硼对铁焦微观结构的影响

为探究硼原子对铁物种在焦炭分子骨架中的分布和价态组成的影响及对铁焦微观结构和强度的促进机理,以添加不同质量分数的硼酸制备的复合铁焦为研究对象,通过光学显微镜、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪等仪器,对比分析了硼添加前后铁焦微晶结构、光学组织、气孔结构和显微强度的变化。结果表明:在硼添加量为0.2%时,所制备的铁焦的Mf+Mm+Mc+Fi结构的含量达到最大,为68.25%,各向同性结构的含量降低,光学组织指数(OTI)和显微强度(MSI)均达到最大,分别为138和49.3,气孔率下降到59%,孔壁厚度增大到20μm;而随着硼添加量的进一步增大,铁焦的OTI和MSI均呈现下降趋势,气孔率上升,孔壁厚度减小。添加适量的硼后,硼原子以层间插入物进入铁焦石墨晶格,从而导致铁焦的稠环增大,中等尺寸各相异性结构含量增加,可促进热解成焦过程中类似粗粒镶嵌等强度较高的显微组织的形成,增大铁焦的壁厚。并且,硼原子对铁焦骨架的掺杂所形成的BC3结构使得铁焦微晶的石墨化程度增强,从而有助于改善铁焦的显微结构强度,有利于增强其稳定性。

基于分子模拟技术煤焦分子模型构建（英文）

煤、焦是过程工业的重要原料。因此,有必要深入了解煤、焦分子结构以揭示其反应性。采用Materials Studio 7.0软件,从分子层次研究煤、焦的分子结构。根据已报道的文献,构建煤、焦的初始结构;基于分子力学原理对这些结构进行优化,使得模型物性与煤、焦物性相符;基于退火模拟算法对模型进行优化,从而使得模型密度、元素分析数据与真实值吻合;基于能量最小化原理,对煤、焦模型再次优化,从而获得其稳定、真实的分子构型。由计算结果发现,模型的估算密度、元素组成与已报道一致,说明构建的模型是有效、合理的;在模型优化过程中,相对于其他能量而言,库伦能和范德华能起着重要的作用。因此可以推断在煤、焦热加工过程中,弱键占据主要地位。另外,本文采用分子模拟技术构建煤、焦模型的方法对于构建其他复杂大分子结构有着重要的借鉴作用。

冷冻预处理对神府长焰煤萃取率的影响及机理研究

以神府长焰煤为研究对象,对其进行冷冻预处理,然后利用四氢呋喃对煤样进行索氏萃取,研究冷冻预处理的温度和时间对煤样萃取率的影响规律,获得冷冻预处理提高煤样萃取率的最优实验条件。通过分析冷冻预处理前后煤样的孔结构、表面形貌、萃取物的红外光谱和X射线光电子能谱,提出冷冻预处理提高煤样萃取率的机理。结果表明:冷冻预处理提高了煤样的萃取率,最优实验条件为温度-80℃、时间12h;在最优实验条件下,煤样的四氢呋喃萃取率由6.16%增加到7.67%,增加了24.68%;孔结构分析结果表明,与原煤相比,冷冻预处理后煤样的孔容、孔径和比表面积均增加,其中比表面积由6.77m^(2)/g增加至7.21m^(2)/g,增加了6.50%,孔容由0.011 mL/g增加至0.013mL/g,增加了18.18%,孔径由7.30nm增加到7.32nm,增加了0.27%;扫描电镜实验结果表明,与原煤相比,冷冻预处理后样品的表面粗糙度增加;红外光谱及X射线光电子能谱分析结果表明,冷冻预处理增加了萃取物中脂肪烃的含量,含C=C,C=O及C—O键的化合物含量减少。冷冻预处理提高煤样萃取率的机理为:冷冻预处理增大了煤样的孔容,对其进行溶剂萃取,有利于大分子骨架缝隙中独立存在的脂肪族低分子化合物的溶出。

Py-GC-MS分析神华煤热解产物煤焦油组成

利用热裂解-气相色谱-质谱联用(Py-GC-MS)研究了神华煤在不同热解温度(600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃)下煤焦油组分释放规律,通过快速热解消除热解升温速率带来的影响。研究结果表明,苯及其衍生物的相对含量随热解温度的升高呈现递增趋势。随着热解温度的升高,裂解加剧,侧链较小、较稳定的芳烃也开始裂解,所以芳烃趋于以简单烷基取代芳烃为主。酚类含氧化合物的相对含量随热解温度的升高先增大后减小,在800℃出现最大值,其值为质量分数37.15%。

三种不同变质程度煤的快速热解特性研究

为了研究不同变质程度煤快速热解产物的特性,利用热重分析仪、热裂解-气相色谱-质谱(Py-GC-MS)在线联用技术及傅里叶红外光谱(FT-IR)研究了不同变质程度煤快速热解气相产物分布及固体产物焦炭中含氧官能团的变化规律。结果表明,三种不同变质程度煤热解过程中,不黏煤总失重量最大;热解焦油中脂肪烃含量最高的是不黏煤热解焦油(摩尔分数11%),芳香烃含量最高的是肥煤热解焦油(摩尔分数73%),含氧化合物含量最高的是气煤热解焦油(摩尔分数31%);综合FT-IR及Py-GC-MS结果可知,煤中羟基热解生成CO_(2)气体,甲基和亚甲基热解生成轻质烃类。

微波处理时间对电化学电容器用活性炭性能的影响(英文)

采用微波对氢氧化钾活化石油焦制备的活性炭进行处理,考察了微波处理时间对活性炭的孔结构、表面(官能团)性质和电化学电容器中活性炭电化学性能的影响。结果表明:微波处理后活性炭的比容和内阻随着其比表面积和总孔容的降低而变小。和采用常规加热方式在1073K下处理1h所得活性炭相比,在700W功率下仅处理7min所得活性炭的孔结构就具有较高的大/中孔的孔容比和较高的羰基含量;该活性炭用作电化学电容器的电极时,具有较高的能量密度和较高的能量保持率。显然,微波处理是制备电化学电容器用活性炭的一种简单而有效的方法。

双电层电容器中单/双面涂覆电极的电化学性能比较

以KOH为活化剂,采用微波加热石油焦一步法制备了微孔活性炭。采用循环伏安和恒流放电法研究了双电层电容器中单面和双面涂覆的活性炭电极电化学性能。活性炭的亚甲基蓝吸附值为247.8mg·g–1,N2吸/脱附结果表明,活性炭比表面积为1037m2·g–1,微孔孔容为0.54m3·g–1。结果表明,1000次循环后,双面涂覆电极的比容、比容保持率和两电极电容器的能量密度保持率分别为227.3F·g–1、96.6%和97.4%均高于单面涂覆电极;而双面涂覆电极的内阻仅为0.42Ω,小于单面涂覆电极的内阻。

碳酸钠对焦炭深部溶损的影响

对吸附碳酸钠后的焦炭与二氧化碳间的深部溶损反应进行了研究,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对焦炭中所吸附碳酸钠的存在形式进行了分析。结果表明,碳酸钠在焦炭中经高温处理后以Na2O的形式附着于焦炭中,并在焦炭与CO2的反应过程中起促进作用。随着碳酸钠吸附浓度的增加,其促进作用增强,焦炭的表面反应越加剧烈,深层反应曲线的斜率逐渐增大,焦炭由表及里逐渐剥蚀,块度逐渐变小。

玉米基燃料乙醇工艺节能减排系统集成设计

针对玉米基燃料乙醇工艺进行节能减排系统集成设计,具体实施步骤:综合利用Aspen Plus及Excel软件中的Aspen Simulation Workbook模块,研究原料水的进料量、精馏塔的回流比等对换热器能耗的影响规律。基于能耗最优及不影响乙醇产品产量,将精馏塔的回流比由原工艺的2.3优化为1.7,原料水由原工艺的40 915 kg/h优化为8 000 kg/h。新工艺比原工艺节约能量33 082 k J/s,节约水资源32 915 kg/h。原工艺CO_(2)流股中CO_(2)的排放量为34 022 kg/h,本设计在CO_(2)排放管道处加一个乙醇胺吸收塔,可吸收99.58%的CO_(2),具有明显的减排效果。