铝基材料水解制氢技术研究进展

氢能是全球公认的清洁能源,被认为是化石能源的理想替代品,具有广泛的市场前景。铝价格低廉、密度较低且能量密度高,铝水解产氢是一种有效提供氢能的方法。简述了铝水反应的原理,介绍了目前国内外主流的3种铝基材料水解制氢技术(纯铝与酸碱溶液反应、机械球磨法制备铝基复合材料、熔铸法制备铝基低熔点合金)的研究进展,并探讨了不同技术的反应原理、不同添加物的作用机理,对比了各种技术的特点,提出熔铸法制备低熔点合金将成为日后研究的重点,最后对未来熔铸法制备铝基低熔点合金的前景进行了展望。

低碳氢冶金炼铁技术进展及包钢氢能炼铁技术途径探讨

钢铁工业是国民经济发展的支柱型产业,钢铁工业的节能降碳是实现国家“碳达峰、碳中和”发展目标的重中之重。文章简要介绍了主流低碳氢冶金炼铁技术的种类及特点,阐述了国内外低碳氢冶金炼铁技术的进展及现状。高炉富氢还原技术和氢基竖炉直接还原技术是最主要的低碳氢冶金炼铁技术。其中,高炉富氢还原技术降碳能力有限,可作为钢铁行业短期低碳氢冶金炼铁技术的发展方向,如结合碳捕集利用封存(CCUS)技术,可进一步降低CO_(2)排放量。氢基竖炉直接还原技术从源头上摆脱了化石能源的应用,与传统“高炉-转炉”生产流程相比,可降碳80%以上,是钢铁工业工艺技术变革必然发展趋势。包钢积极响应国家绿色低碳发展战略及内蒙古五大任务,积极布局绿色低碳氢能炼铁技术于白云鄂博中贫矿的氢基矿相转化、高炉富氢还原及氢基竖炉直接还原技术,钢铁生产过程低碳绿色化明显提高。

Fe部分替代Cu对低钴AB_5型贮氢合金相结构和电化学性能的影响

为了获得既具有较高电化学容量又具有良好循环稳定性的低钴AB5型贮氢合金,研究了Fe部分替代Cu对低钴AB5型贮氢合金相结构和电化学性能的影响.采用真空感应熔炼方法,制备了一系列含Cu和Fe的低钴AB5型贮氢合金LaNi3.55Mn0.35Co0.20Al0.20Cu0.85-xFex(x=0.10,0.20,0.25,0.40,0.60).粉末X射线衍射(XRD)分析表明,合金含有单一CaCu5型六方结构的LaNi5相,Fe部分替代Cu并没有改变合金的本体相结构,但随着Fe含量的增大,晶格参数a,c和晶胞体积V增大.电化学性能测试表明,随着x增加,合金的放电容量和高倍率放电能力降低,但是循环稳定性得到了显著提高.当x从0.10增加到0.60时,合金的200周循环稳定性(S200)从77.6%提高到89.9%.Fe替代Cu有利于提高合金的循环稳定性,这主要是随着Fe替代量增大,晶胞体积增大,晶格体积膨胀率明显减小,合金的抗粉化能力增强.

低Co贮氢合金ReNi_(3.5)Co_(0.3)Mn_(0.3)Al_(0.4)Fe_(0.5-x)Sn_x(x=0～04)的相结构和电化学性能

对比研究了铸态和退火态ReNi3 5Co0 3Mn0 3Al0 4Fe0 5-xSnx(x =0～ 0 4)贮氢合金的相结构和电化学性能。XRD分析表明 ,铸态和退火态的无Sn合金均为单相CaCu5型结构 ;而在含Sn合金中 ,除CaCu5型结构的主相之外 ,还存在有LaNiSn第二相 ,且第二相的含量随合金Sn含量 (x)的增加而增多 ;退火处理可以减少含Sn合金中第二相的含量。电化学测试表明 ,Sn含量对铸态合金的活化性能没有影响 ,但Sn含量的增加会导致合金的放电容量降低 ;退火处理可使Sn含量x≤ 0 2的合金的活化次数及放电容量略有增加 ,但使Sn含量更高 (x >0 2 )的合金的活化性能及放电容量明显降低。随Sn含量x的增加 ,铸态合金的放电电位平台、高倍率放电性能及循环稳定性均有所降低 ;退火处理能显著改善含Sn合金的放电电位平台和循环稳定性 。

低馏分油液相加氢与气相加氢技术方案对比分析

低馏分油在炼厂里通常被用来加工低凝柴油。由于油品里硫、氮含量都不高,通常通过低压气相加氢方式就能够将它们大部分脱除。液相加氢工艺取消了气相加氢工艺中氢循环系统,利用油品中溶解的氢气进行全液相加氢反应。由于该工艺存在上述优点,近几年在一些炼厂投入了应用。2017年我国即将实施国Ⅴ柴油标准,油品更加环保,导致加氢工艺条件变得更加苛刻。在这样的背景下,气相加氢、液相加氢哪个工艺更加适合,通过对一套40万t/a低馏分油加氢装置采用这两种工艺在加工工艺、设备数量、投资额、能耗等方面比较来说明哪种工艺更适合、更有优势。

新型纳米材料LaNi_5相贮氢合金的制备与性能

采用超声共沉淀法制备了多孔状稀土合金氧化物前驱体,然后将其与CaH2/H2进行低温还原扩散反应得到LaNi5相贮氢合金粉样品。运用XRD、TEM、SEM等测试手段研究了制备条件对样品的晶相结构和微观形貌的影响。实验发现在相对较低的温度(约700℃)下就可以制得颗粒较小(约20nm),粒径分布均匀、相纯度高的LaNi5合金。PCT曲线测试表明样品吸放氢平台宽度增加,平台倾斜度降低。

低能耗航煤液相加氢装置改造总结

中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司采用航煤液相加氢技术,将原有2.0 Mt/a柴油加氢装置改造为2.3 Mt/a航煤液相加氢装置,实现了长周期稳定运行。在入口压力3.8 MPa、反应温度260~265℃、体积空速2.5 h-1的条件下,精制喷气燃料硫质量分数为926μg/g,硫醇硫质量分数小于5μg/g,铜片腐蚀、冰点、烟点、闪点等指标均符合3号喷气燃料产品标准要求。对航煤液相加氢技术与传统滴流床航煤加氢技术进行了对比,航煤液相加氢装置的能耗仅为206.07 MJ/t,比低压滴流床装置能耗低35%。

氢稀释比与衬底温度对硅基薄膜相变及其光电性能影响的研究

采用热丝辅助微波电子回旋共振化学气相沉积法(HWAMWECR-CVD),通过改变衬底温度及氢稀释比制备了系列硅基薄膜,研究了衬底温度及氢稀释比对薄膜由非晶相转晶相相变及其光电性能的影响。研究结果表明,当采用低温制备硅基薄膜时,衬底温度和氢稀释比的提高都有利于非晶相向晶相的转变,但提高氢稀释比对相变的影响更为显著;晶化比越高并不代表薄膜光电性能越好,95%氢稀释比条件下制备的微晶硅薄膜具有优良的光电性能。

KT-02催化剂低压液相加氢法生产间苯二胺新工艺的实验研究

使用中科药源KT-02负载型镍基催化剂催化间二硝基苯加氢合成间苯二胺。首先通过控制变量法和正交试验,考察反应温度、加氢压力、反应时间等因素与间苯二胺产率的关系,确定合适的实验室工艺条件。而后将同一批KT-02催化剂重复多次用于不同批次间二硝基苯的催化加氢,考察催化剂的最大套用次数。结果表明,5. 0g间二硝基苯在140℃、加氢压力为3. 0MPa、200mL乙醇做溶剂、催化剂用量为1. 0g时,反应2. 5h,间苯二胺收率达到95%以上;上述反应条件下,在保证产品收率为90%以上时,KT-02催化剂可重复套用7次。最后通过SEM分析不同批次使用后催化剂的微观形貌,获得催化剂性能变化的相关信息。

脱氢松香基有机小分子凝胶因子的合成及其性能

用12-溴-13,14-双硝基脱氢松香酸甲酯合成了一种新型的有机小分子凝胶因子1,4a-二甲基-6-溴-1,2,3,4,4a,17,18,18a-八氢萘基[2,1-h]二吡啶并[3,2-a:2,3-c]吩嗪甲酸甲酯(DBNPM),通过1H NMR,13C NMR,MS和IR等表征手段对产物结构进行了表征。为了考察此小分子凝胶因子的自组装行为,研究了该分子在不同有机溶剂中的成胶性能和形貌。研究发现,在甲醇中临界成胶浓度(CGC)最低,为0.5 g/L;但是在二氧六环中凝胶性质最为稳定。扫描电镜(SEM)照片显示,从甲醇溶剂中得到的干胶呈片状结构,从二氧六环溶剂中得到的干胶呈网状结构;通过红外光谱和XRD测试研究证实,该化合物分子间的氢键是凝胶化的重要驱动力之一。

2~100GPa压力下D_2O冰相变的低温红外吸收光谱研究

在2~100 GPa和12~298 K的温度压力范围内系统地研究了D2O冰Ⅷ以及冰Ⅶ-Ⅷ和Ⅶ-Ⅹ相变的红外吸收光谱特征。我们发现冰Ⅷ的伸缩振动(v1,v3)和转动振动(vR,vR′)的频率及其压力依赖与冰Ⅶ基本一致,但弯曲振动(v2)频率存在明显差异,在6 GPa压力以上时位于约1100 cm-1,较冰Ⅶ低约80 cm-1。在10 GPa压力以下,冰Ⅶ及冰Ⅷ的弯曲振动频率随压力升高而降低,显示出异常的软模行为,可以用结构弛豫来解释。在100 K温度以下,冰Ⅷ在74 GPa相变为非分子相的平动无序冰Ⅹ,该相变以转动振动(vR)向变形振动(vD)的转化为特征。所观察到的冰Ⅶ-Ⅹ相变的红外光谱特征可以用来确定Ⅶ-Ⅹ相变压力。在平动无序冰Ⅹ中,氢原子(H或D)沿氢键束缚O-H(D)···O轴的发生隧道效应,隧道效应使得围绕着一个氧原子可以形成由4个氢原子构成的四面体,从而导致红外活性的变形振动(vD)的产生。

快速凝固MlNi_(4.0)Co_(0.2)Mn_(0.40)Al_(0.30)Cu_(0.10)低Co贮氢合金的相结构和电化学性能

系统研究了单辊快淬快速凝固处理对低Co贮氢合金MlNi4.0Co0.2Mn0.40Al0.30Cu0.10的相结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,铸态和快凝合金均为单相CaCu5型结构,但快凝合金的成分和结构均匀性得到明显改善,并具有较低的吸氢体积膨胀率(ΔV/V)。电化学测试表明,快速凝固处理后合金的活化性能不变,循环稳定性得到显著改善,但其放电容量和高倍率放电性能有所降低。研究发现,快速凝固低Co合金循环稳定性能的改善主要归结于快凝合金具有较低的吸氢体积膨胀率和较好的成分均匀性,而快凝合金电极的电催化活性以及氢在合金中的扩散速率较铸态合金有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因。

La_(0.8-x)Ce_xMg_(0.2)Ni_(3.5)(x=0～0.20)贮氢合金电极的低温放电性能

用冷坩埚磁悬浮熔炼炉制备La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0,0.05,0.10,0.15,0.20)贮氢电极合金,采用X射线衍射、三电极体系系统研究合金的微观结构和电化学性能。研究表明:合金为多相结构,主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括CaCu5型六方相、PuNi3型菱方相;P-C-T曲线显示,随着Ce含量的增加,合金放氢平台区域变窄,平台压力升高。合金中各组成相单胞体积的减小是其主要原因。随着Ce含量的增加,合金常温最大放电容量逐渐减小并且循环稳定性有一定改善;低温最大放电容量则先增大后减小,合金的低温高倍率放电性能以及交换电流密度均随Ce含量的增加而增加,但氢扩散系数随着Ce含量的增加而减小。

高压热处理对CuZnAl浆状催化剂结构和性能的影响

采用完全液相法,以异丙醇铝为铝源,在高压条件下进行热处理制备了CuZnAl浆状催化剂。利用X射线粉末衍射、氮吸附、NH3-TPD、X射线光电子能谱和程序升温还原等方法对催化剂进行了表征,并考察了催化剂在浆态床一氧化碳加氢反应中的催化性能。结果表明,热处理条件对催化剂相结构和表面结构有显著影响,采用高压热处理有利于形成晶型较为完整的催化剂,可以有效降低催化剂表面碳含量,且有利于强酸性位的产生,从而提高了低碳烃的选择性。

白云鄂博中贫氧化矿预富集—氢基矿相转化试验研究

针对传统磁化焙烧工艺碳排放量大、能耗高、效率低等问题,东北大学提出了复杂难选铁矿石氢基矿相转化新技术,该技术以氢气或富氢气体作为还原剂,使赤铁矿转化为磁铁矿。考察了还原温度、还原时间、H_(2)浓度对白云鄂博中贫氧化矿预富集—氢基矿相转化过程的影响规律。结果表明:预富集精矿在还原温度450℃、还原时间20 min、H_(2)浓度20%的还原条件下,经磁选可获得铁品位65.26%、回收率89.02%的选别指标。采用X射线衍射对物相转化规律分析结果表明,氢基矿相转化过程中,赤铁矿逐渐被还原为磁铁矿。采用VSM对产品磁性进行分析,发现反应过程中样品的磁性逐渐增强,在最佳还原时间20 min时样品的单位质量磁矩达到了23.53 A·m^(2)/kg,比磁化系数达到了0.191×10^(-3) m^(3)/kg。研究结果对采用氢基矿相转化技术开发难选铁矿资源具有借鉴意义。

几种金属离子液相催化氧化低浓度H_2S实验研究

用液相催化氧化法对低浓度H2 S净化进行实验研究。实验结果表明 ,对H2 S浓度在 15 0 0— 2 5 0 0mg m3 之间 ,氧含量为 5 %的H2 S尾气 ,Fe2 + 、Zn2 + 和Mn2 + 在液相中对H2 S具有催化氧化作用 ,其催化性能大小顺序为Fe2 + >Zn2 + >Mn2 + ,且Fe2 + 催化性能远远大于其他两种离子 ;用Fe2 + 作催化剂 ,溶液的净化效率可达 99%以上 ,且硫容量也较大 ,对低浓度H2 S的净化相当有利。

应用热力学相平衡预测加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料低温性能

为了研究加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的低温性能,基于热力学相平衡模型,计算了该三元燃料的析晶点和析晶量,同时对比了加氢生物柴油-柴油二元燃料的析晶点和析晶量,探究了乙醇对该二元燃料低温性能的影响。试验结果表明,相比加氢生物柴油-柴油二元燃料,加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的析晶点均有不同程度的降低,三元燃料PHC5E5、PHC10E10、PHC15E15、PHS5E5、PHS10E10和PHS15E15的析晶点分别降低了4.5、5.7、6.1、4.3、5.3、6.1 K,所对应三元燃料在不同温度下析晶量也有不同程度的降低。在初始析晶温度下,三元燃料中的乙醇与生物柴油同时开始析晶,这说明乙醇以共晶方式与高熔点组分同时析出,改变了高熔点组分在晶核形成、生长过程中的结晶趋向和结晶形态,延滞了三元燃料在低温过程中的析晶趋势;未结晶的乙醇大量分布在燃料液相以及网状和片状晶体间隙之中,一定程度上提高了已结晶组分在基液中的溶解度。这两者共同改善了加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的低温性能。该研究为优化加氢生物柴油的低温性能提供了一种有效可靠的方法。

负载型Pt催化剂的载体对生物油轻质组分水相重整制氢的影响

考察不同载体负载Pt催化剂对生物油轻质组分水相重整(APR)反应的催化性能,并采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、NH3程序升温脱附(NH3-TPD)、N2低温吸附(BET)和热重(TG)技术对催化剂进行表征。结果表明:较宽的酸强度分布和适量的酸位和较小的Pt颗粒,有利于生物油轻质组分的APR反应制氢;Pt/Al2O3对水相重整反应有较高的催化活性和氢气选择性,10 mL生物油轻质组分和30 mL水在533 K反应4 h后可产生554 mL的气体,其中氢气体积分数可达65%。

硼替代铝对AB5型贮氢合金的影响

研究了用B替代Al对AB5型贮氢合金相结构和电化学性能的影响。对MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3-xBx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金的研究结果表明:掺硼贮氢合金出现了CeCo4B第二相,电化学容量下降;随B含量的增加贮氢合金氢扩散系数明显上升,极化电阻减小,合金的高倍率放电性能和低温放电性能得到明显的改善。

乙烯装置氢-甲烷分离器上封头开裂泄漏原因分析

某石化公司乙烯装置1号氢-甲烷分离器D30304上封头保温圈支撑板上方母材发生纵向开裂,被迫切出装置临时停工检修。通过现场裂纹宏观观察、渗透检测、硬度检测、铁素体检测、金相组织分析、断口分析及能谱分析,对其亚稳态奥氏体不锈钢上封头开裂原因进行分析,结果表明:奥氏体不锈钢封头冷加工成型过程中产生形变马氏体,低温临氢工况促使大量马氏体组织形成,在应力作用下导致封头不锈钢产生氢致开裂。提出以下建议:根据使用的工况确定合适的加工工艺;对于低温临氢环境下使用的冷冲压成型的奥氏体不锈钢设备,必须进行固溶化处理。