中低温煤焦油转化利用技术研究进展

随着煤焦油深加工技术的发展,中低温煤焦油的综合利用受到关注。介绍了国内外中低温煤焦油利用的研究现状,对中低温煤焦油的分离、加氢改质利用,制燃料油、特种油品和高值化学品,煤焦油掺混加氢以及煤沥青利用的研发进行了综述和分析。基于中低温煤焦油馏分的构成特性,提出了中低温煤焦油“分质分级转化利用”技术路线,充分利用其分子特征结构,研究高效催化剂使煤焦油定向转化为目标产品。这为煤焦油高效清洁利用提供了多元化、高值化和精细化的途径。

基于中低温相变材料的管壳式储热单元传热性能数值分析

针对管壳式相变储热单元换热效率低的问题,设计一种带有径向矩形翅片的复合盐管壳式相变储热单元,进行数值模拟并与实验研究对比验证,然后选择适当的性能指标分析模拟结果。采用ANSYS FLUENT进行三维瞬态仿真,改变换热流体入口温度及储热单元翅片间距进行储热过程的数值计算,对相变材料温度变化、传热过程及熔化情况进行对比分析。结果表明:提高换热流体温度和缩小翅片间距是有效强化换热的手段。在本工作中,换热流体与相变材料复合盐CH_(3)COONa·3H_(2)O-KCl相变温差每增加5℃,相变材料熔化速率分别提升54.98%、 34.67%、 23.92%、 18.13%、 14.45%,潜热储热速率分别提升61.56%、 45.79%、 35.15%、27.04%、22.31%,速率提升效果均逐渐减弱。翅片间距每缩短10 mm,相变材料熔化速率分别提升32.37%、41.26%、38.66%,储热量随之减少6.40%、11.95%、6.55%,储能密度降低0.53%、10.97%、1.57%,实际应用中需综合换热能力、成本等方面问题选择合适的翅片间距。本工作可为实际工程中储热单元的设计优化提供理论支持。

炼化污水中低温水解酸化性能及微生物特性对比

以炼化污水为研究对象,对比了中温和低温条件下的水解酸化性能、微生物群落结构和功能。中温(35℃)水解酸化更利于COD去除(40.51%)和水质可生化性提高(BOD_(5)/COD提高至0.53),而低温(15℃)COD去除率和BOD_(5)/COD仅为20.96%和0.26。中温条件有助于难降解化合物(O_(3)S_(1)和O_(4)S_(1))的水解转化,与低温水解酸化相比,中温条件能够产生更多种类的小分子有机物。水解酸化微生物的宏基因组测序结果表明中温条件更利于微生物生长,有机物降解菌unclassified_p_Chloroflexi和可分泌水解酶的unclassified_o_Bacteroidales丰度较高。中温水解酸化富集了ko00643(苯乙烯降解)、ko00633(硝基甲苯降解)、ko00622(二甲苯降解)、ko00364(氟苯甲酸酯降解)、ko00642(乙苯降解)和ko00365(糠醛降解)等功能基因,促进了芳香类及含氮污染物的降解和出水可生化性能的提高。本研究揭示了炼化污水中低温水解酸化的水质变化及微生物特性。

中低温淡水基压裂液在海上油田的应用

渤海油田Q-3井为一口探井,储层深度3 020~3 045 m,油藏温度104~110℃,地层压力系数0.99~1.11,目的层测井综合解释孔隙度为11.0%~11.5%,渗透率为2.2~2.6 mD,为低孔特低渗储层,泥质含量约为15.6%~16.7%。所在海域水深约10 m,海水浊度高,过滤效率低,如果采用海水配制压裂液,无法满足供液排量需求,因此提出采用中低温淡水基压裂液体系。本文针对该井储层特征,考虑施工时环境温度,开展溶胀性、防膨性能、耐温耐剪切性、破胶性能等实验,压裂液各项性能指标均达到行业标准且满足施工要求,并在渤海油田得到现场应用。

中低温煤焦油沥青组分的热解特性及动力学研究

中低温煤焦油沥青(MLP)为人造炭材料的重要原料,研究其组分的热解特性及动力学对高品质中低温煤焦油沥青基炭材料的制备具有重要意义。以中低温煤焦油沥青为原料,分别采用正丁醇(BA)和二甲基亚砜(DMSO)为萃取剂以获得4种沥青组分,通过热重分析仪对中低温煤焦油沥青和4种族组分的热解行为进行研究,利用Flynn-Wall-Ozawa法、Kissinger-Akahira-Sunose法和Satava-Sestak法计算热解活化能以及热解动力学参数。结果表明:MLP、DMSOS、BAI组分的热解反应机理符合随机成核及其后续增长模型,最佳热解机理函数分别为G(α)=[-ln(1-α)]^(4/3)、G(α)=[-ln(1-α)]^(4)、G(α)=[-ln(1-α)]2,活化能分别为73.99、180.20、46.09 kJ/mol,lg A分别为5.82、13.57、3.32;BAS组分的热解反应机理符合二维扩散模型,最佳热解机理函数为G(α)=α+(1-α)ln(1-α),E=85.36 kJ/mol,lg A=6.18;DMSOI组分的热解反应机理符合二维扩散或三维扩散模型,最佳热解机理函数为G(α)=[1-(1-α)^(1/3)]^(2),E=64.42 kJ/mol,lg A=4.00。

中低温下基于纯膜条件多段A/O-MBBR系统脱氮能力中试研究

针对低温条件下活性污泥法生物硝化限制性瓶颈问题,构建了三段式A/O-MBBR中试系统,对其在中低温条件下的脱氮能力开展研究,结合生物膜在静态实验条件下的硝化能力及形态变化,分析了系统脱氮效果的影响因素。研究结果表明,在反应温度为10~16℃、处理水量为(23.6±5.4) m^(3)/d、碳源投加量为50~90 mg/L条件下,系统进水SCOD、NH+4-N和TIN浓度分别为(147±30)、(38.3±2.1)和(39.6±2.3) mg/L,出水分别降至(26±6)、(0.4±0.6)和(6.8±3.6) mg/L,去除率分别达到82.3%、99.0%和82.8%,其中系统中第2段A/O-MBBR分系统表现出良好的硝化能力,其硝化去除负荷可达0.9 g/(m^(2)·d),NH_(4)^(+)-N硝化贡献率可达54%;生物膜厚度是影响其硝化能力的重要因素。

江西洪江—钱山断裂带中低温高氟地热水水文地球化学特征与成因机制

江西洪江—钱山断裂沿线中低温地热资源较为丰富,但地热水中氟离子浓度较高,长期使用影响人体健康,探究高氟地热水循环演化机制对合理开发、利用区域地热资源具有重要意义。前人针对本区域地热水的研究仅局限于单一地热田水文地球化学特征分析,未系统分析区域尺度高氟地热水水文地球化学特征和成因机制。为揭示研究区高氟地热水成因机制,本文在洪江—钱山断裂共采集20组水样,基于水化学和氢氧同位素测试结果,结合地热水分布规律及其水文地球化学特征,应用水文地球化学图解法和离子比例关系法探究深大断裂沿线中低温高氟地热水循环演化机制和成藏模式。结果表明:研究区地表水、地下水和地热水中阳离子以钙离子和钠离子为主,阴离子以重碳酸盐为主,水体呈碱性,高氟水主要存在于HCO_(3)-Na型地热水中,氟浓度超过国家标准2~12倍,地表水和地下水中氟含量均未超标。地热水主要接受大气降水补给,补给高程为797~2186m,循环深度为893~1893m,基于石英温标估算热储温度为79.4~113.1℃。高氟地热水化学特征受多种水文地球化学作用叠加影响,富氟矿物风化、溶解是高氟地热水中氟的主要来源,碱性地热水环境和阳离子交换作用也间接影响氟富集过程。

中低温NH_(3)-SCR催化剂抗中毒与再生研究进展

中低温氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)氮氧化物(NO_(x))催化剂广泛应用于钢铁、焦化、陶瓷、玻璃、水泥、垃圾焚烧、燃气锅炉等非电行业.不同工况下,硫、酸、碱金属、飞灰等会导致SCR催化剂中毒.因此,如何制备抗中毒性能好的脱硝催化剂,并且有效再生失活SCR催化剂一直是研究热点.本综述针对不同中低温SCR的工况,对比总结脱硝催化剂的应用、抗中毒机制与再生方法,最后对中低温SCR脱硝催化技术进行展望.

《中低温煤焦油》标准解读

中低温煤焦油是中低温热解过程的重要副产物,富含大量的稠环芳烃,是制备芳香族化合物及燃料油的潜在原料。针对中低温煤焦油技术指标多、数值区间大及尚无统一标准促进行业发展等问题,中国煤炭加工利用协会颁布了《中低温煤焦油》(T/CCT 017—2024)的团体标准。基于新颁布的标准,详细解读了标准的制定背景、意义及适用范围,重点分析了标准的内容,对该标准的理解、应用与推广起到积极作用。

窑炉烟气中低温SCR脱硝关键技术及应用

以湖北亚东水泥有限公司中低温SCR脱硝工程项目为案例,分析SCR脱硝技术关键因素,提出成套技术装备优化设计的解决策略,并通过实际的工程化应用及运行数据验证关键技术装备的可靠性和高效性。研究结果表明,中低温SCR脱硝技术在水泥行业中具有广泛的应用前景,能够显著提升NOx的减排效率,降低运行成本,进而促进水泥行业的绿色发展。

中低温煤焦油重质馏分的化合物组成及表征

对中低温煤焦油的综合高效利用有助于提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,因而利用联用技术对典型中低温煤焦油重质馏分进行分子表征,可为其后续高效的加工利用提供数据支撑。利用电喷雾电离源(ESI)和大气压光致电离源(APPI)结合傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR MS)在分子水平上表征影响典型中低温煤焦油重质馏分加工利用方式的含氮化合物、含氧化合物以及芳烃化合物,探讨含氮和含氧化合物、芳烃类化合物的组成和碳数分布。结果表明,采用正离子电喷雾(+ESI)结合FT-ICR MS共鉴定出N_(1)、N_(2)、N_(1)O_(1)、N_(1)O_(2)、N_(1)O_(3)、N_(2)O_(1)、N_(2)O_(2)、N_(1)O_(1)S_(1)共8种不同分子组成的碱性氮化物;采用负离子(-ESI)模式下FT-ICR MS检测出N_(1)、N_(2)、N_(1)O_(1)、N_(1)O_(2)、N_(1)O_(3)、N_(2)O_(1)、N_(1)O_(1)S_(1)共7类非碱性氮化物,检测出O_(1)、O_(1)S_(1)、O_(2)、O_(2)S_(1)、O_(3)、O 4共6类酸性氧化物;采用APPI正离子模式结合FT-ICR MS检测出4_(1)67种芳烃化合物,其中碱性氮化物相对丰度较高的为N_(1)、N_(1)O_(1)类化合物,而非碱性氮化物相对丰度较高的为N_(1)O_(1)、N_(1)O_(2)类化合物,O_(1)、O_(2)、O_(3)类酸性氧化物具有较高的相对丰度。依据各化合物的等效双键数和碳数分布可推测其分子组成,N_(1)类碱性氮化物母核结构主要为喹啉、吖啶、菲啶、二苯并喹啉和苯并吖啶等2~4环的多芳环结构;N_(1)O_(1)类碱性氮化物的主要母核结构为苯并喹啉、吖啶、菲啶、二苯并喹啉、苯并吖啶、二苯并吖啶同时并有呋喃、氧芴等结构;N_(1)O_(1)、N_(1)O_(2)类非碱性氮化物与碱性氮化物相比,其侧链相对较短,其母核结构为吡咯、吲哚、咔唑并环氧烷、呋喃以及部分苯环结构,氧以羟基、醚基、羰基或酰基形式存在;O_(1)类酸性氧化物种类较多,母核结构主要为萘酚、蒽酚、菲酚、苯并蒽酚、苯并萘酚,还有少量的芘酚;O_(2)类酸性氧化物的种类较少,母核结构主要为萘二酚、蒽二酚、菲二酚,同时也存在羧基官能团的长链烷烃。O_(3)类酸性氧化物的种类介于O_(1)类和O_(2)类之间,母核结构有可能为萘二酚并呋喃、蒽二酚、菲二酚,烷基侧链中含有羟基、醚键或羧基等结构;芳烃化合物主要为烷基侧链较长的2~3环稠环芳烃。

中低温煤焦油组分的分离及分析技术研究进展

煤焦油科学的基础性问题之一就是煤焦油组分的分离与分析技术。本文综述了中低温煤焦油中组分的常规分离方法,以及对煤焦油中的成分的一些分析手段,并对今后煤焦油的高效利用做出了展望。在中低温煤焦油组分的分离与分析技术研究中,应该多层次、全方位的深入分析,为各地区煤焦油深加工提供有效的数据支撑,从而实现中低温煤焦油的合理利用及高值化利用。

基于Protégé的矿床成因类型本体推理判别方法——以中低温岩浆热液型金矿床为例

中低温岩浆热液型金矿床分布范围广,规模大,数量约占中国金矿床的65%,是中国矿产金的主要来源。在找矿过程中,不同矿床类型对应不同的找矿方法,确定矿床成矿模式能够为找矿提供理论支撑,并且能为矿产勘查和预测提供理论指导。鉴于此,结合勘查区找矿预测理论,对中低温岩浆热液型金矿床的本体构建和推理机制进行研究。利用Protégé本体建模软件,完成对矿床的本体建模,基于SWRL推理规则语言,定义矿床成因类型的推理规则,设计了一套面向矿床类型判别的本体推理机制,利用HermiT推理机完成推理。经大量试验,提出了矿床成因类型本体推理判别方法,其在金矿床成因类型判别方面具有较好应用效果,并可广泛应用于其他矿床成因类型的判别。

中低温煤沥青族组分成焦特性研究

以>350℃中低温煤焦油沥青为原料,依次通过正庚烷、甲苯和喹啉溶液将沥青分离成正庚烷可溶物(HS)、正庚烷不溶甲苯可溶物(HI-TS)、甲苯不溶喹啉可溶物(TI-QS)和喹啉不溶物(QI),然后通过调配得到不同组成的混合沥青,对其进行炭化得到炭化产物,探究各族组分的分子组成特点及其热解性能。通过元素分析、红外光谱(FTIR)、GPC、NMR、XPS等检测方法分析了原料沥青及其各族组分的组成,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、偏光显微镜等方法分析了不同炭化产物的结构。结果表明,中低温煤焦油沥青各族组分分子组成存在明显不同,其杂原子的赋存形态复杂,在不同的族组分中有着显著差异,导致其热反应活性存在显著差异。要得到高品质的炭化产物需控制HS组分的相对含量在40%~60%,TI-QS组分的相对含量不宜超过10%。

中低温煤焦油制备特种喷气燃料的加氢工艺研究

以陕北中低温煤焦油<350℃的馏分油为原料,加氢精制剂和加氢异构剂为催化剂,在小型固定床反应器上进行中低温煤焦油加氢制备航空特种喷气燃料研究。考察了反应温度、反应压力和液体空速对喷气燃料收率及性质的影响,获得最优工艺参数:温度360℃、压力12 MPa、空速0.4 h^(-1)。将所得加氢产品油中195℃~265℃馏分作为特种喷气燃料,其中环烷烃和异构烷烃质量分数分别为62.43%和21.84%,几乎不存在芳烃类物质,且其各项指标均满足GB 6537—2018《3号喷气燃料》的要求。

中低温SCR脱硝催化剂技术及工程应用案例分析

SCR脱硝技术应用可实现水泥生产NOx超低排放,而中低温SCR脱硝有低运行成本、高脱硝效率等优势。通过对传统高温催化剂的改性研究,开发了具有低温活性、高抗硫抗碱尘的中低温催化剂,并在长兴南方5000 t/d水泥熟料生产线SCR脱硝项目中得到了工程化应用。

中低温煤焦油加氢反应器不同分配器中液体分布的CFD模拟

中低温煤焦油(LTCT)是一种高密度、高黏度的重质油品,加氢处理是对其清洁化利用的重要手段,其过程主要在滴流床反应器(TBR)内完成。气液分配器作为TBR中的重要部件,影响着反应器中催化剂床层的表现。本文建立了基于Euler-Euler方法的计算流体力学(CFD)模型,并根据已报道的文献冷模实验结果完成模型验证,对LTCT和氢气在4种分配器(泡罩型、多孔烟囱型、齿缝烟囱型和气提管型)中的流动进行了模拟,对比分析了分配器液相的分布、流动行为以及进出口压降;并且引入液体分布不均匀度(M_(f))概念,对4种分配器的气液分配效果进行了定量评价。结果表明,LTCT通过泡罩型分配器后的液相覆盖范围最广;泡罩型分配器在y=-200mm截面处Mf为0.13,分配效果最好,且气液两相流集中现象不严重。

中低温水溶淀粉的制备及其在牛仔纱线上浆中的应用

针对传统淀粉类浆料需高温调制才能应用于牛仔纱线上浆的不足,为提升淀粉类浆料成膜柔韧性与力学性能,先酸解预处理原淀粉得到酸解淀粉(HS),再利用N-2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTA)醚化改性,制备中低温水溶性淀粉并应用于牛仔纱线上浆。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)与核磁共振氢谱(1H NMR)分析淀粉醚化前后基团变化,借助X射线衍射仪(XRD)检测浆料的结晶度,利用热重分析(TGA)表征改性前后淀粉的热稳定性,并通过扫描电镜(SEM)与偏光显微镜(PLM)观察上浆前后牛仔纱线的表面形貌。探究GTA与淀粉中葡萄糖单元(AGU)摩尔比对淀粉取代度、反应效率、溶解度以及Zeta电位的影响及中低温水溶性淀粉在浆纱中的应用效果。结果表明:酸解醚化处理破坏了淀粉颗粒结构,结晶度降低了44.37%;淀粉与GTA发生了醚化反应,提升了淀粉的热稳定性;当反应温度为55℃、反应时间为1 h、GTA和AGU的摩尔比为0.3时,制备的GTA淀粉(HS-g-GTA)的取代度为0.111,反应效率为55.70%,溶解度为93%;经HS-g-GTA上浆后的牛仔纱线与原纱相比,前者断裂强度提高了40.07%,断裂伸长率提高了11.82%,耐磨次数增加了约4倍,毛羽指数减少了90%。

现场混装乳化炸药中低温制备及性能表征

为了分析现场混装乳化炸药乳化温度影响因素和水相析晶机理,采用低共熔物、表面活性剂、极性添加剂与硝酸铵水溶液协同添加的方法,研制了一种析晶点达55℃的水相配方,继而开发了现场混装乳化炸药低温制备工艺。结果表明:水相各组分在80~90℃水浴下共存,未出现温度突变现象;在水相温度60℃、油相温度50℃下能快速成乳;同等条件下黏度值较常规基质大2000 cp左右,水溶-电导率值较小;敏化30 min,装药密度1.18 g/cm^(3),爆速达到4700 m/s以上;该工艺技术在物料热稳定性、相容性,水油相低温乳化效率,基质储存稳定性、抗水性以及装药爆轰性方面均表现良好。

Fe-Ce-La复合氧化物在中低温烟气脱砷过程中的协同作用

燃煤电厂中低温烟气环境中重金属砷污染控制面临严峻挑战。该文采用共沉淀法制备纯Fe_(2)O_(3)、纯CeO_(2)、纯La_(2)O_(2)CO_(3)及复合氧化物FeCeO、FeLaO、CeLaO和FeCeLaO共7种吸附剂,通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积分析、H_(2)程序升温还原(hydrogen temperature programmed reduction,H2-TPR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电镜-能谱分析(scanning electron micro scope-energy dispersive spectrometer,SEM-ED S)技术对样品进行表征。研究不同温度下吸附剂对烟气中As_(2)O_(3)(g)的氧化和强化吸附。结果表明,Fe、Ce和La的协同作用有利于形成更多的低温活性位和更多的氧空位缺陷。Fe2O3和La_(2)O_(2)CO_(3)均是吸附As_(2)O_(3)的有效活性组分,CeO2不具有吸附活性,但却是良好的结构助剂;复合吸附剂FeLaO、CeLaO和FeCeLaO在中低温200~400℃时均表现出良好的氧化/吸附活性,即使在低温200℃下也能将As(Ⅲ)100%氧化为As(Ⅴ),其中FeCeLaO的吸附活性最强,固砷量达583.7μg/g,是纯Fe_(2)O_(3)的1.8倍,这归因于Fe、Ce和La的协同作用使得复合氧化物具有更强的低温氧化活性和吸附能力。