耦合TiO_(2)直接苛化的黑液半焦与石油焦水蒸气共气化特性研究

以黑液半焦(BLC)-苛化剂(TiO_(2))-石油焦(PC)三元混合物(BTP)为研究对象,借助热重分析仪和固定床反应器在850℃进行了恒温水蒸气气化实验,从反应速率、产气特性和残余固体特性等方面探究了耦合TiO_(2)直接苛化的BLC和PC共气化过程。结果表明,源于m Na_(2)O·n TiO_(2)对有机碳气化反应的促进作用,与单独的TiO_(2)直接苛化BLC气化和PC气化加权平均(BTP_(theo))相比,耦合共气化过程表现出显著的协同效应。BTP最大反应速率达到7.0%/min,为BTPtheo的2.9倍;BTP产气中有效气组分(H_(2)+CO)的含量及其产率分别为81.1%和2059 mL/g,气体热值为9343 kJ/m^(3),相对于BTPtheo分别提高6.8%、137.3%和5.5%;BTP的碳转化率和能源输出比分别为95.0%和1.13,相比BTPtheo,分别提高61.6%和135.4%。此外,BTP在气化过程中的无机盐损失得到有效控制,相对损失率约9.4%;BTP残余固体中的Na盐以高热稳定性的m Na_(2)O·n TiO_(2)为主,并保持颗粒状,有利于后续的碱回收。

甲烷活化与煤热解耦合过程提高焦油产率研究进展

热解是实现煤清洁高效利用的重要途径之一。针对传统煤热解焦油收率低的现状,从煤热解反应机理出发,围绕甲烷催化/等离子体活化与煤热解过程耦合提高焦油收率的研究工作进行综述,重点介绍了甲烷部分氧化、甲烷二氧化碳重整、甲烷芳构化、甲烷水蒸气重整及甲烷等离子体活化与煤热解耦合过程特点以及对焦油产率的影响。结果显示,相对氮气和氢气气氛下热解,耦合过程焦油产率显著提高,并具有煤种普适性。同时借助同位素示踪技术对耦合过程焦油产率提高机理进行分析。结果表明,甲烷经催化/等离子体活化后产生的活性物质通过与煤热解形成的自由基结合,参与了焦油的形成,是焦油产率显著提高的根本原因。耦合反应器的设计和甲烷活化催化剂的开发是今后该过程工业应用的关键。

不连沟煤热解半焦燃烧特性研究

煤热解产生具有高利用价值的煤气和焦油,并伴随产生大量的热解半焦,燃烧是半焦的主要利用途径之一。本文采用非等温热重分析法研究了热解条件(热解温度和停留时间)、热解气氛和燃烧升温速率对热解半焦燃烧行为的影响,并利用Coats-Redfern积分法对半焦燃烧过程进行动力学计算。结果表明:热解温度对甲烷二氧化碳重整与煤热解耦合过程半焦的燃烧反应特性有重要影响。随热解温度升高,半焦燃烧反应性呈下降趋势,反应活化能逐渐增加,这与半焦中较低的挥发分成正相关。热解停留时间和热解气氛对半焦燃烧影响较小。与在氮气中热解半焦相比,加氢热解和耦合热解半焦表现出几乎相同的燃烧特征和反应活化能。燃烧升温速率显著影响半焦的燃烧特性,提高燃烧升温速率促使半焦燃烧反应在更高温度下进行。

煤岩显微组分荧光特征与激发时间的关系

本研究采用360 nm波长的单波长激光作为激发光源,在偏光显微镜下对煤光片进行激发,研究激发时间对显微组分荧光特征的影响。通过对六种炼焦煤各显微组分的荧光强度与激发时间的关系研究表明,煤岩显微组分的荧光特征与煤岩类型及变质程度有关;激发时间对各显微组分的荧光参数具有一定的影响。通过对比不同激发时间下的相对荧光强度,发现15 s内的平均相对荧光强度可作为表征不同显微组分的结构和变质程度的光学参数。该方法的实质是将原子核外层电子的运动状况通过宏观的荧光光谱和具体的相对荧光强度进行表达,使其微观上的复杂性简化为宏观上和数值上可以被人们普遍接受的形式。

Al/Ce和Al/Zr共掺杂Fe_2O_3催化剂用于煤焦油蒸汽催化裂解提质（英文）

蒸汽催化裂化(SCC)为煤焦油的提质提供了一种重要的方法。本研究以Al/Ce和Al/Zr共掺杂Fe_2O_3为催化剂研究了其在反应温度550℃、反应时间1 h下蒸汽催化裂化提质煤焦油的性能。催化剂表征显示掺杂的Fe_2O_3催化剂具有较小的晶粒粒径、较大的比表面积和孔体积。XPS表征表明,晶格氧是主要的活性氧物种,掺杂可以增加O^-的浓度。催化蒸汽裂化结果表明,Al/Ce和Al/Zr共掺杂可以提高Fe_2O_3催化活性。轻焦油(沸点低于360℃)在Fe AlZr1、Fe AlZr2、Fe AlCe1和Fe AlCe2上的产率分别为63. 2%、58. 1%、60. 2%和55. 1%,高于Fe_2O_3上的产率49. 7%。来自水蒸气解离和催化剂中的活性氧共同参与了煤焦油的改质。催化剂的比表面积和O-含量是决定蒸汽催化裂化性能的主要因素。

纳米晶堆积结构ZSM-5微球的合成及其在2-甲基萘甲基化中的应用

以乙烯基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯为双硅源,采用变温晶化法合成纳米晶堆积结构ZSM-5微球,并采用XRD、FT-IR、SEM、TEM和N2吸附-脱附手段对其进行结构表征,考察了其对2-甲基萘(2-MN)与甲醇烷基化合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)反应的催化性能。结果表明,所合成样品是由若干纳米晶堆积而成的高度晶化的ZSM-5分子筛,在合成2,6-DMN反应中显示出较高的催化活性和选择性,2-MN转化率最高可达39.2%,反应至8h时,2,6-DMN产率为7.1%,2,6-/2,7-DMN摩尔比可达1.9,主要归结于其较多的酸量和较弱的酸强度。

煤热解与甲烷蒸汽重整耦合过程焦油在碳基镍催化剂上的原位催化提质

本研究采用Ni/KD-9催化剂,对CP-SRM过程焦油进行原位催化提质研究。结果表明,在650℃热解温度下,CPSRM在5Ni/KD-9催化作用下的焦油产率为24.4%,略低于不进行催化提质的焦油产率,而轻质焦油产率(18.9%)是未提质时的1.4倍。相比未提质焦油,用5Ni/KD-9提质后焦油中的C_(2)、C_(3)和C_(4)烷基取代苯含量分别增加0.5、0.6和4.0倍;酚和萘的含量也明显提高。采用同位素示踪方法结合典型组分质谱图,探究了催化提质过程的反应机理。结果表明,5Ni/KD-9可以同时催化焦油裂解和甲烷蒸汽重整(SRM),SRM过程产生的小分子自由基,如·CH_(x),·H和·OH可以与焦油裂解产生的自由基结合,从而避免焦油的过度裂解。

双电离源飞行时间质谱用于峰峰煤原位热解挥发分的表征

利用自行搭建的原位热解-双电离源-飞行时间质谱(Py-EI/PI-TOFMS)对河北峰峰(FF)煤的热解行为,特别是含杂原子化合物的逸出特性进行研究。通过半定量分析获得产物的相对含量,通过对选定产物信号进行扫描获得其离子流强度随温度的变化曲线,同时利用电子轰击分析了H_(2)O、CO、CO_(2)、H_(2)和CH_(4)五种小分子气体产物的逸出规律。结果表明,该原位热解-飞行时间质谱系统很好地实现了煤热解过程中初级产物的原位检测与表征。对占检测到的挥发分约70%的质荷比小于240的热解产物的相对含量分布进行分析发现,烃类产物以1至3环芳烃为主;酚类化合物以含1至3个苯环的酚为主,其中,含3个苯环的酚类化合物含量明显高于含1至2个苯环的;含相同烷基取代基的酚类化合物的最大逸出温度随苯环数的增加向低温移动。热解挥发分中含氮/硫化合物的相对含量均小于1.0%,硫杂环化合物的含量高于吡咯/吡啶类化合物。