煤液化固渣萃余物的组成结构及铁催化剂活性相回收

为解决大规模煤直接液化催化剂铁源供应问题,同时实现煤液化固渣萃余物的无害化分质利用,从固渣萃余物中回收铁催化剂的角度进行研究,探索采用物理磁选法进行铁催化剂富集回收的可行性。首先采用粒度分析、XRF、XRD、SEM、TG、SEM-EDX等表征手段对固渣萃余物进行全面的物化性质表征,确定铁催化剂的质量分数和存在形态。由分析可知,工业装置固渣萃余物主要由未反应煤中的炭及残炭、挥发分及灰分组成,其粒度均匀且没有团聚,其中铁元素质量分数为5.96%,铁物种仍以具有顺磁性的Fe1-xS活性相存在,被未反应煤、残余沥青掺杂、包裹,与各种元素Ca、Si、Al、O等均匀混杂分布在萃余物中。在此基础上,选用4种型式的磁选设备在不同磁场强度下进行磁选富集,并将富集后的样品作为催化剂用于煤直接液化反应,考察其直接液化反应性能。试验结果表明,湿式立环脉动高梯度磁选机一方面将所产生的高梯度磁场力作用于磁性催化剂细粉,同时脉动流体力在一定程度上消除了非磁性颗粒的机械夹杂。在清水作为分散介质及洗涤介质下,更有效地实现了固渣萃余物中铁催化剂细粉的精细分离。在640000 A/m外加磁场强度下,含铁催化剂物料富集率为10.48%,铁元素质量分数可达11.37%,高压釜萃取油产率为41.96%,与无催化剂时相比高7.17%,比固渣萃余物提高8.99%,可掺混至新鲜催化剂中实现有效回用,部分解决催化剂铁源短缺的问题。

煤直接液化油渣萃余物组成、性质分析及应用场景探讨

煤直接液化油渣用洗油萃取后再经离心分离、常减压闪蒸等工艺处理,分离沥青质后可得到不同等级的沥青产品以及萃余物,将萃余物大规模利用,可以大大提高企业的经济效益。分析了萃余物的族组成、性质,在此基础上讨论了萃余物应用于配煤气化、循环流化床锅炉掺烧、炭灰分离的可行性。分析认为:萃余物更适合通过配入原料煤应用于干粉煤气化。

煤液化残渣萃余物浮选预处理促进机理

煤液化残渣萃余物(ER)是指煤直接液化残渣通过萃取手段得到重质油和沥青后剩余的物质,约占原煤量的15%。利用扫描电镜(SEM)观察到萃余物表面疏松多孔的结构,通过浮选手段降低灰分后,可用于制作活性炭。由于萃余物中重质油和沥青附着在未反应煤表面导致萃余物中各种物质均具有无差别的疏水性,难以进行浮选,因此采用热处理手段将重质油及沥青脱除,使萃余物整体疏水性降低,增加疏水性的未反应煤和亲水性的硅铝酸盐矿物及催化剂(Fe_(7)S_(8))之间的差异性。重质油和沥青经热处理去除后,剩余的硅铝酸盐矿物及催化剂等具有亲水性,仍保留在未反应煤的孔隙和表面,因此采用超声处理手段将这些亲水性物质去除,暴露出未反应煤的疏水性表面,此时萃余物疏水性增加,煤与亲水性杂质之间的差异性增大,有利于浮选。对处理前后的萃余物进行浮选试验,结果表明:萃余物原样难以浮选,在马弗炉中260℃焙烧1 h后的萃余物可以浮选。在热处理的基础上进行超声处理,随超声处理时间增加,精煤产率呈上升趋势,灰分呈下降趋势。超声处理10 min的萃余物浮选精煤产率为58.20%,灰分为23.63%,相比仅经过热处理的萃余物,浮选精煤产率提高17.80%,灰分降低2.88%。热处理及超声处理均对浮选有促进作用。采用扫描电镜和DSA100接触角分析仪分别对超声处理前后萃余物的表面特性进行检测分析。通过扫描电镜观察到萃余物表面黏结有大量杂质,随超声处理时间增加,表面杂质逐渐减少,接触角逐渐增大,疏水性增加。扫描电镜及接触角分析均支持浮选结果。

沉淀法白炭黑的45µm筛余物质量测试方法改进

对沉淀法白炭黑(水合二氧化硅,5 g)45µm筛余物质量的测试方法进行改进。结果表明:试样采用体积分数3%的氢氧化钠(NaOH)溶液浸泡,同时低速搅拌10 min,试样的水洗时间较短,冲洗效果较好,45µm筛余物质量测试值重复性较高;对微珠状试样进行4次NaOH溶液浸泡前后的平行试验试样的45µm筛余物质量测试值再现性精密度符合国家标准要求,即试样浸泡可明显缩短水洗时间,节约用水量。

煤液化残渣萃余物与煤共气化的灰渣特性

与煤共气化是实现煤直接液化残渣萃余物(ER)资源化利用,提升煤直接液化工程整体经济性的重要途径。气化过程灰渣的流动性是影响气化操作条件的重要参数,利用灰熔点仪、高温旋转黏度计、XRD及SEM等测试手段考察了ER与煤共气化的灰渣熔融特性、黏温特性及晶体特性,并结合壳牌气化装置入炉煤配比和操作条件,从灰化学角度确定ER的最佳掺混比例及气化操作窗口。结果表明:ER属于高灰、高铁、高钙、高硫物质,且其灰成分偏碱性,随煤中ER添加量增大,掺混后的灰分、铁含量和硅铝比逐渐增大。当萃余物质量分数超8%,全液相温度T_(liq)降低,但萃余物添加量超20%时,熔渣类型从玻璃渣转变为结晶渣。XRD与SEM分析结果表明钙长石的析出造成熔渣类型改变,钙长石的析出主要是因为萃余物的添加使熔渣黏度降低,熔渣中团簇的扩散能力增强,有利于结晶行为。结合Shell气化炉的操作条件及对煤灰中铁含量的要求,当萃余物添加量为10%时,共气化熔渣适合气化炉排渣,对应的排渣窗口为1 335~1 557℃。该研究结果为ER与煤共气化提供指导,提高煤直接液化流程的经济性。

pH调控对厨余物厌氧发酵产沼气的影响

利用间隙调控pH的方法研究不同pH下厨余物厌氧发酵产沼气的情况。结果表明,当反应前期将pH控制为5、6时,相应反应瓶中沼气产量有明显的提高。其中,pH控制为6的反应瓶中沼气量最大,每g挥发性固体产气236.1 mL,比空白试样提高了4.48倍。同时,该反应瓶中甲烷体积分数高达75.58%。从对各反应瓶中污泥所含辅酶F420以及胞外聚合物(EPS),质量分数测定结果来看,F420以及w(EPS)的变化与沼气产量呈正相关。

超临界萃取啤酒花浸膏及其萃余物中多酚化合物提取的研究

CO2啤酒花浸膏因质量稳定,易于储存和利用率高等特点在啤酒酿造中的使用量正在逐年增加。文章考察了超临界CO2萃取啤酒花浸膏的工艺对产品中啤酒花多酚含量的影响,并以超临界CO2萃取啤酒花的萃余物质为原料,研究了从中提取啤酒花多酚的可能性。结果表明,当萃取温度为40℃,萃取压力大于25MPa时,浸膏中的多酚含量明显提高,更高的提取温度得到的产品中多酚的含量没有明显的提高。采用溶剂法从萃余物质中提取啤酒花多酚的实验表明,50%(W/W)的丙酮-水的混合溶剂体系对啤酒花多酚的提取效果最好,总收率可达到83.70%(W/W),从超临界萃取啤酒花的萃余物质中提取啤酒花多酚可提高啤酒花综合利用的价值。

超临界流体萃取红豆杉枝叶紫杉烷类萃余物中紫杉黄酮及单体组分的工艺优化

目的:采用响应面法优化红豆杉枝叶紫杉烷类萃余物(TREFT)中黄酮类物质的超临界流体萃取工艺。方法:根据Central Composite Design设计原理,采用四因素五水平的响应面分析法,分别考察萃取时间、萃取温度、萃取压力和夹带剂乙醇浓度对紫杉黄酮及单体组分阿曼托黄酮、槲皮素、银杏素提取率的影响。结果:优化工艺条件为:萃取时间2.2 h,萃取温度46.4℃,萃取压力22.6 MPa,夹带剂乙醇浓度80.7%,紫杉黄酮及单体组分提取率的综合评分为98.75。结论:优选的超临界流体萃取紫杉黄酮及单体组分工艺稳定可行,可为TREFT资源化利用提供技术支持。

啤酒花超临界CO2萃余物中总黄酮的提取与抗氧化活性研究

通过单因素和正交试验确定了啤酒花CO2萃余物中总黄酮的最佳提取条件:浸提剂50%乙醇,料液比1:25(g/ml),回流提取温度70℃,提取时间2.5h,在此条件下总黄酮的提取量为68.09mg/g干酒花。抗氧化实验结果显示提取的啤酒花总黄酮对DPPH自由基的清除能力(IC505.73μg/ml)优于抗坏血酸(IC508.79μg/ml)和芦丁(IC5014.84μg/ml);啤酒花总黄酮的还原力(EC500.158mg/ml),优于芦丁(EC500.252mg/ml),弱于抗坏血酸(EC500.103mg/ml);啤酒花总黄酮对小鼠肝匀浆Fe2++H2O2诱导脂质过氧化产生丙二醛(MDA)的抑制能力(IC500.517mg/ml)优于芦丁(IC500.596mg/ml),表明啤酒花总黄酮具有显著的抗氧化活性。

接种量对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化研究

以城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物，考察了15％、30％、45％、60％的接种量对泔脚发酵产氢余物中温（36℃）批式厌氧消化的影响。结果表明：泔脚发酵产氢余物的产沼能力随着接种量的增大而增强。结合Gompertz模型拟合结果及理论分析，60％的接种量为泔脚发酵产氢余物沼气化的最佳接种量，其沼气化的延迟时间λ、产甲烷率、生物气中甲烷的最高体积含量分别为：4．37d，388．72mL／g，80．4％。消化结束后，除产沼过程失败的15％接种量以外，厌氧消化余物的pH值在6．70～7．00之间，这为沼气中甲烷的高体积含量（高于常规厌氧消化的最高甲烷体积含量75％）提供了证据。

石榴皮总黄酮超临界萃取及萃余物黄色素提取

利用超临界CO2方法萃取石榴皮中总黄酮、三萜类,然后超声波辅助提取萃余物中黄色素。采用正交试验探究萃取时间、压力、温度、夹带剂浓度对总黄酮、三萜类及对超临界残渣黄色素提取率的影响,得到最优工艺条件。超临界萃取总黄酮最优条件为萃取时间70 min,压力30 MPa,温度85℃,夹带剂浓度90%,总黄酮提取率为12.482%,此时萃余物黄色素提取率为5.870%,同时检测到使用超声波辅助提取萃余物黄色素,其提取率极显著高于微波辅助法(P<0.01)。黄色素抗氧化活性检测DPPH自由基清除能力及ABTS+自由基清除能力分别为(27335.16±8.5501)μmol FERA/g和(4164.10±4.6576)μmol Trolox/g。

从大蒜萃余物中提取超氧化物歧化酶研究

通过对大蒜中优先提取超氧化物歧化酶(SOD)与超临界CO2萃取蒜油后提取SOD的对比实验,结果表明,从大蒜萃余物中提取的SOD相对于优先从新鲜大蒜中提取的SOD活力相差不到10%。说明萃余物仍有很大的利用价值。

BiCl_3-HCl-H_2O系蒸发过程馏余物物相研究

研究了BiCl3 HCl H2 O系蒸发过程馏余物的物相 ,结果表明 :馏余物物相随蒸馏温度的不同而不同 ,较低温度下蒸发馏余物物相除BiCl3以外还存在BiCl3·xHCl,而较高温度下蒸发馏余物中存在BiCl3和BiOCl两种物相。

煤直接液化残渣萃余物中萃取剂回收技术研究

为实现煤直接液化残渣萃余物中萃取剂的有效回收,采用薄膜干燥机作为干燥回收设备进行干燥回收试验,并开发了适用于工业化的煤直接液化残渣萃余物中萃取剂的回收工艺。结果表明,利用薄膜干燥机对煤直接液化残渣萃余物中萃取剂进行回收完全可行,蒸汽压力0.5 MPa,进料量120 kg/h时,萃取剂回收率可满足>92%的要求,干燥试验传热系数平均值约为71.62 W/(m2·℃)。针对萃取剂的回收开发了采用N2作为载气的密闭循环工艺。该工艺采用带搅拌及间接加热功能的薄膜干燥机作为干燥设备,从干燥机蒸发出的萃取剂经文丘里塔除尘以及吸收塔冷凝回收后可实现再利用,同时N2送回干燥机密闭循环使用,工艺流程简单、安全稳定,可操作性强。

煤粉掺混煤液化残渣萃余物的气力输送压降特性研究

为研究煤直接液化残渣萃余物与煤混合后的气力输送压降特性,本文在最大操作压力6 MPa,输送管道内径DN25和DN15的气力输送装置上,针对两种粉体M1(煤粉)和M2(煤粉掺混20%萃余物的混合粉体)展开了多工况的实验研究。结果表明:掺混萃余物会导致水平直管的压降大小和压降波动性增大,且在低气速区域该现象更为明显;采用水力光滑管计算公式来计算气相摩擦因数,当表观气速大于8 m/s时,压降计算值与实验值有较大误差,通过最小二乘法对气相压降进行优化计算后,得到DN25和DN15管道的壁面粗糙度分别为0.015 mm和0.013 mm,气相压降计算误差小于10%;通过量纲分析法得到颗粒相摩擦因数模型,M1和M2的压降计算值与实验值误差在30%以内;在低弗洛德数(Fr)下,M2的颗粒相摩擦因数明显高于M1,而随着Fr的增大,两者则趋向一致;气相压降是总压降中不可忽略的一部分,随着表观气速的增大,颗粒相压降占比逐渐减小;随着固气比的增大,颗粒相压降逐渐增大。

初始pH值对泔脚发酵产氢余物甲烷化的强化研究

以城市生活垃圾厌氧消化污泥为接种物,考察了初始pH值为5、6、7和8时对泔脚发酵产氢余物中温（36℃）批式厌氧消化的影响。结果表明,当初始pH值低于7时,随着初始pH值的增大,产氢余物的产甲烷能力也随之增大;而当初始pH值高于7时,体系的产沼能力却受到了极大的抑制。结合Gompertz模型拟合结果,初始pH值为7为泔脚发酵产氢余物沼气化的最佳初始pH值,其沼气化的延迟时间λ、产甲烷率、生物气中甲烷的最高体积含量分别为：4.02 d,379.28 mL/g VS,82.2%。厌氧消化结束后,除初始pH值为5的以外,厌氧消化余物的pH值在6.8~6.9之间,这为沼气中甲烷的高体积含量（高于常规厌氧消化的最高甲烷体积含量75%）提供了证据。

木片筛余物高得率半化学法清洁制浆技术研究

以太阳纸业备料车间木片筛选碎料(筛余物)为原料,对其烧碱法半化学制浆的实验室工艺和生产试验进行了研究。结果表明,筛余物采用半化学法制浆可获得较高得率和环压强度的纸浆,且用碱量对纸浆性能有显著影响。相对8%NaOH(相对于绝干原料)化学预处理,采用14%NaOH化学预处理结合两段浆浓22%的高浓磨浆工艺,所制半化学浆抄造浆张的裂断长和环压指数分别达2.89 km和9.76 N·m/g,是前者的1.9倍和1.2倍,而且优于现用国内OCC废纸浆抄造浆张;生产试验得到的浆张性能指标与实验室相吻合,其中紧度和环压强度分别达到GB/T 13023—2008瓦楞芯(原)纸AA级和A级优等品要求。

从紫皮大蒜萃余物中提取SOD

通过对紫皮大蒜中优先提取SOD与超临界CO2萃取蒜油后提取SOD的对比研究,实验结果表明,从紫皮大蒜萃余物中提取的SOD相对于优先从新鲜紫皮大蒜中提取的SOD活力相差不到10%。说明紫皮大蒜萃余物仍有很大的利用价值。

掺混煤液化残渣萃余物对煤粉加压输送的影响规律

将煤液化残渣萃余物(以下简称萃余物)掺混到煤粉中进行共气化是萃余物大规模资源化利用的一种方式,实现萃余物与煤共气化首先要保证该混合物料的加压密相输送过程的稳定及可控。为研究萃余物掺混到煤粉后的加压密相输送规律,针对某气化装置的原料煤粉及该煤粉掺混20%萃余物的混合粉体,首先采用HR指数和FF函数表征方法对两种粉体的流动性进行比较分析,并结合粉体的扫描电镜照片来分析颗粒微观结构对粉体流动性的影响,然后在25 mm内径输送管道中,进行背压(接收罐压力)4和2 MPa的加压密相输送实验研究,获取粉体质量流量和质量浓度随表观气速变化的输送操作规律,最后以粉体质量流量和水平直管段压差的平均波动和最大波动幅度作为输送稳定性的评价标准,通过大数据分析得到掺混萃余物对粉体输送稳定性的影响规律。结果表明:HR指数和FF函数表征方法均说明掺混20%萃余物会导致粉体的流动性变差;在相同表观气速下,高背压4 MPa下掺混20%萃余物对粉体输送过程的质量流量影响较小,而低背压2 MPa下掺混20%萃余物则会导致粉体输送的质量流量降低;在低表观气速区,掺混20%萃余物会导致输送过程中的粉体质量浓度降低,当表观气速增大至临界气速后,输送混合粉体和煤粉时管道内颗粒的质量浓度相近;当表观气速低于4 m/s时,掺混20%萃余物的粉体输送稳定性不如煤粉,当表观气速增大至4 m/s后,混合粉体的输送稳定性提高至煤粉输送同一水平,其质量流量平均波动幅度小于4%,最大波动幅度小于15%,水平直管段压差平均波动幅度小于8%,最大波动幅度小于40%。

液化油渣萃余物大规模气化行为

煤液化油渣萃余物气化制氢既可有效解决油渣萃余物的处理问题,又可为煤直接液化装置提供所需的原料氢气,是实现液化油渣萃余物资源化利用的有效途径。针对液化油渣萃余物大规模气化应用中的关键问题,开展了液化油渣萃余物的气化反应活性、干粉输送特性及灰渣特性的相关研究,对液化油渣萃余物的干粉气化适应性进行了评估。在此基础上,依托国家能源投资集团低碳研究院3 t/d规模的密相输送和气化中试试验装置开展了相关中试试验研究,重点考察了其工艺稳定性、液态排渣情况、气化性能指标等,提出了液化油渣萃余物大规模气化的整体解决方案。最后,依据中试试验结果,运用数值模拟方法分析了在神华鄂尔多斯煤气化制氢装置进行萃余物掺烧对其气化性能的影响。结果表明,萃余物焦的气化反应活性优于煤焦,萃余物焦添加后,混合物焦的气化反应活性有所提升。当萃余物的含量不高于20%时,含萃余物混煤可在背压4 MPa、压差0.5 MPa、管径25 mm工况下稳定输送。当萃余物含量高于20%时,混煤的熔渣由玻璃渣转变为结晶渣,在气化过程中有堵渣风险。中试试验验证发现:掺混20%萃余物的混煤在中试装置中气化时,气化炉排渣口发生较为严重的堵渣现象,而当将萃余物掺混量降为10%时,气化过程排渣顺畅,因此建议工业装置掺烧萃余物的比例应控制在10%以下。同时,数值模拟结果也进一步表明,当气化原料中掺混10%萃余物时,对工业规模气化炉内温度场及组分分布无显著影响。