准东煤燃烧过程中钠迁移转化机制研究进展

近年来,中国西部准噶尔盆地发现的大量低阶准东煤田引起广泛关注。准东煤田是中国目前发现的最大整装煤田,已探明储量3 900多亿t,足够供应中国近100 a的煤炭消耗。准东煤具有低灰、低硫、反应活性好、储量大、易开采等特点,是未来煤化工、火力发电的优质燃料。然而准东煤中含有大量碱金属钠,钠在燃烧过程中极易挥发,致使锅炉受热面极易发生沾污、结渣等问题,特别是氯化钠和硫酸钠的迁移会引起一系列灰相关的问题,严重制约了准东煤的大规模、高效清洁利用。综述了准东煤的分布及煤质特征,以及钠的赋存形态及测量方法,详细探讨了钠的内部、外部转化机理,以及煤中无机元素如硅铝酸盐、氯、钙、钾等对钠转化的影响,总结了反应条件如温度、压力、反应气氛、颗粒尺度、添加剂对钠迁移特性的影响。尽管已进行了试验、热平衡计算、模拟等多项研究,但准东煤碱金属释放及迁移引起的灰相关问题仍未从根本上得到解决,对其原因的了解还不够全面,重点回顾研究进展,揭示其形成原因。

水力空化场对水解离过程中羟基自由基的影响

水力空化对化学反应的强化作用取决于空化引发自由基的数量,自由基越多空化效果越好。以甲基紫溶液(MV)作为羟基自由基的捕捉剂,利用紫外-可见分光光度法测量水力空化过程中释放的·OH自由基产生量。考察了反应终温、物料加入量和反应时间对水力空化过程中·OH自由基产生量的影响,得出有利于空化发生以及提高空化作用强度的适宜操作条件。

淖毛湖次烟煤的热溶及热溶物的催化加氢转化

采用等体积甲醇/甲苯混合溶剂对淖毛湖次烟煤(NMH)进行热溶得到热溶物和热溶残渣(RTD),利用Co/C@N-700催化剂催化320℃热溶物(SP320)加氢转化得到CSP320。利用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)分析了SP320催化加氢前后的组成和结构特征,利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重以及固体~(13)C核磁共振(~(13)C NMR)分析了NMH和RTD的热解反应性和结构特征。热溶物收率随温度升高而增加,320℃达到最大值(36.46%)。GC/MS分析表明,烷烃、芳烃和酚类是SP320中的主要族组分,相对含量分别为45.45%、18.03%和24.75%;经催化加氢后芳烃和酚类相对含量分别降低至3.86%和13.6%,烷烃和醇类含量分别提高至66.99%和9.36%,其中,环烷烃由8种增加至24种,这说明Co/C@N-700对SP320中芳烃和酚类加氢转化具有较高活性。与NMH相比,RTD具有较高的热稳定性,骨架结构中芳香碳含量较高,而羰基碳含量较低;RTD的FT-IR谱图中O-H、-CH_2~-、C=O以及C-O-C对应的吸收峰强度显著减弱,芳香C=C的吸收峰强度明显增强。

Co/Al2O3催化褐煤衍生模型化合物的加氢脱氧制单体烃类化合物

以钴铝类水滑石(CoAl-LDH)为前驱体,经焙烧和氢气还原制备了Co/Al2O3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征手段研究了前驱体及催化剂的理化性质。以2-萘基醚为褐煤模型化合物,考察了Co/Al2O3催化其加氢脱氧制单体烃的性能。结果表明,Co/Al2O3-700催化剂具有最高的加氢脱氧活性,在温度250℃和氢气压力2 MPa反应条件下,反应90 min时2-萘基醚完全转化为单体烃(十氢化萘和四氢化萘)。2-萘基醚先加氢生成6,6′-氧代二(1,2,3,4-四氢萘),然后断裂C−O键生成四氢化萘和5,6,7,8-四氢-2-萘酚是主要反应路径。此外,Co/Al2O3-700对褐煤衍生苄醚和苯醚模型化合物加氢脱氧同样具有很高的催化活性。

双金属催化剂对煤焦油模型化合物催化裂解行为的影响

以Al_2O_3为载体,Ce、Co和Fe为助剂,采用机械化学法制备了4种镍基催化剂,对其进行了XRD、H_2-TPR、BET、NH_3-TPD等表征。当载气流量为50 ml·min^(-1),裂解温度为750℃时,在固定床反应器中考察了各催化剂对煤焦油模型化合物甲苯+芘裂解行为的影响。结果表明:4种催化剂均为介孔催化剂,且双金属催化剂的介孔有序度更高;催化剂中活性组分Ni主要以尖晶石NiAl_2O_4的形式存在;添加Fe助剂后,催化剂的酸强度较Ni/Al_2O_3增加,添加Ce和Co时则相反。评价实验表明,助剂对重质组分芘的裂解率影响较小,约为67%,然而Ce和Co对催化剂的抗积炭性能有利,其析碳分别较无助剂时降低28.8%和18.0%。