煤基液体油分离技术研究进展

为了推动煤基液体油分离技术的发展,实现油品中各组分利用价值的最大化,论述了煤基液体油的分离方法。煤基液体油的分离研究主要分为两个方向:某一特定组分的分离和族组分的分离。某一特定组分的分离包括酚类化合物、杂环化合物和芳烃的分离,采用的方法主要有碱洗法、溶剂萃取、沉淀法、络合法、液相色谱法、液膜萃取、超临界萃取、低共熔法和离子液体萃取。族组分分离方法主要有溶剂萃取、超临界萃取、柱色谱法和高效液相色谱法。每种分离方法各有优缺点。按分离剂和分离目标物之间的作用机制可归结为4种分离原理:发生化学反应生成第3种物质、改变溶解度、利用吸附能力的差异和形成氢键及共轭作用。最后,针对煤基液体油分离中存在的问题,提出了研究方向与建议。

煤在H_2/Ar电弧等离子体中的热解

煤在电弧等离子体中的化学反应极其复杂 ,受到多种因素的影响和制约 .对宝德煤在电弧等离子体射流中热解反应的研究表明 ,随着煤比焓的增加 ,煤的转化率增加 ;随着煤在射流中的浓度增加乙炔的产量增加但乙炔的收率却在减小 .提出了煤在电弧等离子体射流的化学反应机理模型 ,并进行了数学推导 ,合理解释了实验现象 。

过滤介质对低阶煤热解焦油气反应行为的影响研究

低阶煤热解焦油气通过颗粒床过滤器除尘时,过滤介质在一定程度上会影响热解焦油气的反应行为。本研究采用下行床热解反应器考察了陶瓷球(CB)、膨胀珍珠岩(EP)、活性炭(AC)和γ-Al_(2)O_(3)四种颗粒床过滤介质对淖毛湖长焰煤热解焦油气反应性的影响,结果表明,热解产物的分布、组成及其积炭行为受过滤介质种类的影响显著。CB、EP相对惰性,因延长了焦油气的停留时间,加剧了裂解和缩聚反应,焦油产率减小、沥青含量升高,热解气、热解水及积炭产率增加,但焦油积炭量和化学组成没有明显变化;AC、γ-Al_(2)O_(3)具有较强的催化裂解活性,可明显降低焦油沥青含量和积炭量,但会使焦油向热解气、热解水及积炭转化,导致焦油产率显著下降。同时,AC、γ-Al_(2)O_(3)可裂解焦油气中部分含氧化合物和含氮、硫杂环化合物,使其转化为芳香烃。

非沥青基煤质活性焦脱硫脱硝性能研究

以低成本的非沥青基煤质活性焦（NPAC）为样品,采用固定床反应器以及BET比表面积测试和X射线光电子能谱技术,分析了NPAC的孔结构和表面官能团,考察了NPAC在不同温度下的脱硫脱硝性能,探讨了NPAC的脱硫脱硝机制。结果表明：NPAC表面的孔结构以0.7~1.2nm和1.5~1.6nm微孔为主,含有以类吡啶氮N-6为主的碱性官能团和以内酯、羰基和羧酸衍生物等为主的酸性官能团,碱/酸性官能团浓度分别为0.15 mmol/g和0.05mmol/g;脱硫时,反应温度为60~140℃,SO2在NPAC表面以物理吸附和化学吸附为主,温度升高,穿透时间先增加后减少,80℃时SO2穿透时间最长,为280min;脱硝时,反应温度为30~140℃,NOx在NPAC表面以吸附为主,30℃脱硝反应180min时,NOx的脱除率高达86.35%,温度高于200℃时催化转化起主要作用,260℃时脱硝率为99.44%;在40℃下NPAC可将烟气中少量的SO2完全脱除,同时脱硝率无明显下降。

铁酸锌高温煤气脱硫剂的活性评价及表征

在自制的固定床反应器上研究了铁酸锌脱硫剂的硫化和再生性能。通过BET及XRD等测试手段,对试样进行了物性表征。结果表明:铁酸锌脱硫剂具有稳定、良好的硫化和再生性能,是适合工业化使用的一种高温煤气脱硫剂。

基于粒度效应的煤泥三产品浮选试验研究

以屯兰选煤厂-0.5mm原生煤泥为对象,通过药剂用量优化研究了传统两产品浮选工艺对煤样的分选效果,并在对产品粒度组成、不同粒度的精煤可燃体回收率等进行分析的基础上提出煤泥三产品浮选工艺。试验结果表明,煤样通过传统浮选难以同时得到低灰精煤和高灰尾煤。采用三产品煤泥浮选工艺,通过药剂制度优化可使粗选得到灰分大于65.0%的尾煤,精选环节能够在保持较高回收率条件下得到低灰精煤。以煤油为捕收剂,仲辛醇为起泡剂,药剂用量分别为800g/t和150g/t时,通过三产品浮选可得到灰分9.61%、产率73.83%的精煤,以及灰分39.83%的中煤和灰分66.10%的尾煤。三产品浮选工艺的产品结构更为合理,有利于实现煤泥的分级利用,提高资源利用效率。

催化煤解聚产物分布特性研究

以课题组独创的催化剂添加方式,实现了对煤的催化解聚.研究了锌基催化剂对内蒙褐煤催化解聚产物分布的影响.结果表明:催化解聚对产物的分布影响显著.相比原煤热解,催化煤解聚焦油产率提高26.88%,煤气热值提高30.79%,半焦比表面积提高80.65%.催化煤解聚相比原煤热解显示出一定的潜在优越性.

基于CPD模型的低阶煤催化解聚过程模拟分析

低阶煤催化解聚过程定量分析和放大需要合理描述该过程的宏观动力学模型,使用化学渗透脱挥发分(CPD)模型结合陕西长焰煤的催化解聚实验,对低阶煤催化解聚过程进行了定量分析。综合对催化剂作用机理的认识,结合催化解聚实验结果确定相应表观动力学参数,所得模拟结果与实验结果趋势一致、吻合良好,其较好地体现了不同热解过程差异,低温下催化解聚产物释放量较少,温度升高后产物量才会高于原煤热解。模型中催化剂对焦油产率的影响体现在复合速率常数、交联反应活化能上,随两者增大,焦油产率均增加;Fe基催化剂有助于促进侧链断裂,提高气体产率,Zn基催化剂可抑制交联反应,但交联反应活化能较大时,受热解温度限制,焦油量增加变缓。

寺河煤矿采动区地面钻井破坏特征研究

为了提高寺河煤矿采动区地面钻井的稳定性,研究采煤过程中地面钻井的失效特征具有重要意义。研究通过相似试验模拟煤层开挖过程,以分析地面钻井的高危破坏期、高危破坏位置及相应的钻井失效模式。结果表明,当采煤工作面推过寺河煤矿的采动区地面钻井150 m后,地面钻井处于高危破坏期;在破坏期内,钻井高危失效位置易出现在上覆岩层中的硬-软岩层交界处以及厚-薄-厚组合岩层中;其中,钻井在硬-软岩层交界处遭受剪切错断而失效,在厚-薄-厚组合岩层内遭受挤压堵塞而失效。

CoCeNi改性非沥青基煤质活性焦低温脱硝活性研究

采用等体积浸渍法制备了系列CoCeNi改性非沥青基煤质活性焦(NPAC)催化剂,并结合N_2吸附、X射线衍射、X射线光电子能谱分析以及NH3程序升温脱附等表征技术,对3种金属单一负载和共负载后改性活性焦的低温NH_3-SCR脱硝活性进行了研究。结果表明:单一负载和共负载都可提高非沥青基煤质活性焦的低温脱硝活性,且共负载的脱硝能力较强;CoCeNi可以较好地并入NPAC的类石墨微晶结构,Ce、Co和Ni在负载改性NPAC表面分散均匀;Ce以Ce^(3+)和Ce^(4+)形式存在,但以Ce^(4+)为主,Co以Co^(2+)和Co^(3+)形式存在,Ni以Ni^(2+)和Ni^(3+)形式存在;金属负载改性使NPAC的化学吸附氧浓度增加,氧化NO能力和表面酸性增强,增加了NH_3吸附和活化能力,从而提高其低温脱硝能力。共负载改性NPAC在150℃脱硝率达到71.55%。

锌钴配比对锌钴脱硫剂脱硫与加氢催化性能的影响

【目的】ZnO基脱硫剂在常温脱除硫化氢的过程中存在硫容量低和再生性能差的问题,导致脱硫剂脱硫后会形成固废。【方法】通过将Co物种引入ZnO基脱硫剂中,考察了不同Co含量对锌钴脱硫剂结构和脱硫性能的影响,对脱硫前后的样品进行了表征,并研究了脱硫后产生的锌钴废脱硫剂作为有机硫加氢催化剂在不同反应温度下对羰基硫(COS)和噻吩的加氢转化性能。【结果】Co的加入促进了ZnO脱硫剂的分散,改善了脱硫剂的织构性质。当脱硫剂中n(Co)/(n(Co)+n(Zn))为30%时,锌钴脱硫剂的性能最佳,穿透硫容为160.1 mg/g.COS和噻吩的加氢实验结果表明,当n(Co)/(n(Co)+n(Zn))为50%时,催化剂在反应温度为200℃时对COS的转化率即可达到100%,在300℃时对噻吩的转化率也能达到45%.【结论】本研究结果为脱硫剂的利用和加氢催化剂的优化设计提供了一种新思路。

杂多酸(盐)的分子结构及催化有机合成研究进展

综述了近年来杂多酸(盐)催化剂的研究进展及其在催化有机合成中的应用,着重介绍了几种类型杂多酸(盐)的分子结构与催化特性。认为杂多酸(盐)是性能优异的环境友好型催化剂,通过分子水平上研究其组成、结构与性能的关系,可以设计出多种新型结构的催化剂,在催化有机合成反应中表现出潜在的巨大应用价值。

三萜类酸枣仁皂苷的提取与纯化方法研究进展

酸枣仁皂苷类化合物是具有多种生理功能的生物活性物质,但其化学成分复杂,提取率和纯度受提取及纯化过程中多种因素的影响,常规提取和纯化方法存在提取率和纯度较低的局限,需要将辅助操作及先进技术引入和应用到酸枣仁皂苷的提取和纯化。本文综述了近年来酸枣仁皂苷类化合物的提取和纯化方法的研究进展,以期开发出高效且操作简便的酸枣仁皂苷单体的分离纯化新技术,为新酸枣仁皂苷类化合物的发现、提取、分离与进一步研究奠定基础。

小晶粒TS-1分子筛膜的制备及表征

以椭球形小晶粒TS-1分子筛为晶种,采用超声法在多孔α-Al_2O_3载体上获得紧密、均匀、连续的晶种层,经二次生长形成小晶粒的TS-1分子筛膜.通过改变合成液碱度(OH^-/Si)和晶化时间等合成参数,调变分子筛膜的微结构.SEM和XRD检测结果表明,当OH^-/Si=0.09,水热合成24h时,晶种没有交联成膜,延长晶化时间至48h,可得到致密交联的TS-1分子筛膜,晶体的大小约为500nm,进一步延长晶化时间至72h时,膜的结晶度降低,表面覆盖一层无定形物质.提高碱度,OH^-/Si=0.21,水热反应24h,得到的膜结构不对称,上层是高度交联的致密分子筛膜,晶粒大小约为400nm,致密膜与载体之间没有交联生长的晶种.

金属有机骨架材料(MOFs)用于气态轻烃的高效分离研究进展

气态轻烃(C1~C3)如甲烷、乙烯、丙烯分别作为应用最广的清洁燃料和大宗化工产品,在国民经济中占据重要的地位。然而,在其生产过程中广泛存在着分离与提纯能耗较高的问题。金属有机骨架材料(MOFs)作为第三代新型多孔材料,近年来在轻烃分离领域显示出巨大的应用潜力。本文综述了MOFs用于气态轻烃分离的现状和机理,总结了本文作者课题组针对不同轻烃产物的分离要求,对MOFs进行了精确的孔径调控、配体功能化修饰、构筑吸附位点、调变柔性结构“开口压力”等,实现了多种气态轻烃组分的高效分离。最后,针对低碳烃工业分离过程中存在的关键问题,对MOFs材料的吸附分离机理进行了深入分析,以及MOFs工业化应用所面临的结构稳定性与分离工艺匹配等进行了展望。

酚醛基活性炭纤维的制备及改性研究进展

酚醛树脂经纺丝成纤制得酚醛基初生纤维,原丝再经固化、碳化及活化制成一种高比表面积、孔径均匀、导电性能好的酚醛基活性炭纤维(PACF)。首先对酚醛树脂的合成、酚醛基初生纤维的制备方法作了简要概述,其中酚醛基初生纤维的制备方法主要有湿法纺丝法、熔融纺丝法、静电纺丝法等;接着对碳化、活化过程进行了总结;对PACF的结构与性能、应用及改性方面的研究进展进行了阐述,最后展望了PACF的未来发展方向。

Co助剂对Ni-B非晶态催化剂微观结构和加氢性能的影响

通过化学还原法制备了一系列Ni-B非晶态合金催化剂,研究了n(KBH4)/n(Ni)和Co含量对Ni-B非晶态合金催化剂微观结构及其催化二硝基甲苯(DNT)合成甲苯二胺(TDA)性能的影响。通过XRD和H2-TPD技术对催化剂微观结构表征表明,随着n(KBH4)/n(Ni)的增大,NiB2含量增多,催化剂的加氢性能先增大后减小;当n(KBH4)/n(Ni)=4时,Ni-B非晶态合金的催化加氢性能最优。Co助剂的引入增大了Ni-B非晶态合金的无序程度,降低了Ni活性中心对H2的吸附强度,使得H2物种更容易在催化剂表面流动并参加反应,进一步增大了Ni-B催化DNT加氢合成TDA的活性和选择性。当Co的摩尔分数为6%时,Ni-Co-B非晶态合金催化剂的性能最优,DNT转化率为96.8%,TDA的选择性达100%。

Mo源对Mo-ZSM-5分子筛粒径、Mo元素引入分子筛骨架的影响

采用静态水热合成法，以四丙基氢氧化铵为模板剂合成了Mo—ZSM-5分子筛，并着重考察了氧化钼和钼酸铵作为Mo源对合成的影响。结果表明，采用氧化钼作Mo源，不利于Mo原子进入分子筛骨架，但是有利于减小分子筛的粒径。初步证明，Mo—ZSM-5分子筛的形成遵循高硅成核机理。

镍盐前体对Ni-Fe/γ-Al_2O_3催化剂甲烷化性能的影响

以3种不同镍盐(硝酸镍、乙酸镍和氯化镍)为前体,采用等体积浸渍法制备了双金属Ni-Fe/γ-Al2O3催化剂,分别记作Ni-Fe-N、Ni-Fe-Ac和Ni-Fe-Cl,在浆态床反应装置上对各催化剂CO甲烷化催化活性进行评价。结果表明,Ni-Fe-N甲烷化催化活性最高,CO转化率、CH4选择性分别为97.2%和87.3%;而Ni-Fe-Cl甲烷化催化活性最低,CO转化率、CH4选择性分别为47.3%和58.7%。通过XRD、H2-TPR和CO-TPD等表征技术探讨了催化剂的微观结构与甲烷化催化活性之间的关系,发现Ni-Fe-N甲烷化活性高的原因是NiO晶粒小、分散好,Ni与Fe之间具有较好的协同作用,并且CO吸附量大。

TG-MS与Py-GC相结合法研究惰性气氛下含硫模型化合物热解过程中硫的脱除及释放行为研究（英文）

采用热重-质谱法(TG-MS)和热解-气相色谱法(Py-MS)相结合的方法对模型化合物(十四硫醇、二丁基硫醚、苯硫醚、二甲基噻吩、苯并噻吩和二苯并噻吩等)在惰性气氛下硫的脱除及释放行为进行研究。惰性气氛下硫的脱除顺序为:十四硫醇>二丁基硫醚>二甲基噻吩>苯并噻吩>苯硫醚>二苯并噻吩,苯硫醚除外,该顺序与含硫官能团的热分解顺序一致。在热解过程中,所有模型化合物在质谱和气相色谱仪上均被检测到SO2;除苯硫醚和二苯并噻吩外,其他模型化合物中均检测到了COS;而只在十四硫醇、二丁基硫醚和二甲基噻吩中检测到了H2S。且热解气中SO2含量要显著高于H2S和COS。这是由于活性炭作载体时,惰性气氛下内部氢的含量显著小于内部氧的含量,所以大多数的含硫自由基易与内部氧结合以SO2的形式逸出。对于苯硫醚、苯并噻吩和二苯并噻吩中没有检测到H2S,是由于内部氢的不足,使得含硫自由基不能与内部氢结合,所以没有检测到H2S逸出。