升温速率对褐煤热碎性的影响

在公斤级回转窑中利用在线测温装置研究了快/慢速升温速率对褐煤热碎特性的影响.结果表明:随着预设温度从300℃升高到600℃,快速升温呈两阶段,一、二阶段平均升温速率分别为22.75~156.00℃/min和3.70~8.66℃/min,总碎裂率由78.23%升至95.74%,粉化率由9.28%升至25.76%;而慢速升温的平均升温速率为1.00~1.59℃/min,呈一阶段升温,总碎裂率由70.40%升至95.68%,粉化率由6.97%升至15.63%.2种升温方式下褐煤碎裂程度逐步接近,但快速升温促使褐煤粉化程度加剧.结合对快速和慢速升温过程褐煤孔隙结构及表观形貌的分析,明确了升温速率对影响褐煤热碎的内在诱因如水汽行为、挥发分析出和孔结构破坏等具有激化作用,基于此建立了热提质过程回转窑快速升温褐煤热碎描述模型.     

活性炭孔径分布对吸附CH_4性能的影响

为了分离和浓缩煤矿瓦斯中的CH_4,以太西无烟煤为原料、水蒸气为活化介质,研究了在添加剂作用下工艺条件对活性炭孔隙结构及吸附CH_4性能的影响.实验结果表明:影响CH_4吸附量的关键因素是0.6~0.8nm孔的孔容大小,无论工艺条件如何变化,只要能提高该范围的孔容积,活性炭的CH_4吸附量也随之增大.添加NH_4Cl和KNO3时,活化程度(烧失率)、炭化终温、炭化升温速率、活化温度等工艺条件对活性炭的微孔率影响不大,微孔率均在91%左右,但对微孔分布有明显影响,NH_4Cl和KNO3的添加有利于小微孔的生成,特别是有利于孔径0.6~0.8nm孔隙的形成,能有效提高活性炭CH_4吸附量的增大.活性炭的烧失率过低或过高都不利于0.6~0.8nm孔隙的形成,适宜的烧失率为30%~40%;较高的炭化升温速率不利于0.6~0.8nm之间孔容积的提高,适宜的炭化升温速率为3~5℃/min;过低或过高的炭化终温不利于0.6~0.8nm之间孔容积的提高,适宜的炭化终温为650℃;总体来说,活化温度的影响相对较小,适宜的活化温度为880℃.在最优条件下制备的活性炭CH_4吸附量达到24.31mL/g.     

微波椰壳活性炭制作过程中的热分析研究

以椰壳炭为原料,水为活化剂,利用同步热重/差热分析仪(TG/DTA)对椰壳炭活化的机理、反应热效应以及微波辐照对微波椰壳活性炭制备的影响进行了探讨。结果表明:在40℃/min升温条件下,不同的椰壳炭都有一个吸热脱水失重阶段。浸渍后失重速率、活化点以及相应放热温度区间也随着增加。椰壳炭浸渍时间为48 h,在390~998℃失重达到32.048%,放热温度区间为153.62~855℃,放热效应有利于水蒸气与炭在800~900℃高温下的吸热活化反应,同时微波辐照能使水-椰壳炭迅速达到活化反应温度。当活化时间为3~5 min,水蒸气流量为3.5~5.5 mL/min时,微波椰壳活性炭的碘吸附值达到1 031 mg/g,亚甲基蓝吸附值达到10mL.0.1/g。研究结果为微波椰壳活性炭的制备提供了理论依据。     

脱硫橡胶沥青试验研究

针对橡胶沥青易离析、高粘度等缺点,研究采用脱硫橡胶粉制备脱硫橡胶沥青,利用脱硫橡胶沥青溶胀模型,分析其改性机理,并对制备工艺展开研究,同时与普通橡胶沥青进行对照试验,研究脱硫橡胶沥青的性能。研究结果表明,脱硫橡胶粉比普通橡胶粉更易溶胀于沥青中,且伴有大量的化学结合,形成的脱硫橡胶沥青稳定性高;脱硫橡胶粉的最佳掺量为30%,加工工艺为剪切速率5 000r/min、剪切温度170～180℃、剪切时间60min,发育时间45min;脱硫橡胶沥青较普通橡胶沥青的各项路用性能均有所改善,特别是175℃旋转黏度仅为普通橡胶沥青的1/4～1/3,48h软化点差约为普通橡胶沥青的1/2。     

升温速率对褐煤热碎性的影响

在公斤级回转窑中利用在线测温装置研究了快/慢速升温速率对褐煤热碎特性的影响.结果表明:随着预设温度从300℃升高到600℃,快速升温呈两阶段,一、二阶段平均升温速率分别为22.75～156.00℃/min和3.70～8.66℃/min,总碎裂率由78.23%升至95.74%,粉化率由9.28%升至25.76%;而慢速升温的平均升温速率为1.00～1.59℃/min,呈一阶段升温,总碎裂率由70.40%升至95.68%,粉化率由6.97%升至15.63%.2种升温方式下褐煤碎裂程度逐步接近,但快速升温促使褐煤粉化程度加剧.结合对快速和慢速升温过程褐煤孔隙结构及表观形貌的分析,明确了升温速率对影响褐煤热碎的内在诱因如水汽行为、挥发分析出和孔结构破坏等具有激化作用,基于此建立了热提质过程回转窑快速升温褐煤热碎描述模型.     

不同煤阶煤中温热解半焦微观结构及形貌研究

采制胜利褐煤、神木烟煤及太西无烟煤煤样进行终温为750℃的慢速升温(3~15℃/min)及中快速升温(50~750℃/min)热解;借助X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对3种煤样及其热解半焦的微晶结构及微观形貌进行表征,基于XRD谱图解析获得煤样及半焦样的微晶尺寸L_c和L_a并计算石墨化度g.结果表明:随着煤化程度的增加,煤的石墨化度g,微晶堆积高度Lc和径向尺寸L_a增加,层间距d002降低;随着热解升温速度的提高,褐煤热解半焦石墨化度g增加,烟煤则先增加后降低,而无烟煤表现出先大幅度增加后下降、但下降趋势逐渐变缓;煤焦微晶结构参数受升温速率影响的敏感程度不同,3种煤样煤焦微晶层片大小L_a受到中快速升温的影响较大,在慢速升温过程中变化较小.而层片高度L_c受到升温速率影响程度较小,煤焦微晶单元的内部生长受升温速率尤其是快速升温的影响更大;褐煤慢速中温热解有利于获得反应活性高的产物,无烟煤热解有利于制备高石墨化度的炭素材料,而烟煤的可塑性较高,可通过改变升温速率来获得反应性较好或类石墨化等性质不同的产物.     

高温煤气可再生脱硫剂与脱硫过程

煤气的高温脱硫净化是IGCC和DRI生产的瓶颈,直接影响整个过程的热效率。采用氧化铝负载氧化锰的锰系脱硫剂,具有良好的850℃高温脱硫再生性能。锰系脱硫剂的活性中心是Mn-Al-O尖晶石物相,在850℃高温下可以进行较完全的体相S/O交换反应,得到较好的硫容。实验证明,锰系脱硫剂中,Mn/Al良好的相互作用是脱硫剂可再生的关键,不管是浸渍法制备的脱硫剂还是共沉淀法制备的脱硫剂都可以得到较高硫容。采用共沉淀方法可以很容易得到更高Mn负载量,当Mn含量为46.4%时,其硫容可达到30 g（S）/100 g（脱硫剂）。脱硫实验表明,脱硫反应是快反应过程,使用SO2作为再生气体,可以将脱硫剂再生反应与Clause反应耦合生成单质S,从而实现S的资源化回收。通过造粒后的脱硫剂的活性测试和机械性能测试,该脱硫剂在850℃高温下无论是化学性质还是机械强度性质都是稳定的。     

操作参数对生物质热解液化及焦炭特征的影响

以稻壳为研究对象,在固定床中热解制取液体生物油.实验研究了热解温度、氮气流速和升温速率对热解3种产物分布的影响.在25℃/min的升温速率达到热解终温550℃,氮气流速为150 mL/min工况下液体产率达到最大值49.91%.随着升温速率的增加液体产率升高,焦炭的产率降低.利用热重分析考察了原料的热分解特性.通过X射...     

负载金属球形活性炭吸附苯并噻吩的研究

通过负载不同过渡金属于阳离子交换树脂,再经焙烧及CO2活化,制备负载金属球形活性炭吸附剂,并采用间歇床实验研究制备条件与脱硫条件对吸附剂脱硫性能的影响.结果表明:3类负载金属球形活性炭C-Fe、C-Ni和C-Cu的最佳炭化温度分别为430℃、450℃和440℃;对苯并噻吩的平衡吸附硫容分别为14.33 mg/g、12.97 mg/g和10.22 mg/g;吸附时间为4 h.当剂油质量比分别为0.15、0.17、0.22时,脱硫率达到最大,分别为67%、63%、54%.采用乙醇超声清洗和焙烧的方法,经3次再生处理后,吸附剂脱硫活性显著降低.     

废轮胎回转窑中试热解产物特性

热解反应在中温段（450～650 ℃）进行，油产率可达42.7%～45.0%。对热解油进行了实沸点蒸馏和红外光谱（FT-IR）分析。热解油品质较轻，200 ℃以下轻馏分质量分数高达33%～40%，热解温度的升高有助于增加轻馏分质量分数。在较高热解温度下热解油具有较强的芳香性。热解油FT-IR分析结果体现了芳烃类物质生成的Diels-Alder反应途径。热解炭产率约为39%～44%，并具有高灰分（>12%）和高硫特性。热解炭具有较发达的中、大孔。在550 ℃前，热解炭比表面积随热解温度升高而增大；温度继续升高，比表面积变化不大。热解炭孔容积随热解温度升高而增大，并在550 ℃时达到最大值。在孔径约为50 nm处，热解炭比孔容积具有最大值。     

介孔Ag-HMS分子筛的制备及其吸附脱硫性能研究

在HMS分子筛制备过程中添加过渡金属离子Ag＋,制得新型脱硫吸附剂Ag-HMS分子筛.通过模拟汽油静态吸附实验,考察其对噻吩和二苯并噻吩的吸附性能.研究表明,添加过渡金属离子Ag＋改性的Ag-HMS分子筛的吸附脱硫效果明显优于未改性的HMS分子筛.考察不同的制备条件对分子筛吸附脱硫性能的影响,结果表明,Ag/Si摩尔比0.02,反应温度为40℃,焙烧温度为550℃时,制得Ag-HMS分子筛的燃油吸附脱硫性能最佳.BET、XRD等表征结果表明,Ag-HMS分子筛较好地保持了原有的结晶度,比表面积、总孔容有所减小.     

催化法制备活性半焦及其脱硫性能的研究

为提高活性半焦脱硫剂的硫容并降低其成本,在活性半焦的制备过程中加入3种不同的催化剂,通过SO2吸附、N2吸附、XRD和IR等分析方法对半焦的微晶结构以及活性半焦的硫容、比表面积、孔隙结构和脱硫前后表面官能团的变化进行了测试和表征．结果表明：3种催化剂的加入都有利于减小表征半焦芳香结构层片大小的Lc值;活性半焦的穿透硫容随Lc的减小而增加,随平均孔径的减小而增加;催化法制备的活性半焦的穿透硫容为常规活性半焦穿透硫容的2．4～7．4倍;活性半焦上吸附的SO2主要以Ar—SO3-H的形式存在．     

炭化温度对蜂窝活性炭孔结构和强度的影响

以大同弱粘结性烟煤为主要原料,添加有机成型助剂和水制成塑性泥料,经过挤出成型、炭化、水蒸气活化得到煤基蜂窝活性炭.通过SEM,XRD,低温N.吸附和机械压缩等测试手段,研究了炭化温度对蜂窝半焦和蜂窝活性炭孔隙结构和机械强度的影响规律.实验结果表明:低温炭化得到的煤基蜂窝活性炭比表面积、总孔容和中孔的比例高,抗压强度低;高温炭化得到的煤基蜂窝活性炭比表面积、总孔容和中孔的比例低,而抗压强度较高.经800℃炭化、850℃水蒸气活化6 h,制得的蜂窝活性炭的比表面积为669m2/g,机械强度为13.2 MPa.     

热压成型制备玉米芯基生态炭

以来源丰富、价格低廉的玉米芯为原料,通过炭化和活化（水蒸气为活化剂）制备生态炭。为提高生态炭的收率,炭化前采用热压成型的方法对玉米芯原料进行预处理。通过对成型温度、成型压力、成型时间等工艺参数的研究,得出较佳热压成型条件：成型温度为275~300℃,成型压力为5~15 MPa,成型时间为10 min。研究结果表明,成型工艺参数对总炭化收率的影响程度由大到小依次为：成型温度〉成型压力≈成型时间;热压成型使玉米芯的炭化收率由成型前的18.52%（质量分数）提高到成型后的25.58%;热压成型对生态炭的比表面积影响较小,所制生态炭比表面积为982 m2/g,以微孔为主,微孔率高达97.31%。     

含油污泥制备高比表面积活性炭

以含油污泥为原料,氢氧化钠为活化剂,在氮气保护下,通过室内静态热解炉制备高比表面积活性炭。研究炭化温度、活化升温方式、活化温度、活化时间和碱碳质量比m(NaOH)／m(C)对高比表面活性炭的影响。采用全自动比表面与孔隙度分析仪、钨灯丝环境扫描电子显微镜等测试设备,分别对产品的比表面积与孔径分布、组成及微观形貌进行定性或定量分析。研究结果表明,含油污泥制备高比表面积活性炭的较佳条件为:炭化温度500℃,活化升温方式(c),活化温度800℃,活化时间1h, m(NaOH)／m(C)=2。采用本方法制备的活性炭比表面积大于2000m2/g,平均孔径小于2nm,总孔容大于2cm3/g,性能优于普通活性炭,可作为能源储存介质、电极材料、高效吸附剂的基础材料,为含油污泥的资源化利用提供了一条新途径。     

煤热解沥青炭化程度对KOH活化制备活性炭孔隙结构的影响

以煤热解沥青为原料,采用KOH活化法制备活性炭提高附加值.在不同减压蒸馏终温（VDFT）和不同预炭化温度下得到碳质前驱体,研究碳质前驱体的炭化程度对制备的活性炭孔隙结构的影响.研究表明,碳质前驱体合适的炭化程度,即前驱体中适量的挥发分、H原子、表面官能团以及合适的结构排列,有益于KOH活化.减压蒸馏终温为440℃的多联产煤热解沥青活化得到的活性炭比表面积最大,为2 599 m²/g.减压蒸馏终温为360℃的沥青在400℃下炭化2 h,经KOH活化后可以得到比表面积为2 575 m²/g的高比表面积活性炭,但是需要预炭化处理,工艺相对复杂.     

热提质过程中褐煤的碎裂特性

研究固定床和回转窑工艺的褐煤热碎裂特性.结果表明:固定床工艺中产物碎裂程度随温度及入料粒度增加而增加.当温度为400~700℃、入料粒度为6~13mm时,总碎裂率α为20.43%~36.94%,粉化率β为5.03%~9.24%;入料粒度增为20~25mm,α由25.03%增至80.63%,β为4.35%~5.60%.回转窑工艺中回转速率为褐煤碎裂主要因素,当温度为105~230℃、入料粒度为13~20mm、转速为5r/min时,α为66.67%~78.41%,β为10.26%~14.78%,产物碎裂、粉化程度较高;转速由3r/min增为9r/min,α由57.63%增至75.82%,β为11.05%~11.88%.通过对热提质褐煤的孔隙结构、挥发分含量及表面相貌分析,得到了褐煤热碎裂的复合生成因素:孔隙结构变化、水汽行为、挥发分析出及热加工工艺参数.     

AR沥青的流变性对炭素泡沫材料结构的影响

为探索优质炭素泡沫材料的制备条件,以AR（Aromatic Resin）沥青为原料,高压反应釜自发泡的方法制备泡沫炭基体,然后在1050℃炭化、2500℃石、墨化得到炭素泡沫材料．高温旋转式黏度计测定和评价了AR沥青的流变性能;扫描电镜、偏光显微镜对炭泡沫的孔胞结构进行了表征并与AR沥青的流变性能关联．结果表明,在外加压力为2．0MPa,温度为400～450℃时,AR沥青的黏度较低,对温度的敏感性较小,制得的炭素泡沫材料孔胞分布较窄（380～520μm）,孔径较大（462μm）,孔壁较薄,开孔较多,韧带排列规整,孔壁微裂纹较少,利于制备低密度、高压缩强度和高热导率的炭素泡沫材料．     

热解条件对秸秆热解特性及生物炭产率的影响

为明确秸秆废弃物生物炭制备过程中的热解特性及其与生物炭产率之间的关联,探寻秸秆废弃物制备生物炭的最佳热解条件,以4种不同类型的秸秆废弃物为研究对象,通过热重模拟结合秸秆废弃物的组分特征,考察秸秆废弃物种类、热解终温、升温速率对秸秆废弃物热解特性及生物炭产率的影响.结果表明,4种秸秆废弃物在热解过程中其最大失重量和最大失重速率均出现在热解阶段,最大失重速率排序为:小麦秸秆＞玉米秸秆＞水稻秸秆＞芦苇秸秆,与秸秆自身的纤维素含量相关.统计分析表明,秸秆废弃物种类、升温速率、热解终温、终温保持时间对生物炭产率均有显著影响.热解终温越高、升温速率越大、保留时间越长,生物炭产率越低.热解终温、升温速率对秸秆生物炭产率的影响规律均与热重模拟实验结果相吻合.综合热解特性、生物炭产率统计分析结果及能耗,选定生物炭的最佳制备条件为以10 ℃/min的升温速率升至500 ℃,保持30 min.     

高挥发弱粘结煤与粘结剂的共碳化

研究了山东禹村气煤和焦油沥青(CTP)、氧化石油沥青(OPA)及石油焦的共碳化。CTP和OPA作为粘结剂,石油焦作为改质惰性添加物。研究了粘结剂(及改质惰性添加物)类型、配量、中间处理温度和终温停留时间对共碳化焦炭性质的影响。结果表明,禹村焦的各向同性光学结构通过焦油沥青能改质为细粒镶嵌结构。随配合煤中粘结剂数量增加,焦炭中光学各向异性面和焦炭显微强度增加,焦炭的化学活性降低,420—470℃下停留30分可以增加光学各向异性结构的数量,终温停留适当时间可以增加焦炭的显微强度。