干馏终温对油砂半焦表面特性的影响

利用氮气等温吸附脱附法和电镜扫描研究了印尼油砂干馏热解过程中半焦表面特性的变化,并利用分形维数来定量描述半焦表面形态的复杂程度。结果表明,半焦BET比表面积与孔容积随干馏终温的变化趋势相近,均呈现先增大后减小的趋势。通过FHH方程回归得到的分形维数能够较好地反映半焦内部孔隙结构的分形特性,挥发分的吸出、塑性变形、气体产物的逸出以及油蒸汽的再凝结造成的闭孔效应的多种作用的交替影响,使分形维数在不同的温度区间有不同的变化趋势。电镜扫描能够直观地观察到半焦表面的孔结构特征,利用Matlab编程分析电镜图片得到的盒子维数与氮吸附数据拟合得到的FHH分形维数变化趋势基本一致。     

油页岩半焦与锯末混烧过程孔隙结构变化研究

利用氮等温吸附脱附法研究了燃烧过程对油页岩半焦和锯末混合物表面孔隙结构特性的影响,并应用分形维数来定量描述混合物表面形态的复杂程度。结果表明:混合物各个孔径范围内的孔体积较半焦明显减少,在失水段尤为明显,燃烧前期表面孔隙以中微孔为主,后期以中大孔和大孔为主;混合物的中微孔结构在挥发分燃烧阶段得到充分发展,比表面积在显著增大,对反应进程具有促进作用。通过FHH方程线性回归得到的分形维数反映出混合物内部孔隙的立体化程度比半焦更高,燃烧阶段化学反应及力学作用的交替影响,引起分形维数随温度而变化。     

生物质颗粒孔隙结构在热解过程中的变化

利用氮气等温吸附/脱附法（-196℃）和扫描电镜（SEM）等研究了热解过程中生物质颗粒孔隙结构的演化规律,并用分形维数来描述焦颗粒内部孔隙表面形态的复杂程度。结果表明,热解温度对生物质焦的孔结构和表面形态有显著影响。热解过程中孔网络结构在发生演变,孔的形状发生了一定变化,且孔径有先变小后变大的趋势。高温导致焦颗粒发生塑性变形,使得孔隙扩大和孔表面更加光滑。随着温度的升高,生物质焦的BET比表面积先增大后减小,500℃以前,孔容积的变化规律与比表面积相近。通过分形FHH方程回归得到的分形维数能较好地表征颗粒内部孔隙表面的分形特征。其分形特征与热解温度密切相关,分形维数的变化与BET比表面积有一定关联。     

煤拔头中低温快速热解烟煤半焦的孔隙结构

利用喷动载流床模拟煤拔头工艺,在550, 650, 750和850℃热解温度下对大同烟煤进行热解得到拔头半焦. 采用氮吸附法对该烟煤及其半焦的孔隙结构进行了研究. 结果表明,拔头半焦的孔隙发达度都弱于原煤;由低到高4个热解温度下挥发分析出率(Y)依次为7.89%, 21.79%, 22.12%, 39.33%,中孔尺寸随Y增加而减小,微孔和大孔尺寸及总孔体积和总孔比表面积基本随Y增加而增加;550℃时挥发分的析出对孔隙结构的发展无明显有利影响. 从原煤到半焦(热解温度由低到高),样品满足BET吸附等温式的相对压力范围依次为0.101~0.351, 0.093~0.201, 0.072~0.152, 0.032~0.053, 0.058~0.108,BET比表面积与NLDFT总孔比表面积变化趋势一致.     

配煤对气化焦孔隙结构及分形特征的影响

依据不同配比的焦煤、焦煤洗中煤和神木长焰煤配煤制备气化焦,利用低温氮气吸附法、压汞法和扫描电镜分析焦炭孔隙结构的变化规律,使用FHH模型在p/p0为0～0.5和0.5～0.9的相对压力下分别计算两个分形维数D_1和D_2,分析了配煤对焦炭孔隙分形特征的影响。结果表明:焦炭的微孔孔径主要分布在0.5nm～1.0nm之间,中孔孔径主要分布在2.0nm～12.0nm之间。随配煤灰分的增加,配煤灰分对焦炭孔隙的形成既有促进作用又有阻碍作用,焦炭中微孔的孔径分布呈现向孔径更大位置移动的趋势,微孔和中孔数量先增加后减少,与焦炭比表面积和孔体积变化规律一致,焦炭大孔数量先增加后略微减少;焦炭孔隙有两种分形特征D_1和D_2,D_1反映孔隙表面的粗糙度,配煤灰分增高导致更多的矿物质在高温分解成球形颗粒析出在孔隙表面,从而使得D_1增大;D_2和焦炭孔体积变化规律相似,随着配煤灰分的增高,焦炭孔隙内部复杂程度先增高后减小,D_2先增大后减小。     

Ru/Al2O3催化剂表面分形分析

利用静态氮吸附仪在-196.15 ℃液氮气氛中,测定Ru/Al2O3催化剂的比表面积以及孔结构参数,研究了催化剂的孔容-孔径分布和吸附-脱附等温线。基于FHH多层吸附模型,利用全吸附数据计算出Ru/Al2O3催化剂的表面分形维数。结果表明,3种Ru/Al2O3催化剂的表面分形维数均约2.4,分形维数与比表面积和总孔体积无直接关联。     

化学改性对半焦吸附性能影响

半焦具有固定碳含量高、反应性好、孔隙发达等特点,是一种良好的吸附剂,其表面含有大量含氧官能团,易被修饰,通常用作吸附剂或催化剂,经过改性的半焦可以产生更多的孔隙,具有更好的吸附能力。为了研究化学改性对半焦吸附性能的影响,以神木气体热载体立式热解炉生产的半焦为原料,采用酸、碱等不同改性处理方式对其进行改性。通过FTIR、SEM、氮气吸附等方法研究了酸、碱对半焦的孔结构、形貌、比表面积以及脱灰率和吸附性能的影响。结果表明:半焦经过处理后灰分降低,酸碱联合处理脱灰率高达89.5%。酸改性后的半焦其羧酸、酚类等表面酸性含氧基团的数目增加,比表面积、孔容、孔径以及对亚甲基蓝和碘值的吸附量均有所降低。而碱改性后的半焦比表面积、孔容、孔径以及对亚甲基蓝和碘值的吸附量均增加,表面微孔数量增多,微孔比表面积和微孔孔容分别为0.009 7 m~2/g、35.519 4 cm~3/g,对亚甲基蓝和碘值的吸附量为1.05、714.11 mg/g,表现出良好的吸附性能。不同改性处理条件下,半焦吸附性能的高低分别为:碱处理半焦原半焦酸碱联合处理半焦酸处理半焦。     

不同秸秆生物炭的孔隙结构及其差异

基于低温氮气吸附的研究方法,对水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭进行了孔结构研究,用BET方程、BJH方程和t-plot方法分别计算得到生物炭的比表面积、孔径分布和微孔数据,利用FHH模型计算了孔隙分形维数。研究表明：不同温度不同材料都对生物炭的孔结构有较大影响,随着热解温度的升高水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭的BET比表面积和总孔容呈先增加后降低的趋势,而玉米秸秆生物炭的孔隙度随着热解温度升高持续增加;3种秸秆生物炭的孔径分布均以中孔为主,孔隙内部以Ⅱ型孔为主;水稻秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆制备的生物炭都具有很好的分形特征,分形维数(D)分别为2.545 4~2.669 3、2.629 7~2.689 5、2.577 3~2.597 2,表明这3种生物炭孔隙结构比较复杂,非均质性强,其中水稻秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭均在500 ℃条件下有较高的分形维数,分别是2.669 3和2.597 2,玉米秸秆生物炭则在700 ℃条件下有较高的分形维数,为2.689 5。     

高温干燥对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

利用卧式固定床实验炉制得不同温度下干燥处理的煤样,采用低温氮吸附法测试煤样的比表面积、孔体积和孔径分布等孔隙特征参数,使用复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水量,探索了高温干燥处理后褐煤孔隙结构的演变与其复吸特性之间的关联规律。结果表明：褐煤原煤及不同干燥温度(600~800℃)下半焦的等温吸附曲线均属于第Ⅱ类吸附等温线,褐煤原煤、600℃和700℃干燥半焦的吸附回线均属于L1型,800℃干燥半焦的吸附回线有从L1型转变为L2型的趋势;随着干燥温度的增加,干燥半焦的比表面积先增大后减小,介孔峰值的孔径微分同样先增大后减小,而大孔孔径微分基本保持不变;分形维数D₁和D₂呈相反的变化趋势,且D₂>D₁;不同干燥程度半焦的复吸曲线变化趋势相同,且平衡含水量随着干燥温度的升高而减小;半焦复吸特性与孔隙结构有关,平衡含水率与其孔容积之间呈较好的线性关系。     

高温干燥对褐煤孔隙结构及水分复吸的影响

利用卧式固定床实验炉制得不同温度下干燥处理的煤样,采用低温氮吸附法测试煤样的比表面积、孔体积和孔径分布等孔隙特征参数,使用复吸实验装置测定不同干燥程度褐煤煤样的平衡含水量,探索了高温干燥处理后褐煤孔隙结构的演变与其复吸特性之间的关联规律。结果表明:褐煤原煤及不同干燥温度(600～800℃)下半焦的等温吸附曲线均属于第Ⅱ类吸附等温线,褐煤原煤、600℃和700℃干燥半焦的吸附回线均属于L1型,800℃干燥半焦的吸附回线有从L1型转变为L2型的趋势;随着干燥温度的增加,干燥半焦的比表面积先增大后减小,介孔峰值的孔径微分同样先增大后减小,而大孔孔径微分基本保持不变;分形维数D1和D2呈相反的变化趋势,且D2D1;不同干燥程度半焦的复吸曲线变化趋势相同,且平衡含水量随着干燥温度的升高而减小;半焦复吸特性与孔隙结构有关,平衡含水率与其孔容积之间呈较好的线性关系。     

神木煤显微组分热解半焦CO_2活化特性研究

通过对神木煤显微组分不同温度下（500℃,700℃）热解得到的半焦和半焦CO2活化特性进行研究,发现富惰质组半焦比表面积和孔隙结构明显优于富镜质组半焦;热解半焦均存在较宽泛的中孔、大孔,从500℃到700℃,富镜质组半焦生成的微孔多于富惰质组半焦。在实验条件下,500℃和700℃的半焦CO2活化性能均是富镜质组〉原煤〉富惰质组。热解从500℃提高到700℃,富镜质组半焦的CO2反应活性明显提高。惰质组的结构疏松,在活化过程中容易造成孔壁塌陷,形成大孔,从而导致富惰质组半焦比表面积减小。     

褐煤与石莼共热解制备活性炭及其吸附性能

将褐煤与石莼的混合物进行低温共热解,再将三相产物中的半焦通过KOH活化制备高性能活性炭材料,并探究活化工艺对活性炭吸附性能的影响。结果表明:褐煤中掺混质量分数为30%的石莼,为共热解最佳掺混比,并可共热解得到半焦。最佳工艺条件为:碱炭质量比3.0∶1、活化时间60min、活化温度800℃,此条件下活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值均达到最大值,分别为1 701.64mg/g和699.61mg/g,吸附性能最优。活性炭的BET比表面积高达1 519.318 3m~2/g,微孔比表面积为1 240.491 3m~2/g,微孔结构发达,微孔孔径主要集中在0.4nm～1.2nm。FTIR检测结果表明,活性炭的表面官能团减少,—OH含量较高。SEM分析结果表明,活性炭表面十分粗糙,存在大量孔结构。     

钢渣基高反应性焦炭气孔结构的溶损演化行为

在工业配合煤中添加1%钢渣制备高反应性焦炭,采用低温氮气吸附法分析高反应性焦炭（HRC）和普通焦炭（BC）在1100℃下溶损不同比率碳素（5%~50%）后焦炭的气孔结构,并结合分形理论研究焦炭溶损反应过程中孔结构的演化特性。结果表明,随着碳素的溶损,HRC的吸脱附曲线的变化幅度比BC的大,吸附等温线由Ⅰ型向Ⅱ型的转变较晚;焦炭的比表面积和微孔孔容随碳素的溶损先增大后减小、总孔容逐渐增大,而HRC的比表面积增率（ΔS _BET /Δx）比BC的大,孔径分布也相对较宽;HRC的分形维数D ₁和D ₂随碳素溶损而变化趋势与BC的有较大差异。这说明高反应性焦炭中的钢渣通过增加了焦炭表面上活性点影响焦炭溶损过程中气孔结构的演化行为。     

燃烧过程中石油焦表面形态的变化

用氮气等温吸附/脱附法对石油焦燃烧过程中表面形态的变化进行了分析.通过BET法和t-plot法对不同燃尽率的石油焦进行了比表面积和孔容积的测定.结果表明,石油焦燃烧过程中孔隙结构变得发达,比表面积和孔容积较原样明显增大且变化趋势基本一致.验证了石油焦燃烧具有分形动力学的行为特征,用FHH模型求得燃烧中表面分形维数值接近3,表明燃烧反应是在空间网格结构的内、外部同时发生的;同时发现,石油焦表面分形维数与比表面积和孔容积在变化趋势上存在明显差异.     

热解条件对淮南煤焦孔隙结构的影响

用N2等温吸附(77 K)法考察了热解条件对淮南煤焦孔隙结构的影响.测量了淮南原煤、淮南快焦和淮南慢焦的BET比表面积,并由BJH模型计算得到了孔容积、平均孔径及孔径分布.结果表明,快速热解和慢速热解都可以使煤孔隙结构发达,加速孔的生成和发展,且热解温度越高,趋势越明显,但慢速热解对煤焦孔隙结构的影响更加显著.应用分形维数的概念,结合吸附/脱附曲线得到了煤焦的分形维数,结果表明快速热解和慢速热解都可以增加煤焦的分形维数.     

糖液脱色颗粒活性炭的制备及其孔隙结构

采用正交实验,以宁夏灵武不黏煤、贵州贫煤和蔗渣焦为原料,添加一定量的添加剂,通过水蒸气活化法制得糖液脱色颗粒活性炭.最佳实验条件是,宁夏灵武不黏煤与贵州贫煤的质量比8∶2,外加煤总量20%的蔗渣焦、8%的聚磷酸铵和1%的磷酸钠,炭化温度550℃,活化温度930℃,烧失率70%.在上述条件下,制得的活性炭焦糖脱色率为97.1%,微孔孔容为0.37cm~3/g,中孔孔容为0.28cm~3/g,2.6nm~4.8nm内的孔容为0.06 8cm~3/g,平均孔径为2.81nm.孔径分析表明,微孔结构不利于吸附糖液中的色素物质,中孔结构有利于脱色性能的提高,2.6nm~4.8nm内的孔容对脱色有显著影响.     

淮南煤焦颗粒内部孔隙结构在燃烧过程中的变化

用氮气等温吸附/脱附（77 K）方法测量了淮南低变质煤及其在850℃条件下燃烧得到半焦的内部孔隙结构.通过分析得到有关煤焦颗粒内部孔隙结构的参数及其与燃尽率之间的关系.由吸附/脱附曲线判断煤焦孔洞的形状呈多样性.结合吸附理论,认为分形BET和分形Freundlich方程回归得到的分形维数分别表征颗粒内部大中孔表面分形维数和微孔体积分形维数.发现在燃烧过程中煤焦的表面分形维数及体积分形维数具有不同的变化趋势.     

煤炭地下气化过程中半焦孔隙结构的变化规律

在煤炭地下气化过程中,热解反应生成的半焦孔隙结构性质是影响气化过程的重要因素.对大雁褐煤、协庄烟煤、昔阳无烟煤及其热解半焦的比表面积、孔容积和孔径进行了测定,总结出了不同煤种、不同热解温度和不同热解气氛下半焦孔隙结构变化的规律.结果表明,半焦的表面结构特性受热解温度和热解气氛双方面的影响,改变热解终温或气氛,孔径分布特征变化幅度不大.     

热解条件对白音华褐煤半焦孔隙结构的影响

以内蒙古白音华褐煤为研究对象,在管式炉中进行了低温热解实验,考察了低温干馏后原煤和固体产物半焦的结构组成变化,分析了干馏条件对固体产物半焦孔隙结构的影响规律.对原煤和不同干馏条件下半焦的吸附/脱附等温曲线的分析结果表明,半焦具有较宽的孔隙分布,而且中孔和微孔占据了很大的比例;对半焦的孔隙特性参数的测定结果表明,干馏终温和保温时间对半焦的比表面积、孔容积和平均孔径都具有较大的影响.     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响。固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除。快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH_3。分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分解;通过气化半焦和脱矿物质气化半焦为热载体研究发现,气化半焦为热载体时,高比表面积和孔结构可延长在其表面停留时间,对焦油氮分解起主要作用。