催化剂对煤着火特性的影响——Ⅱ.不同催化剂对煤催化着火的影响

通过测定煤的着火点研究了不同催化剂对大同烟煤和晋城无烟煤的催化着火的影响。结果表明,催化剂化学组成是决定催化作用大小的一个重要的因素,具有同一碱金属离子,不同阴离子的催化剂酸性越强,催化作用越弱,其催化活性顺序为OH^->CO_3^(2-)>Cl^->SO_4^(2-);具有同一阴离子,不同碱金属或碱土金属阳离子的催化作用可用“电子转移学说”来解释,其催化作用的大小,随相应的碱金属,碱土金属的第一电离能的减少而增加。

催化剂对煤着火特性的影响——Ⅰ.煤性质及煤中矿物质对煤催化着火的影响

使用可在加压下测定着火点的装置,研究了煤化程度、煤中矿物质和煤焦干馏温度对煤或煤焦的催化着火的影响。结果表明,对于煤的催化着火来说,煤化程度、煤焦干馏温度仍是影响煤或煤焦活性的重要因素,但是添加催化剂后,煤的活性顺序也发生了一定的变化;煤中矿物质有一定的催化着火作用,催化作用的大小与煤中钙、钾、钠含量及其存在形态、分布状况有关;催化作用的大小与催化剂添加量有关,并且添加量存在一个最佳值,此时着火点最低。

神府煤制备超细石墨粉

寻求来源广、价格低、纯度高的炭质原料是目前高性能石墨材料制备研究的一个重要方向。以陕北神府煤为原料,探讨了在高温及惰性气氛下,煤粉粒度、催化剂种类及添加量等因素对煤炭石墨化过程的影响,并通过X射线衍射、扫描电镜及拉曼光谱等技术对煤炭高温热处理产物进行了分析和表征。结果表明:当以低变质程度的神府煤为原料时,在2500℃、惰性气氛及一定催化剂存在的条件下,神府煤可以制备得到超细石墨粉;神府煤煤粉粒径越小,超细石墨粉的石墨化程度越高;氯化铁、硼酸等均可以作为神府煤高温石墨化的催化剂,并且当以硼酸作为催化剂,煤粉粒径D90<20μm时,由神府原煤可制得石墨化度为80.35%的超细石墨粉。

Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧的影响

利用热天平研究了Ca-Fe-Ce系催化剂对无烟煤燃烧特性的影响。结果表明,复合催化剂中各个组分之间具有一定的协同作用,其催化效果优于单一催化剂。升温速率、分散程度、燃烧气氛等因素对催化无烟煤燃烧特性具有明显的影响:升温速率越快,催化燃烧时燃点降低得越多;催化效果随着催化剂在煤粉分散程度的增加而增加;氧气浓度越大,催化剂使煤的燃点降低越明显。

催化剂对煤着火特性的影响 Ⅲ.关于氧分压,高灰煤及添加纸浆黑液影响的研究

使用测定着火点的装置,考察了空气压力和添加剂纸浆黑液对煤的催化着火的影响以及催化剂对高灰煤的催化作用。研究结果表明,对于煤的催化着火来说,氧分压仍是影响煤活性大小的重要因素,但同样的催化剂对不同空气压力下的不同煤种产生不同的催化效应;催化剂对高灰煤仍有一定的催化作用;纸浆黑液对煤的燃烧具有较好的催化作用。

负载型Mn-Fe/γ-Al_2O_3低温脱硝催化剂的性能

采用共沉淀法制备了负载型Mn-Fe/γ-Al2O3低温SCR催化剂,运用固定床催化反应器,以氨气为还原剂,考察了负载量、活性组分配比、焙烧温度等制备条件和空速、O2体积分数、NH3/NO摩尔比等操作条件对Mn-Fe/γ-Al2O3催化剂低温脱硝性能的影响,并通过X射线衍射仪(XRD)、比表面积测定仪(BET)等手段对催化剂进行表征。结果表明,负载质量分数为20%、n(Mn)∶n(Fe)=4∶1、焙烧温度为600℃、空速为16000h-1、O2体积分数为4%、NH3/NO摩尔比为1.2、反应温度为200℃的条件下,NO转化率达到了96%以上。

燃煤催化剂的发展及研究现状

我国的水泥生产以新型干法水泥窑技术为主,使用燃料为高挥发分、低灰分的优质烟煤。水泥生产属于高能耗、高排放行业,控制水泥生产过程能耗、降低碳排放对实现“双碳”目标具有重大意义。燃煤催化剂可以有效地解决水泥生产过程中高能耗、高排放的问题,近年来引起了广泛的关注。本文结合国内外研究现状,系统综述了燃煤催化剂的组成与评价方法、催化剂的催化机理、脱硫脱硝型燃煤催化剂的研究和催化剂在工业生产中的应用。研究改进催化剂添加方式,保证在煤粉中的分散度可以提高催化剂的催化效率,是推进燃煤催化剂工业化使用的关键之处。

钾及其化合物对黑液水煤浆催化气化的作用

对黑液水煤浆(由造纸黑液(废液)和煤制成)、水煤浆进行了等温和不等温热重试验,发现在1 200℃下,黑液水煤浆焦的转化率较高,气化活性比水煤浆焦提高了68.8%;黑液水煤浆焦的霞石衍射峰值比水煤浆焦高出22.5%;通过计算得到黑液水煤浆焦的活化能为125.44 kJ/mol,反应级数约为0.5,添加催化剂碳酸钾后煤焦的活化能比没有添加的下降了近40%。

γ-Al_2O_3负载多金属复合催化剂选择性催化还原烟气脱硝

以γ-Al_2O_3作为载体,先后负载CeO_2,MnC_2O_4,Fe(NO_3)_3,CrO_3,Ni(NO_3)_2,NH_4VO_3等多种金属组分制备γ-Al_2O_3负载多金属复合催化剂,并用于模拟烟气的选择性催化还原脱硝。通过SEM和XRD技术对催化剂进行了表征。表征结果显示:Fe,Mn,Cr的添加能增加催化剂的低温催化活性、提高催化剂的N2选择性;γ-Al_2O_3对活性金属氧化物的负载效果良好。实验结果表明:各金属化合物的最佳加入量为w(MnC_2O_4·2H_2O)=2 0%,w(Fe(NO_3)_3·9H_2O)=1 5%,w(CrO_3)=10%,w(Ni(NO_3)_2·6H_2O)=5%,w(NH_4VO_3)=10%,w(CeO_2)=5%,w(γ-Al_2O_3)=35%;以在最佳正交实验条件下制得的γ-Al_2O_3负载多金属复合物为催化剂,在脱硝反应温度为205℃的条件下,NO转化率为96.7%;γ-Al_2O_3负载多金属复合催化剂经5次重复使用,NO转化率仍可稳定在94%左右。

国内燃煤助燃剂的研究进展

燃煤助燃剂能够提高煤的挥发分析出速率,降低煤的着火温度,缩短点火延迟时间,加快煤燃尽速率,降低灰分残炭,提高燃烧效率,相对增加燃烧发热量,并具伴有脱硫脱氮的作用等优点。该文从机理、种类、影响因素、分析方法等角度综述了燃煤助燃剂的研究现状和研究进展。

煤直接液化铁基催化剂研究进展

催化剂在煤直接液化过程中起着重要的作用,开发高效的煤液化催化剂是提高反应转化率、增加油收率的重要途径。铁基催化剂由于活性较好、廉价易得、无需回收而受到广泛重视。本文从直接液化铁基催化剂的催化机理出发,在分析国内外研究进展的基础上,深入阐述了优化铁基催化剂化学性质和结构的4种途径,即制备合成纳米催化剂、提高催化剂的分散度、利用多元金属的协同作用以及对催化剂进行离子改性。此外,对影响催化剂活性的因素,如预硫化条件、炭沉积、煤中矿物质等进行了探究。最后,提出了降低催化剂成本、开发油溶性催化剂和复合型金属催化剂以及优化工艺条件等建议。

协同催化水解羰基硫和二硫化碳的低温催化剂的研究进展

钢厂副产煤气是钢铁企业产生的二次能源,但是由于其中含有化学稳定性高的COS和CS_(2),二次利用困难,部分钢铁企业会将其直接高空排放,这样不仅造成了能源浪费,还造成了环境污染。因此,研究者们开发了多种技术用于脱除COS和CS_(2),其中水解法脱除废气中的COS和CS_(2)是应用较为广泛的脱硫技术。然而,目前水解催化剂的使用温度相对较高,而钢厂副产煤气具有温度低、热值低、二氧化碳及氧含量高等特点。因此,近十年来研究者们研发了多种低温水解催化剂,用于COS和CS_(2)的单独催化水解,甚至两种气体的协同催化水解。这些催化剂的成功研发不仅使得水解催化剂的使用温度大幅度降低,而且保持了其较高的水解效率。COS和CS_(2)单独低温水解催化剂主要包括金属氧化物基催化剂、活性炭基催化剂以及类水滑石基催化剂。其中,金属氧化物基水解催化剂主要以γ-Al_(2)O_(3)和TiO_(2)为载体,并且以TiO_(2)作为载体能更好地抑制水解催化剂中毒;活性炭基水解催化剂可通过调控其活性成分与含量以及提高活性炭载体自身品质来增强其低温水解性能;而类水滑石基水解催化剂则是通过调整其层板金属的组成、制备方法及条件使得其具有优异的低温水解性能。此外,由于活性炭具有特殊的物理化学特性,COS和CS_(2)的协同水解催化剂主要是以活性炭基低温水解催化剂为主。本文归纳了COS和CS_(2)低温水解催化剂的研究进展,分别对COS和CS_(2)的单独水解催化剂和协同水解催化剂及其催化水解机理进行了介绍,分析了低温水解催化剂研发所面临的问题并提出未来可尝试的研究方向,以期开发更多COS和CS_(2)协同水解的低温催化剂,更重要的是,为今后钢铁行业副产煤气中COS和CS_(2)协同水解低温催化剂的研究方向及工业化应用提供参考。

硫化钼催化剂用于催化多环芳烃芘的加氢反应

高温煤焦油的高温馏分中含有丰富的多环芳烃化合物,通过催化加氢可将多环芳烃转化成燃料油加以高值、多元利用。首次利用泡沫镍为载体制备了硫掺杂的钼基催化剂,应用于煤焦油高温馏分中多环芳烃芘的催化加氢反应,揭示了硫化钼催化剂的构效关系。通过SEM和XRD表征,考察了负载在泡沫镍上的活性金属钼的结构、分布与分散性,实验结果表明,金属钼的活性物种呈现超薄的纳米片状结构,具有良好的分散性,在载体上均匀分布,有效提高了催化加氢反应的性能;通过XPS和TEM表征,表明了硫掺杂催化剂的活性物种为MoS_(2),并产生了高价态的氧化钼,共同作用于芘的催化加氢反应;硫的掺杂提供了硫空位,产生了更多活性位点,从而提高了催化剂活性;通过催化加氢反应,系统地考察了反应温度、氢气压力、反应时间、催化剂质量、硫脲添加量对催化加氢反应性的影响,实验结果表明,在反应温度为300℃,氢气压力为6 MPa,反应时间为2 h,催化剂质量为0.5 g,硫脲添加量为2 mmol时,MoS_(2)-2/NF催化剂的芘转化率是未掺杂硫的MoOx/NF催化剂的芘转化率的2.43倍,并且通过再生反应,转化率可以提升至再生前的6.14倍。

高温煤焦油加氢催化剂的再生研究

通过微型固定床进行高温煤焦油加氢反应,考察了加氢催化剂随反应时间的失活情况。研究了高温煅烧和溶剂洗涤2种方法的再生效果,并进行了初步分析,确定了合适的催化剂再生方法。

在钯/耐热合金催化剂上低温催化点火的研究

研究了以耐热合金网(或薄板)为载体的钯系催化剂,用于以航空煤油—空气介质的催化点火试验。研究了催化剂制备和活化条件对催化活性的影响,以及混气温度,燃空比和线速度等因素对点火时间的影响等。实验证明这种蜂窝状钯/耐热合金属催化剂用于航空煤油—空气混气得低温催化点火是成功的。

碳烟氧化催化剂Sm/Cs/Zn(Y)的催化活性及抗硫性能

研究了负载在-αAl2O3陶瓷基片上的Sm/Cs/Zn(Y)催化剂的催化性能及抗硫性能,并用TG-DSC和XRD对催化剂进行了表征。结果表明:Sm/Cs催化剂对碳烟具有较好氧化活性,最低起燃温度在305℃左右,最低峰值氧化温度约为374℃;Sm/Cs/Zn和Sm/Cs/Y催化剂也具有较好的催化活性,最低起燃温度分别在329℃和310℃左右,最低峰值氧化温度分别约为397℃和389℃。但Sm/Cs比Sm/Cs/Zn(Y)催化剂具有较好的抗硫性能。

氮掺杂多孔炭负载镍纳米粒子对高温煤焦油的催化加氢转化

通过对生长在石墨相氮化碳两侧的镍基沸石咪唑酸盐骨架材料进行热分解,制备了一种新型的高活性氮掺杂多孔炭负载的镍基催化剂Ni@N-PC,并将其用于高温煤焦油异丙醇超声萃取物的催化加氢转化。催化剂的镍纳米颗粒主要包裹在碳纳米管的顶端,部分分散在碳纳米薄片表面。以1-萘酚为模型化合物,考察了催化剂在不同反应条件下的催化加氢转化活性,揭示了其催化反应机理。并利用GC/MS分析了高温煤焦油异丙醇超声萃取物及其加氢转化产物。结果表明,1-萘酚在120℃反应2 h有70%转化,在200℃反应2 h后完全转化,高温煤焦油异丙醇超声萃取物经加氢后得到大幅改质。高温煤焦油异丙醇超声萃取物中共检测到180种有机物,其中,含氮有机物33种,含硫有机物11种,含氧化合物39种,而经加氢转化后的产物中未检测到含氧、氮、硫等杂原子化合物,说明催化剂Ni@N-PC具有良好的去除杂原子的性能。经加氢后所有的烯烃、环烯和炔烃饱和,大部分芳烃转化为环烷烃,说明催化剂Ni@N-PC具有较高的催化加氢活性。

热分析试验评价节煤剂对煤粉燃烧过程的影响

为探究节煤剂产品特性,本文利用热分析方法讨论了3种节煤剂对煤粉燃烧过程的影响。结果表明,添加不同节煤剂,^(#)1、^(#)2、^(#)3煤样着火点分别降低了9.2℃、11.2℃和88.9℃,并且提高放热效率。燃尽指数表明,节煤剂使^(#)1和^(#)2煤样燃尽性能提高,而^(#)3燃尽性能变差。动力学计算表明,节煤剂能够降低煤粉从着火点到最大燃烧速率阶段的反应活化能,从而提高该燃烧过程的反应速率。

Mn-Mo基催化剂对Hg^(0)的低温催化氧化性能

探究了温度、O_(2)以及HCl对Mn-Mo/CNT催化剂(CMMo)催化氧化汞的影响,研究结果表明在6%O_(2)/N_2气氛下,CMMo在150℃时具有最佳的汞氧化能力,汞氧化效率约为78%。O_(2)在CMMo催化氧化Hg^(0)的过程中具有重要作用,在纯N_2气氛中,经过60 min测试,CMMo催化氧化Hg^(0)的效率已经低于30%,但是当6%O_(2)被添加至100%N_2气氛中后,CMMo催化氧化Hg^(0)的效率迅速恢复至80%以上。

煤焦油催化加氢催化剂再生的试验与研究

煤焦油催化加氢是提高煤焦油经济效益的重要手段,催化剂再生对降低煤焦油催化加氢生产成本具有重要意义。本文实验研究了高温煅烧再生、溶剂洗涤再生等方法,确定了最佳的再生方法和参数。