三聚氰胺对子长煤共热解焦油产物分布的影响

为了探究含氮物与煤共热解是否能够产生富氮焦油,将三聚氰胺与子长煤进行共热解,通过热重筛选合适的热裂解温度,在优化条件下,采用固定床制备并富集焦油,通过GC/MS、1D NMR及2D NMR研究煤焦油产物分布及质量分数变化规律。结果表明,共热解焦油中含氮化合物由6%增至23%,增加约3倍;酚类物质由17%降至10%;稠环芳烃由22%降至12%。推测煤与三聚氰胺在共热解过程中存在着一定的协同作用,N元素通过热解过程中的自由基交换进入焦油产物,三聚氰胺的引入使多环芳烃质量分数下降,产生的氮自由基通过取代或环化反应生成了含氮化合物或胺类,间接减少了单环、稠环芳烃的缩聚,在一定程度上实现了富氮焦油的定向调控,为煤炭资源的高值化利用提供了参考。

焦油对生物质气化再燃还原NO的影响

采用配制含焦油模型化合物的生物质气的方法,实验研究了焦油的加入对生物质气化再燃还原NO的影响.模拟的生物质气化气由H2、CH4、CO、CO2、N2构成,并选择了苯、甲苯、苯酚和苯乙烯作为焦油模型化合物.实验在电加热的刚玉管流反应器中进行,实验温度在900～1,400,℃之间.研究了反应器入口焦油含量、氧气浓度、NO初始浓度、反应停留时间及反应温度等因素对还原NO的影响,分析了含焦油的生物质气化再燃特性.证实了焦油有助于提高生物质气化气还原NO的效率;含焦油的生物质气化再燃的最佳当量比在1.20～1.65之间,并且随着NO初始浓度的增加及停留时间的延长,NO还原效率逐渐增加;高温下,焦油含量较高时,有炭黑生成.

生物质热解过程中氮迁移转化机理研究进展

生物质热解产物中热解气和热解油具有较高能源利用价值,可作为替代燃料或化工原料,但伴随热解过程迁移至热解气/油中的氮元素不仅会影响其品质,热解气/油进一步利用后也会污染大气环境。该研究围绕生物质资源制备清洁能源的总目标,系统分析生物质热解过程中氮迁移转化机理,重点论述气相氮、液相氮和焦炭氮的生成与转化机理。通过总结前人研究,得出生物质热解气中的含氮物质主要为HCN、NH3等,其中NH3主要来源于氨基酸热解释放的氨基以及HCN在焦炭表面的水解转化;HCN主要来源于腈、含氮杂环等一次热解产物的二次裂解;热解油中的含氮物质主要为含氮杂环、腈与酰胺,其中含氮杂环主要由部分氨基酸片段或氨基酸间的脱水缩合反应产生;腈主要来源于氨基酸分子脱H2反应以及酰胺脱H2O反应;酰胺主要来源于NH3与羧基的置换反应。不同生物质种类与热解工况下氮的迁移转化特性复杂多样,生物质种类以及热解过程中的压力、停留时间、升温速率、温度、热解气氛、粒径、催化剂等因素均会影响热解过程中氮的迁移转化路径,最终影响生物质热解气/油中含氮物质的组成及分布。进一步提出生物质热解过程中氮排放控制未来研究方向,以期为实现农村生物质资源高效清洁利用提供参考。

煤焦油的改质研究

以煤焦油为原料 ,通过在 30 0℃空气氧化 1 2 0min～ 480min和在 430℃氮气热缩聚 50min～ 2 70min ,制备了一系列具有相近软化点的煤焦油沥青。原料煤焦油和改质沥青的化学结构通过NMR、FT IR、元素分析、软化点、族组成和偏光光学进行分析。在 1 6MPa、480℃下将改质煤焦油沥青进行焦化 ,考察了焦收率和光学组织结构变化。结果表明空气氧化和氮气热缩聚可提高煤焦油沥青软化点、甲苯不溶物含量和焦收率 ,与氮气热缩聚沥青相比 ,相近软化点的空气氧化沥青具有较高的焦收率和O C原子比。空气氧化煤焦油沥青成焦后各向异性光学结构单元尺寸随空气氧化时间增加而逐渐减小 。

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。

富氮生物质原料热解过程中NOx前驱物释放特性研究

利用热重分析-傅里叶红外光谱联用(TG-FTIR)和水平管式炉-X射线光电子能谱(XPS)研究了两种富氮生物质原料(大豆秸秆(SBS)和纤维板(FB))热解过程中NO_x前驱物(NH_3、HCN和HNCO)的释放特性,考察温度、升温速率及燃料含N物质结构对其NO_x前驱物释放行为的影响。结果表明,燃料中的N来源不同(天然固有与人工添加)造成其转化差异:SBS释放的NO_x前驱物主要为NH_3而FB为NH_3、HCN(快速)和HNCO(慢速);FB气相N主要随挥发分析出,而SBS则相反,在二次反应阶段析出;两种燃料中N的转化随温度变化,低温下富集于半焦N,600℃以上时更多向非半焦N转移,NO_x前驱物以NH_3为主,高温及高升温速率利于HCN生成,若以减排NO_x为目的,热解温度控制在600℃为佳;两种燃料中N的结构均为胺类N(N-A),热解时部分N-A向半焦中杂环N转化,同时伴随杂环N分解;高温下吡啶N和吡咯N分解分别主要产生HCN和NH_3。

水合焦油废水的废弃活性炭吸附法处理工艺

为了实现高原电解铝碳阳极生产中沥青烟气净化水合焦油的综合处理利用,采用活性炭吸附法处理水合焦油废水。考察了活性炭静态吸附和动态吸附焦油废水过程中主要影响参数,如吸附剂用量、反应时间、停留时间、pH、进水流速、活性炭的类型、吸附层的高度及焦油废水浓度等,绘制了吸附等温线和穿透曲线。扩大试验进一步论证了活性炭吸附焦油废水的可行性。

煤精制软沥青中氮硫的分布和热稳定性的分析

以高温煤焦油沥青为原料制备两种精制软沥青(A,B),采用索氏抽提方法获得族组成后,分别炭化成半焦。通过元素分析研究了精制软沥青、族组成及炭化产物的的含量及分布情况,利用红外光谱鉴别精制软沥青中不稳定性氮基团的结构。研究结果表明:两种精制软沥青中,氮、硫质量分数都小于0.7%;氮的分布,按庚烷可溶族(HS)、庚烷不溶甲苯可溶族(HI-TS)、甲苯不溶喹啉可溶族(TI-QS)顺序递增;精制软沥青B中硫的分布按HS,HI-TS,TI-QS顺序减小,精制软沥青A中硫在HI-TS族中的分布最多;炭化过程中,—N=形式的氮不易逸出,而-NH-中的氮易逸出,精制软沥青B中氮的逸出率高于精制软沥青A,硫的逸出率二者相近;精制软沥青B中氮、硫的热稳定性较差,对炭化产物性能的影响较小。

氮钾用量对吉林烤烟焦油释放量及重要化学性状的影响

为了明确氮钾用量对烤烟中部叶焦油释放量及其重要化学性状的影响，在吉林延边州试验点安排了两因素三水平氮钾互作试验，测定并分析了烤烟中部叶重要化学性状及烟气中焦油释放量的规律。结果表明，吉林延边地区在施N 45 kg/hm2， K2O 180 kg/hm2时，烤烟中部叶焦油释放量最低；施氮量固定，施K2O量在90-180 kg/hm2范围内增加，焦油释放量降低，但过量施用K2O有使焦油释放量升高的趋势；施K2O量固定在90 kg/hm2和180 kg/hm2时，随施氮量减少焦油释放量降低；烤烟中部叶焦油释放量与烟碱、总氮呈显著正相关，与纤维素、还原糖分别呈显著和极显著负相关；烟碱和总氮对焦油释放量有较大的直接作用和间接作用。综合研究表明，吉林延边地区可以通过适当的氮钾配施以及调控部分烟叶化学性状来达到降焦减害的目的。

煤焦油和石油基柴油馏分中含氮化合物的分离鉴定

对两种煤焦油柴油馏分和石油基催化裂化柴油、焦化柴油、直馏柴油中的含氮化合物进行了鉴定分析。采用硅胶柱分离富集5种柴油中的非碱性含氮化合物,酸萃取法萃取碱性含氮化合物,利用GC/MS分离定性。结果表明:煤焦油柴油馏分中非碱性含氮化合物主要是咔唑和吲哚类化合物,碱性含氮化合物以喹啉、吡啶和苯胺类为主;催化裂化柴油以咔唑和吲哚类非碱性含氮化合物为主;焦化柴油以吡啶和喹啉类碱性含氮化合物为主;直馏柴油中主要是咔唑类非碱性含氮化合物,还有少量的喹啉和苯胺类碱性含氮化合物。煤焦油柴油馏分和焦化柴油以碱性含氮化合物为主,催化裂化柴油和直馏柴油以非碱性含氮化合物为主,煤焦油柴油馏分中的碱性含氮化合物种类及含量远高于石油馏分。

氮掺杂多孔炭材料的制备及其电容行为研究

氮掺杂多孔炭材料作为电荷存储和电子传输载体,在储能、催化等领域有重要应用,已成为炭材料领域的研究热点之一。通过煤沥青分子结构设计,引入具有亲水性羧基官能团,利用羧基与氮原子配位作用,成功制备了不同微观结构和表面形貌特征的氮掺杂炭材料。实验研究表明,氮掺杂多孔炭材料氮的质量分数为4.99%,氮的化学键合态以石墨氮(N-Q)和吡啶氮(N-6)为主,占比为72.9%。氮原子的引入,显著提升炭材料的电化学性能。在1A·g^(-1)电流密度下,电极材料的比容量为371.6 F·g^(-1),当电流密度增加到10 A·g^(-1)时,比容量为269 F·g^(-1),容量保持率为72.4%。

神府煤热解中试过程中硫、氮迁移分布探讨

在低阶煤新型热解工艺中试研究的基础上,探讨了不同温度条件下煤热解过程中硫、氮在半焦、焦油、煤气三大产品中的迁移分布情况。研究结果表明:煤中硫、氮的迁移直接受热解温度、煤阶以及硫、氮在煤中的赋存形式的影响;热解终温达到500℃后,硫的产物分布趋于稳定,大部分硫主要滞留于半焦中,焦油中硫的分布较少;热解终温达550℃时,有半数左右的氮仍滞留于半焦中,释放出的含氮产物中,HCN和NH_3所占的比例较少,大部分以焦油氮和N_2的形式分布于热解产物中。

不同氮肥形态下烤烟叶片组织结构的差异及对焦油释放量的影响研究

为探讨不同氮肥形态下叶片组织结构的生长发育特点,明确氮肥形态对焦油释放量的影响。大田试验设计了5种不同氮肥形态的配比,对5个不同时期的烤烟叶片组织结构进行观察,并测定单料烟的焦油释放量。结果表明:1)初步研究表明,单料烟焦油释放量有随着氮肥中硝态氮比例的提高而降低的趋势;2)硝态氮占优势的处理比只用铵态氮处理的叶片、栅栏组织和海绵组织厚度大;3)相关分析表明:焦油释放量与叶片厚度和海绵组织厚度呈显著负相关,与栅栏组织厚度呈不显著的负相关。通径分析表明:栅栏组织厚度对焦油释放量有直接作用,施用不同形态的氮肥,可以影响焦油释放量。

低温煤焦油中含氮化合物的分离与分析

采用制备液相色谱,分别用石油醚、甲苯与无水甲醇对低温煤焦油进行洗脱,对含氮化合物进行富集,使用GC-MS与XPS分别对洗脱液和残留物质进行分析.结果表明,以硅胶和硅酸的混合填料(质量比为3∶1)为色谱柱填料,检测出4种吡啶类化合物,占1.59%(质量分数,下同);6种苯胺类化合物,占4.18%;7种喹啉类化合物,占6.91%;两类吲哚化合物,占0.97%;咔唑类化合物,占0.56%以及腈类化合物,占0.26%.含氮化合物主要为碱性含氮化合物,非碱性含氮化合物质量分数极低.

煤基富氮层级多孔碳制备及其催化脱硫性能

以煤加工副产物煤焦油中蒽油馏分为碳源、多巴胺为氮源,基于纳米碳酸钙球模板在碳化过程中发生的诱导自活化作用,一步共碳化制得氮掺杂多孔碳(NPCs)材料。通过元素分析、低温氮气吸附-脱附测试、扫描及透射电镜表征,结果表明,NPCs材料的氮元素掺杂量高,且具有发达的微孔-介孔梯级孔道结构。结合室温下催化硫化氢选择性氧化为单质硫的反应性能评价,发现改变模板剂用量、碳/氮源投料比和碳化温度,可调控NPCs材料的氮掺杂量(质量分数6.4%~21.3%)、比表面积、孔道结构发达程度及相应的定向转化硫容,最佳工艺条件下合成样品的饱和硫容高达5.8 g H2S/(g催化剂)。

煤焦油中碱性氮化物的脱除

采取了络合脱氮法和吸附脱氮法,以甲苯为稀释溶剂,对煤焦油进行脱氮研究。考察了反应时间、反应温度、剂油比等条件对煤焦油中碱性氮化物脱除的影响。实验结果表明:络合脱氮法反应温度80℃、反应时间30min、剂油比为1∶1的条件下,煤焦油中碱性氮化物的脱除率可达到73.34%,煤焦油的收率达到82.00%。树脂吸附法在剂油为0.8时,对碱性氮化物的脱除率最高,可达到95.1%。

富油煤热解过程动力学参数变化规律研究

采用非等温热重分析(TG)探究了富油煤在升温速率分别为10、20、30、40、50℃/min热解条件下的热失重规律,得到了不同升温速率下的TG-DTG曲线和表征参数。并选取富油煤热解集中温度区间(290℃~650℃)进行热解动力学分析,对比KAS法、FWO法和Friedman法3种热动力学模型计算富油煤热分解时的反应活化能。结果得到:在290℃~650℃内,富油煤的失重率为24%~29%,为主要失重区间;随着升温速率的提高,传热迟滞现象更严重,富油煤热解逐渐向高温区推进;随着转化率的增加,3种热动力学模型计算所得的反应活化能值也随之增加。其中KAS法与Friedman法的反应活化能值较为接近,FWO法求得的反应活化能值最大。

煤焦油合成氮掺杂中孔炭纳米片及其储锂性能(英文)

以煤焦油为碳源,三聚氰胺为氮源,MgO纳米片为模板,通过预氧化和炭化过程合成出氮掺杂中孔炭纳米片(NMCNs),可实现对中孔炭材料的孔结构和氮掺杂含量的调控。所制中孔炭材料具有独特的中孔和片状结构,比表面积较大(1209m2/g),氮掺杂量较高(8.6%)。将其应用于锂离子电池负极材料,NMCNs展现出比容量高和循环稳定性优良的特性,在电流密度为100mA/g时具有高达1 000mAh/g的比容量。

SH-A工艺处理煤焦油加工废水的研究

采用"SH-A节能型强化生物脱氮除碳工艺"进行煤焦油加工废水处理的研究,讨论了各个处理环节的运行情况和处理效果。经该工艺对煤焦油加工废水进行处理后,COD、NH-N和矿物油的去除率均可达到98%,色Cr 3度和酚的去除率均可达到99%,氰的去除率可达到95%,各项指标均可达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级。

黄陵矿区富油煤对流加热原位转化开发效果数值模拟

有效开发富油煤提取石油对缓解我国油气紧张具有重要的现实意义,地下原位开采对流加热技术是富油煤有效开发的主要技术之一。以黄陵矿区延安组富油煤层为例,将高温蒸汽和氮气作为加热介质,采用地下原位转化开采对流加热的技术手段,分别研究2种加热介质在不同注入压力下的开采效果与能量回报率。结果表明:当注入气体的温度为400℃时,注蒸汽开采的加热效率更高,相同注入压力下注蒸汽开采将地层干酪根开采完所需要的时间小于注入高温氮气,二者比例为0.52~0.68,节省时间效果明显,注蒸汽开采与注氮气开采的天然气总产量比例为1.07~1.11,油总产量比例为0.82~0.85,二者差值随注入压力的增加而逐渐减小。注蒸汽开采与注氮气开采的能量回报率比例为1.754~2.363,注蒸汽开采注入压力为6 MPa时能量回报率在4.99 a达到峰值1.796,注氮气开采均未达到能量正收益。无论哪种加热介质,增加注入压力都能够缩短加热反应时间,有利于提高注蒸汽能量回报率。注氮气开采的地层流体有效渗透率较高,利于油气在地层中流动。注蒸汽开采在富油煤清洁开采方面具有优越性,为富油煤清洁开采的具体生产过程提供一定的数据参考依据。