煤基高能量密度燃料的合成及表征

高能量密度燃料是为新型高性能飞行器提供动力保障的关键,其合成及应用研究具有重要的前瞻性和重大战略意义。煤炭是我国的主体能源和重要原料,通过煤直接转化获取的煤基油,充分保留了煤中特有的环状分子化学结构,具有良好的热安定性和较高的能量密度,被认为是高超音速飞行器的优选燃料。以煤直接液化工艺生产的煤液化石脑油馏分为起始原料,通过富集轻质芳烃、化学合成、催化加氢稳定和产物分离提纯等方法制备煤基高能量密度燃料,并对其产物进行分子结构表征和性能评价。结果表明,煤直接液化生产的石脑油馏分是一种优异的催化重整原料,经催化重整富集轻质芳烃后,其轻质芳烃质量分数高达71.05%。Diels-Alder化学合成主产物是由多个封闭环平面组成且具有空间立体构型的二环或三环烃类物质,质量分数为46.18%,因分子内存在较大的张力能,结构紧凑,其拥有更大的密度和体积热值。煤基高能量密度燃料的密度和体积热值分别为0.8990 g/cm3与38.06 MJ/L,均大大超过现行的国内石油基喷气燃料(RP-3和RP-6)、煤基大比重喷气燃料、美国和俄罗斯军用标准。与单一纯物质合成高能量密度燃料(JP-10和T-10)比较,其密度与体积热值偏小。究其原因主要是轻质芳烃的富集度仅为71.05%,需进一步提高其轻质芳烃质量分数。另外,制备的煤基高能量密度燃料种类复杂,其主产物质量分数仅46.18%,下一步可重点调控合成产物的分子构型和纯化分离。     

煤矿地下水库对含不同赋存形态有机物及重金属矿井水净化效果研究

以神东矿区大柳塔煤矿在用的3座地下水库为研究对象，采集了3个进水、4个出水及1个裂隙水水样，通过对采集水样中有机物及其重金属含量测试，分析地下水库岩体对水体中的污染物的去除效果。研究结果表明，大柳塔煤矿地下水库采空区岩体组分中，黏土矿物含量约占35%，有较强的吸附能力。大柳塔煤矿地下水库系统对矿井水有较好的净化效果，出水悬浮物含量低于182mg/L，去除率可达80%～93%，能去除大量的悬浮物|出水COD含量小于35mg/L，去除率可达38%～61%，能去除部分COD|出水TOC含量在7.37～13.28 mg/L之间，去除率为19.1%～46.4%|分析表明颗粒态有机物可随悬浮颗粒物沉降而得到去除，而可溶性有机物可通过黏土矿物的吸附而得到去除。数据显示，进水中Fe和Mn各有99%和84%以上赋存于悬浮颗粒物上，经地下水库处理后，矿井水中Fe的去除率可达68%～100%，Mn的去除率可达75%～99%，表明地下水库针对赋存于悬浮颗粒物上的重金属可起到一定的去除作用。     

低黏二氰胺类离子液体乙烯汽液相平衡研究

从工业废气中回收分离乙烯（C₂H₄）具有重要意义，选用了三种低黏度二氰胺类离子液体，分别测定了293.15~333.15 K下其密度、黏度等物化性质，研究了其对乙烯（C₂H₄）吸收性能。采用非随机（局部）双液体模型（NRTL）关联了三种二元体系溶解度数据，实验值与计算值的平均相对偏差均小于3%。结果表明，低黏度二氰胺类离子液体对C₂H₄气体吸收性能良好，其中阳离子侧链长度增加和羟基功能团引入可增强对C₂H₄溶解度。同时，离子液体1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）经过3次的吸收解吸循环，仍可以保持较好的C₂H₄吸收性能，表明该离子液体循环稳定性好，而1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[Bmim][DCN]）对乙烯吸收量较高，具有作为C₂H₄吸收剂的潜力。     

上流式反应器气液相间传质特性的实验研究

上流式反应器设置在固定床渣油加氢反应器前有利于提高渣油原料适用性，延长装置运行时间。实验研究了上流式反应器气液相间传质，采用五齿柱形氧化铝催化剂模拟工业催化剂颗粒，水溶液模拟渣油，空气模拟氢气，采用无氧水物理吸收和亚硫酸钠化学吸收的方法，测定了在高气液比的条件下上流式反应器床层气液相间传质特性实验。考察了表观气速、表观液速、填料粒径、内构件、催化剂级配和床层高径比对液相体积传质系数和气液相界比表面积的影响规律。实验数据表明，液相体积传质系数随着气、液速的增大而增大；随填料颗粒增大而减小；在床层内安装合适的内构件或增大反应器高径比，能够促进气液相间传质。基于实验数据拟合了适合上流式反应器液相体积传质系数和气液相界比表面积的经验关联式，拟合误差最大分别为12%和24%；表明所建气液相间传质的经验关联式能更好地预测上流式反应器中的气液相间传质特性。     

我国选煤厂弛张筛应用现状研究

介绍了机械式和振动式两种弛张筛的性能特点及其在选煤厂中的应用现状，分析了两种弛张筛的结构和工作原理，比较了两种筛板的安装方式，并结合两种弛张筛在我国选煤厂中实际应用情况，从地基动负荷及功率效率的角度分析了二者间的性能参数。结果表明：机械式弛张筛设备稳定性高，但是耗能较大，相同筛分面积下，安装高度高|振动式弛张筛单位面积消耗功率低，但面积效率和体积效率却要高于机械式。此外，与其他筛分机械相比，两种弛张筛的振动强度和对基础的动负荷都有明显的优势，为广大用户在弛张筛的选择和使用提供了一定的参考依据。     

铬盐无钙焙烧渣加压硫酸浸出

对铬盐无钙焙烧渣进行加压硫酸浸出,考察了硫酸浓度、反应温度、铬酸酐加入量、反应时间、铬渣粒度对铬渣硫酸浸出效果的影响. 结果表明,焙烧渣主要物相组成为：铬铁矿(FeCr2O4)和镁铁矿[Mg(Fe,Al)2O4]等尖晶石类矿物含量为73.11%,赤铁矿(a-氧化铁)为12.42%,钠霞石(NaAlSiO4)为10.02%. 铬高效溶出的最佳工艺条件为：硫酸浓度65%(w),反应温度120℃,铬酸酐加入量为铬渣质量的10%,反应时间2 h,搅拌转速500 r/min,该条件下溶出率可达97.93%. 尾渣以硅物相为主,SiO2含量为80.8%. 浸出过程符合收缩未反应核模型,反应表观活化能为16.38 kJ/mol,反应速率为外扩散和化学反应混合控制.     

钌基碱性电解水制氢催化剂研究进展

碱性电解水具有操作易实现、设备费用低和寿命长的特点,是目前应用最广泛的将可再生资源转化为氢能的技术。但电解水存在能耗高的问题,因此需要高效催化剂提高能量转化效率。钌具有与铂相近的金属-氢键强度,是极具前景的制氢催化剂。综述了近年来钌基催化剂的制备及其碱性电解水制氢反应的最新研究进展。与廉价过渡金属材料相比,钌基催化剂具有优异的电化学活性和稳定性,是一种很有前景的析氢材料。以目前主要研究的钌金属及其合金、钌基磷化物、钌基硫化物、钌基硒化物为代表,分别进行了简要的介绍和评价,最后提出了钌基电催化剂在制氢应用中存在的问题和未来的发展方向。     

钙、镍离子负载方式对烟煤热解-气化特性影响及煤焦结构分析

为研究采用不同负载方式负载钙离子和镍离子后烟煤的热解气相产物分布、焦油组分分布、半焦的碳微晶结构特性,在实验室小型固定床反应器上对酸洗后采用不同负载方式负载钙离子和镍离子的贺西烟煤进行热解实验。通过扫描电镜-能谱分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、静态氮吸附仪等实验设备探索钙、镍离子不同负载方式的煤样热解后煤焦物理、化学结构变化。实验结果显示：由于离子交换法负载的金属是将活性组分与煤的大分子有机结构相结合,而浸渍法则使活性组分进入煤的孔隙中,机械混合只是使活性组分存在于煤颗粒外表面,活性组分存在状态的不同,进而导致热解反应性出现差异变化。H-EX-Ca、H-IM-Ca、H-MM-Ca生成轻质焦油分别为2.15%、2.17%、1.87%,此时轻质焦油（沸点低于360℃）占总焦油的质量分数分别为46.24%、38.96%、29.36%。与负载镍离子相比,采用离子交换和浸渍法负载的钙离子对于重质焦油的催化裂解作用较强。负载的金属离子分布越均匀,煤焦的微晶结构参数（堆垛高度 Lc、微晶尺寸 La及晶层间距dm）变化程度越小,进而阻碍煤焦的石墨化进程,提高煤焦的气化反应性。     

热压脱水对褐煤结构及热解特性的影响

为探究经热压脱水后褐煤的物理、化学结构变化及其热解特性,在小型反应釜上采用热压脱水方法对内蒙古锡林郭勒褐煤进行脱水提质。通过红外光谱(FT-IR)、粒度分析仪、静态氮吸附仪等实验设备探索脱水后煤样的物理、化学结构变化。采用热重天平（TG/DTG）研究了脱水煤样热解和气化反应性的变化情况,并对脱水煤样在最大失重速率区间的动力学参数进行了计算。实验结果显示：温度对于脱水率的影响明显大于压力,而压力对于脱水率的影响主要表现在低温阶段,300 ℃时压力对于脱水率几乎没有影响。温度相同压力较大时,羧基浓度无明显变化,但压力对C-O键的生成起到抑制作用;随着实验温度的升高,C-O键浓度、芳香度先增大后减小。热压脱水煤样的比表面积、总孔体积、平均孔径、粒度都有所降低,但压力对粒度影响较小;微孔和中孔比例增加,大孔比例降低。在压力的挤压作用下褐煤颗粒内部孔隙缩小、坍塌,使脱水煤样在热解初始阶段反应活性降低;而在高温热解阶段反应活性增大。     

压块工艺条件下煤种对活性炭孔结构发育的影响

以胜利褐煤、3种低阶烟煤（灵武煤、神木煤、大同煤）和太西无烟煤为原料,采用压块工艺制备煤质颗粒活性炭,借助煤中无机矿物质组分与含量、炭化料微晶结构参数等指标考察煤种对活性炭孔结构发育的影响。结果表明：① 随着煤化程度（Cdaf）的提高,炭化料的微晶层厚度（Lc）和石墨化度(G)升高,活性炭的比表面积（SBET）增大,平均孔径（da）减小;② 煤中的矿物质含量和组成对活性炭的孔结构发育亦有重要影响,灰分过高意味着可以造孔的有机炭含量降低,但无机质中Ca,Fe等物质会催化活化反应,促进活性炭孔的发育。压块工艺条件下,煤种（煤化程度）仍然主要通过影响炭化料内微晶尺度和矿物质组成来影响最终所得活性炭的孔结构。