S/C)1.2反应条件下,产品气中焦油含量降低至13.9 g/m3,气体产率和H2分别达到1.0 m3/kg,和38.8%。
基于密度泛函理论研究木质素二聚体Cα-OH基团的修饰对其热解均裂历程的影响
段毓, 程皓, 武书彬
2019, 47(12): 1440-1449
[摘要]  (44) [HTML全文] (44) [PDF 9548KB] (1)
摘要:
采用密度泛函理论方法,对四种β-O-4型二聚体木质素模型化合物2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯基乙烷-1-醇、2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯基乙烷-1-酮、1-甲氧基-2-(2-甲氧基-2-苯基乙氧基)苯、2-(2-甲氧基苯氧基)-1-苯乙基乙酸酯的Caromatic-O、Caromatic-Cα、Cα-Cβ、Cβ-O键均裂解离能进行了理论计算,并对所述二聚体的热解均裂历程进行了理论计算研究,分析了不同二聚体的热解产物形成途径。结果表明,Cβ-O键均裂是二聚体初次热解的主要反应,Cα-Cβ键均裂是竞争反应。Cα-OH官能团被氧化、乙酰化修饰后,Cβ-O键均裂解离能降低,而Cα-Cβ键的键解离能升高,Cβ-O键裂解概率增大,Cα-Cβ键均裂竞争性降低。基于上述四种模型化合物热解的主要芳香族产物有苯甲醇、甲苯、苯甲醛和愈创木酚等,Cα-OH官能团的选择性修饰可调控热解产物种类,其中,氧化修饰后的二聚体的热解产物种类变少,产物选择性增强;甲基化、乙酰化修饰后的二聚体热解可产生苯乙烷和甲苯。
PdMoP/γ-Al2O3催化剂上大豆油甲酯加氢脱氧制备烷烃类生物柴油
姚敏, 王燕娣, 卢美贞, 计建炳, 刘学军
2019, 47(12): 1450-1457
[摘要]  (48) [HTML全文] (48) [PDF 1413KB] (2)
摘要:
采用等体积浸渍法将Pd、Mo和P元素负载在γ-Al2O3上制得PdMoP/γ-Al2O3催化剂,通过XRD、NH3-TPD、XPS、Py-FTIR、氮吸附和STEM-EDS等手段对催化剂进行了表征,以大豆油甲酯为原料考察了催化剂的催化加氢脱氧性能,并进行了加氢脱氧工艺条件的优化。结果表明,Pd、Mo、P三种元素相结合能够有效地调节催化剂的酸性;Mo元素可降低催化剂的强酸酸性;P元素可增强催化剂的弱酸酸性,使得催化剂弱酸的B/L值减小、强酸的B/L值略有增大。经优化后的加氢工艺条件为:315 ℃、1.5 MPa、WHSV为0.5 h-1、H2/esters体积比为1100,大豆油甲酯的转化率达到98.4%,C15-18烷烃收率达到91.5%。
乙二醇对磷掺杂NiMo/Al2O3加氢催化剂性能的影响
尹海亮, 刘新亮, 周同娜, 赵健, 蔺爱国
2019, 47(12): 1458-1467
[摘要]  (43) [HTML全文] (43) [PDF 4854KB] (2)
摘要:
采用NiMoP浸渍液中添加乙二醇(EG)的方式制备了不同EG含量的NiMoP(x)/Al2O3催化剂,为研究EG及其含量对该系列催化剂催化性能和活性相结构的影响,用二苯并噻吩(DBT)和喹啉(Q)为模型化合物,考察了催化剂的加氢脱硫(HDS)和加氢脱氮(HDN)性能。结果表明,在EG添加量较低的情况下(EG/Ni物质的量比分别为0、0.5、1、2、3),EG能够明显提高催化剂对DBT和Q的HDS和HDN活性,其中,HDN活性提高幅度大于HDS,且随着EG含量提高,催化剂的HDS和HDN活性进一步提高。通过TEM分析和XPS分析可知,EG有助于增加催化剂中MoS2颗粒的堆积层数和片层长度,且随着EG含量增加,堆积层数和片层长度都有所增加;EG有助于提高Mo表面原子浓度,对Ni表面原子浓度影响较小,但明显提高了Mo和Ni硫化程度。TG表征说明,EG在氧化铝和催化剂表面存在多种相互作用方式,并且存在与活性组分相互作用的耐高温有机物种。
ZSM-5分子筛骨架铝落位对甲醇转化制芳烃催化性能影响
张立伟, 张怀科, 陈志强, 刘粟侥, 任杰
2019, 47(12): 1468-1475
[摘要]  (49) [HTML全文] (49) [PDF 2301KB] (2)
摘要:
采用水热合成法,在合成过程中通过添加矿化剂、尿素和改变硅源,制备了不同骨架铝落位的ZSM-5分子筛。通过SEM、XRD、BET、XRF、MAS NMR、NH3-TPD和Py-FTIR等表征手段对分子筛的形貌、织构、骨架铝落位和酸性进行了系统研究,同时考察了不同ZSM-5分子筛催化剂甲醇制芳烃的催化性能。研究结果表明,制备的ZSM-5分子筛均具有结晶度高和形貌均一等特点,但在骨架铝落位和酸性方面存在显著差异。椭球状ZSM-5分子筛的骨架铝主要分布于直通孔道或正弦孔道中,并表现出较多的酸性位。块状分子筛中骨架铝主要落位在孔道交叉处,且具有较低的强酸量。在甲醇制芳烃反应中,骨架铝主要位于直通或正弦孔道并表现出较多酸性位的椭球状ZSM-5分子筛催化剂具有较高的活性稳定性和芳烃选择性。
多级孔Fe-HBeta分子筛的合成及其催化性能探究
田韧, 王诗瑶, 连晨帅, 吴旭, 安霞, 谢鲜梅
2019, 47(12): 1476-1485
[摘要]  (44) [HTML全文] (44) [PDF 3220KB] (2)
摘要:
采用软模板法一步合成了一系列铁同晶取代的多级孔Beta分子筛(nFe-HBeta,n=Fe/Al),并通过等体积浸渍法制备出系列Ni基催化剂(10Ni/nFe-HBeta)。结果表明,系列nFe-HBeta均为结晶度高、孔道结构丰富的片状结构。异质铁原子的引入在降低介孔相有序度的同时,促使沸石颗粒粒径下降,中强酸性位点数量显著减少。对于10Ni/nFe-HBeta催化剂而言,骨架铁与NiO之间存在协同作用,可增强活性组分Ni与载体间的作用力,提高活性金属Ni的分散度,降低NiO颗粒粒径。在乙醇水蒸气重整催化反应中,铁元素的引入可规避酸性位以抑制乙醇脱水反应,同时加强CO和CH4的水蒸气重整反应,有效提高H2选择性。其中,10Ni/0.15Fe-HBeta催化剂在500 ℃时,H2选择性高达72.15%,C2H5OH转化率为99.6%,反应12 h后的积炭量仅为4.3%。
低温下Pt/Al2O3和Pd/Al2O3光辅助乙二醇水相重整制氢研究
王瑞义, 刘欢, 郑占丰
2019, 47(12): 1486-1494
[摘要]  (36) [HTML全文] (36) [PDF 5476KB] (0)
摘要:
采用浸渍还原法制备了氧化铝负载的Pt和Pd纳米颗粒催化剂,用于光辅助乙二醇水相重整制氢反应。结果表明,光照能够有效降低乙二醇水相重整制氢的活化能,Pt/Al2O3比Pd/Al2O3具有更高的H2转换频率(TOF)和更低的CO选择性。采用XRD、TEM、UV-vis等技术对催化剂的结构和形貌进行了表征,原位漫反射红外光谱(DRIFTS)表明,光照能促进乙二醇分子O-H键的断裂。理论计算表明,Pt/Al2O3催化乙二醇重整制氢反应产物中较低的CO选择性主要归因于CO在Pt表面较小的反应能垒,能够较快与H2O解离的O反应生成CO2
酯交换法合成碳酸甲乙酯研究进展
石磊, 于悦, 王吉宇, 张志刚, 许光文
2019, 47(12): 1504-1521
[摘要]  (43) [HTML全文] (43) [PDF 2902KB] (1)
摘要:
碳酸甲乙酯(EMC)具有诸多优异的物理和化学性能,作为锂电池电解液溶剂已经被行业广泛认可,酯交换法是中国目前工业生产EMC的主要方法。本研究系统综述了碳酸酯交换反应热力学、动力学、均相及非均相催化剂、反应机理及反应工艺等方面的研究,重点评述了近五年酯交换法制备EMC的最新进展。均相催化剂中以pKb值(碱度系数)为标准讨论了可溶碱类催化剂碱强度和催化效率之间的关系,探究了咪唑类离子液体阴、阳离子结构对反应效果的影响规律。针对工业上普遍采用的甲醇钠催化剂,描述了其失活现象并阐述了失活机理。详细比较和讨论了非均相催化剂的制备方法、表面酸碱性与催化效率之间的关系,综合评价了不同类别的催化剂催化酯交换反应的优缺点。着眼绿色、高纯、低成本EMC合成技术,高效固体碱催化剂和涉及气、液、固三相的催化精馏技术是今后开发的重点和发展方向。
用于直接甲醇燃料电池的高活性PtCo-CNT@TiO2复合纳米阳极催化剂
吕银荣, 孙维艳, 王峰
2019, 47(12): 1522-1528
[摘要]  (44) [HTML全文] (44) [PDF 2870KB] (3)
摘要:
采用溶胶凝胶法制备CNT@TiO2载体,利用电沉积法制备用于直接甲醇燃料电池的PtCo-CNT@TiO2阳极催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和电化学工作站对其进行表征。结果表明,PtCo-CNT@TiO2复合纳米材料有明显的结晶,且金属粒子围绕在TiO2包覆的碳纳米管的周围,用于直接甲醇燃料电池阳极催化剂具有较高的活性与稳定性。该PtCo-CNT@TiO2催化剂的电化学比表面积为164 m2/g,65 ℃时甲醇的氧化峰电流达到45 mA/cm2,计时电流曲线表明300 s后PtCo-CNT@TiO2的氧化电流趋于24 mA/cm2,在碱性条件下甲醇的氧化峰电流为39.7 mA/cm2
甲烷在MIL-101上的吸附平衡分析及充放气特性
赵国斌, 郑青榕, 张维东, 张轩
2019, 47(12): 1529-1536
[摘要]  (43) [HTML全文] (43) [PDF 914KB] (1)
摘要:
为研制吸附储存天然气(ANG)用的金属有机框架物(MOFs),选择MIL-101(Cr)试样进行甲烷的吸附平衡与充放气实验。试样由溶剂热法合成,经测试77.15 K氮吸附数据作表征结构后,在温度293-313 K、压力0-100 kPa和0-7 MPa条件下测试甲烷吸附平衡数据,运用亨利定律标绘和Toth方程确定甲烷在试样上的极限吸附热和绝对吸附量,比较了Clausius-Clapeyron(C-C)方程和Toth势函数计算的等量吸附热。最后,在工程应用对应的流率10-30 L/min,对装填940 g试样、容积为3.2 L的适型储罐吸附床进行甲烷充放气实验。结果表明,甲烷在试样上的平均极限吸附热为23.89 kJ/mol,测试范围内Toth方程预测的平均相对误差为1.06%,由C-C方程和Toth势函数确定的平均等量吸附热分别为15.51和13.56 kJ/mol;在有效充放气时间内,储罐在10和30 L/min流率时的总充/放气量分别为347 L/338 L和341 L/318 L,放气率为98.3%和94.1%。工程应用应选用C-C方程确定的等量吸附热,并采取慢充/放以增大充/放气量和提高吸附床脱气率。
Research articles
Performance of Mn-Ce co-doped siderite catalysts in the selective catalytic reduction of NOx by NH3
Yu-liang WEI, Ke-ting GUI, Xiang-xiang LIU, Hui LIANG, Shao-chen GU, Dong-dong REN
2019, 47(12): 1495-1503
[摘要]  (40) [HTML全文] (40) [PDF 895KB] (1)
摘要:
Siderite, rich in the transition elements, is an idea material to prepare the catalysts for the selective catalytic reduction (SCR) of NOx by NH3. In this work, siderite was doped with Mn and Ce and the performance of Mn-Ce co-doped siderite catalysts in the removal of NOx (de-NOx) by SCR with NH3 was then investigated. The results illustrate that FeCO3 as the main component of siderite can be converted into Fe2O3 by calcination at 450℃. The doping of siderite with Mn and Ce can enhance the surface area and acidity of siderite and reduce the thermal stability of ammonium sulfate formed on the catalyst surface. As a result, the Mn-Ce co-doped siderite catalysts exhibit high efficiency in the de-NOx by SCR and high resistance against sulfur. Over the 3%Mn1%Ce-siderite catalyst, high NOx conversion (>90%) is achieved in the temperature window of 180-300℃; moreover, the NOx conversion remains above 75% even after introducing SO2 for 7.5 h.
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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]  (1392) [HTML全文] (1392) [PDF 1410KB] (1392)
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]  (1372) [HTML全文] (1372) [PDF 1465KB] (1372)
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]  (1380) [HTML全文] (1380) [PDF 3652KB] (1380)
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]  (1350) [HTML全文] (1350) [PDF 4505KB] (1350)
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]  (1426) [HTML全文] (1426) [PDF 2093KB] (1426)
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]  (1373) [HTML全文] (1373) [PDF 3699KB] (1373)
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]  (1377) [HTML全文] (1377) [PDF 3676KB] (1377)
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]  (1410) [HTML全文] (1410) [PDF 2013KB] (1410)
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]  (1407) [HTML全文] (1407) [PDF 2077KB] (1407)
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]  (1394) [HTML全文] (1394) [PDF 2116KB] (1394)
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
[摘要]  (1371) [HTML全文] (1371) [PDF 2098KB] (1371)
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]  (1388) [HTML全文] (1388) [PDF 976KB] (1388)
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
[摘要]  (1327) [HTML全文] (1327) [PDF 840KB] (1327)
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
[摘要]  (1410) [HTML全文] (1410) [PDF 907KB] (1410)
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
[摘要]  (1363) [HTML全文] (1363) [PDF 1690KB] (1363)
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.