高灰熔点煤的加压催化气化:K_2CO_3催化活性及钾回收特性

以高灰熔点煤和含钾催化剂的灰渣为研究对象,分别考察了加压固定床反应器中K_2CO_3催化半焦水蒸气气化的反应性和灰渣中钾催化剂的回收特性。实验结果表明煤中添加K_2CO_3能够促进碳的转化,随着K_2CO_3负载量和气化温度的增加,碳转化率增大,CH4收率增加。在3.5 MPa和800℃下,K_2CO_3负载量为15%时,碳转化率达到96.1%,CH4收率达到0.24 m3·(kg C)-1。灰渣中钾催化剂的回收率随碳转化率的增加先升高后减小,这与催化剂在灰渣中的存在方式有关。通过优化水洗和消解条件,高碳转化率下灰渣中的钾催化剂的总回收率高达96.5%。     

木炭水蒸气催化气化制取合成气

以木炭为原料,选用KOH、K₂CO₃、KHCO₃、KNO₃为催化剂,在上吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化制取合成气实验。考察了不同催化剂、催化剂用量、水蒸气流量、气化温度对木炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H₂/CO值的影响。实验通过炭吸收催化剂溶液来负载催化剂,实验结果表明：4种催化剂都可提高木炭气化效率,在浸渍相同质量分数的催化剂溶液下,催化活性顺序为KOH>K₂CO₃>KHCO₃>KNO₃。碳转化率及产氢率都随着催化剂溶液浓度的增加而增大,但浓度过高增加趋势逐渐变缓,催化剂溶液质量分数在4%~6%较为合适。增加水蒸气流量,气体产物中H₂体积分数增大,H₂/CO值增大。升高温度可促进炭气化反应,950℃时碳转化率和产氢率分别达到98.7%和145.23g/kg。实验可得到H₂/CO比1.53~4.09范围间的合成气,可用于合成甲醇、甲烷、二甲醚等燃料。     

钾钠复合催化剂对煤气化反应的影响

以内蒙古王家塔煤为研究对象,在加压固定床中研究钾钠复合催化剂(K₂CO₃-Na₂CO₃)对煤气化反应的影响。结果表明,钾钠复合催化剂的催化效果接近K₂CO₃,既能提升碳转化率,又能催化甲烷化反应。不同负载方法中湿式氧化法催化效果优于浸渍法和干混法。利用红外光谱和化学定量分析揭示了湿式氧化法负载钾钠复合催化剂的机理过程,通过提高煤中羧基浓度促进复合催化剂与煤的离子交换反应过程,形成更多催化活性位点。     

K2CO3对兰炭催化气化特性的影响

在固定床中考察了不同K₂CO₃植入浓度和不同温度条件下兰炭催化气化特性。结果表明，5%的催化剂植入浓度主要起到填充孔隙的作用，当植入浓度增加到10%以后，催化剂发生堆积会使颗粒表面及内部形成较多孔隙。提高气化温度可提高兰炭转化率，超过750℃之后碳转化率增幅减缓，催化剂饱和装载浓度为10%。在颗粒表面和开放孔隙中的高浓度C(O)才具有较高的脱附速率，并提高CO生成速率。在非催化条件下，随着气化的进行CO/CO₂下降，而H₂/(2CO₂+CO)先增后减。在催化条件下，H₂/(2CO₂+CO)稳定在1.5～1.7。催化剂兰炭样品中出现了K₂Ca(CO₃)₂双金属碳酸盐、K₂O、KO₂等活性组分，并随催化剂植入浓度的增加而增加。催化剂植入浓度的增加会导致失活现象加重，但兰炭在750℃条件下气化1 h 催化剂没有完全失活。     

锡林郭勒褐煤在超临界水和不同气氛下的液化性能

研究了锡林郭勒褐煤在超临界水和N₂气氛下,以及K₂CO₃,FeS+S和KOH三种催化剂分别作用下的液化性能,并与其在供氢溶剂四氢萘和H₂气氛下的液化性能进行比较。结果表明:锡林郭勒褐煤在供氢溶剂四氢萘和H₂气氛下具有较高的液化活性,在420℃、无催化剂条件下褐煤的液化转化率和油水气收率分别为76.8%和51.0%;而在相同温度、添加5%甲酸的超临界水和N₂气氛下,褐煤的液化转化率和油水气收率分别降为32.0%和29.2%,且褐煤液化主要转化为附加值高的油气部分。K₂CO₃,FeS+S和KOH三种催化剂对锡林郭勒褐煤在超临界水中液化都具有较好的催化活性,按催化活性由高到低排序为K₂CO₃,FeS+S,KOH;420℃时K₂CO₃对锡林郭勒褐煤具有最好的催化效果,褐煤的液化转化率和油水气收率最高,分别为46.5%和42.2%。气氛对锡林郭勒褐煤在超临界水中的液化性能具有较大的影响,在CO气氛下锡林郭勒褐煤的液化活性最高,420℃时褐煤的液化转化率和油水气收率最高,分别为52.2%和44.4%。这是由于在CO气氛下能够发生水煤气变换反应,可以为液化过程提供原位活性H,从而促进了油气收率和液化转化率的提高。     

大豆油制备生物柴油K2CO3/SiO2固体碱催化剂性能研究

采用浸渍法制备了K₂CO₃/SiO₂固体碱催化剂，运用X射线粉末衍射仪对催化剂进行了分析表征。探究了反应时间、K₂CO₃负载量、醇油物质的量比、焙烧温度、催化剂用量和焙烧时间6个因素对生物柴油产率的影响。探究结果显示，在大豆油制取生物柴油时，最优的条件是：K₂CO₃负载量70%、焙烧温度600℃、焙烧时间4 h、反应时间是4 h、催化剂用量3%、醇油物质的量比9∶1。此时产物的产率是94.7%。     

府谷煤CO2催化气化反应性的研究

加入适宜的催化剂可以提高气化反应速率,降低起始气化温度。为了研究不同阴离子（SO₄^2-、CO₃^2-、Cl^-）盐对府谷煤热失重过程的影响,利用热重分析仪对负载了8种催化剂（K₂CO₃、K₂SO₄、KCl;Na₂CO₃、Na₂SO₄、NaCl;FeSO₄、FeCl₂）的煤样进行了CO₂气化实验,其中每克府谷煤的K⁺、Na⁺、Fe²⁺负载量分别为0.001mol。同时采用升温动力学模型进行了数据拟合。实验结果表明：催化剂对煤与CO₂的低温热解并无明显的催化作用,而在高温气化阶段催化效果显著。对于钾盐和钠盐催化剂,当阳离子相同时,其催化活性顺序为：CO₃^2->SO₄^2->Cl^-。对于铁盐催化剂,FeSO₄的催化活性优于FeCl₂。动力学结果发现：负载催化剂煤样的活化能大小符合上述实验规律,分布在169～232.6kJ/mol之间,相比原煤（267.9kJ/mol）都有一定程度的降低。     

三塔式循环流化床中鼓泡流化床半焦水蒸气-氧气气化过程■评价

为提高半焦气化所产气体的能量、优化半焦气化的气化条件,以陕西榆林褐煤中低温热解得到的固体产物半焦为原料,以Na₂CO₃和K₂CO₃为催化剂,在三塔式循环流化床(TBCFB⁾系统-鼓泡流化床气化装置上,开展了半焦水蒸气-氧气气化实验。利用■分析方法探究不同水蒸气与半焦质量比(0.3,0.6,0.9,1.2,1.5,2.1、)氧气当量比(0.20,0.25,0.30,0.35,0.40⁾和催化剂负载量(负载10%Na₂CO₃、负载10%K₂CO₃和负载5%K₂CO₃-5%Na₂CO₃⁾对半焦气化合成气的■值分布和目的■效率的影响。结果表明:水蒸气与半焦质量比由0.3升高至2.1时,各成分气体按其对合成气■值的贡献关系由大到小排列依次为H     

负载型K2CO3/Al2O3吸收剂吸收CO2反应机理

利用热重分析仪、扫描电镜和氮吸附仪对不同粒径的K₂CO₃颗粒和负载型K₂CO₃/Al₂O₃二氧化碳吸收剂的碳酸化特性进行研究。负载后的吸收剂比表面积和孔隙结构得到较大改善,使得碳酸化反应速率和转化率均提高,吸收剂碳酸化特性得到改善。纯K₂CO₃颗粒吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加而减小,负载型吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加略增大。研究了不同粒径和反应时间对K₂CO₃/Al₂O₃颗粒微观结构的影响,结果表明K₂CO₃/Al₂O₃颗粒具有较稳定的微观结构。采用负载型粒子模型对K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂吸收CO₂碳酸化过程进行研究,所建立的粒子模型计算结果与试验值吻合较好。利用建立的模型对不同CO₂浓度下K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂碳酸化反应特性进行模拟计算,模拟结果具备一定的合理性和准确性,为开展进一步研究提供了基础。     

改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

以棉花秸秆作为前驱体,用K₂CO₃活化后制备出改性生物质炭K₂CO₃@BC,置于FeSO₄溶液中形成悬浮液,干燥并煅烧,制得改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K₂CO₃@BC。采用XRD、FT-IR、SEM等对Fe/K₂CO₃@BC进行表征,并研究其耐酸耐碱性。以亚甲基蓝作为目标污染物,将Fe/K₂CO₃@BC催化剂和H₂O₂组成非均相类Fenton体系降解水中的亚甲基蓝,探究了溶液pH、Fe/K₂CO₃@BC投加量、H₂O₂用量、温度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化剂Fe/K₂CO₃@BC中的Fe物种主要以Fe₃O₄形式...     

Hydrogen production by catalytic gasification of cellulose in supercritical water

Cellulose, one of the important components of biomass, was gasified in supercritical water to produce hydrogen-rich gas in an autoclave which was operated batch-wise under high-pressure. K₂CO₃ and Ca(OH)₂ were selected as the catalysts (or promoters). The temperature was kept between 450°C and 500°C while pressure was maintained at 24–26 MPa. The reaction time was 20 min. Experimental results showed that the two catalysts had good catalytic effect and optimum amounts were observed for each catalyst. When 0.2 g K₂CO₃ was added, the hydrogen yield could reach 9.456 molkg^-1 which was two times of the H₂ amount produced without catalyst. When 1.6 g Ca(OH)₂ was added, the H₂ yield was 8.265 molkg^-1 which is lower than that obtained using K₂CO₃ as catalyst but is still 1.7 times that achieved without catalyst. Comparing with the results obtained using K₂CO₃ or Ca(OH)₂ alone, the use of a combination of K₂CO₃ and Ca(OH)₂ could increase the H₂ yield by up to 2.5 times that without catalyst and 25% and 45% more than that obtained using K₂CO₃ and Ca(OH)₂ alone, respectively. It was found that methane was the dominant product at relatively low temperature. When the temperature was increased, the methane reacts with water and is converted to hydrogen and carbon dioxide.     

K改性对Cu-Co低碳醇催化剂性能的影响

通过浸渍法制备不同K2CO3含量的K-CuCoAl催化剂,考察K含量对催化剂织构及低碳醇合成性能的影响。结果表明,K加入能中和催化剂表面的酸性;同时使催化剂对CO的线式吸附能力呈先升后降的趋势,相对应的产物中醇选择性也呈先升后降的趋势;K的负载会降低催化剂对CO的加氢反应活性。K含量对总醇收率影响呈火山型变化规律,最佳负载质量分数为0.9%。     

制备活性炭负载K2CO3用于催化餐饮废油合成生物柴油

以K₂CO₃为催化剂,工业碱木质素(KL)为活性炭(AC)前体,在管式电阻炉中经一步共混活化(K₂CO₃/KL质量比为0.6、活化温度800℃、N₂流量100cm³/min、活化时间2h)制备K₂CO₃/AC固体碱催化剂,用于餐饮废油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的固体碱催化剂进行了X-射线衍射(XRD)、BET表面积及扫描电镜(SEM)表征。考察了反应温度、催化剂用量、反应时间、醇油摩尔比等因素对餐饮废油转化为生物柴油产率的影响。结果表明当反应时间2h、反应温度60℃、醇油摩尔比15:1、催化剂为原料油质量的3.0%时,生物柴油最大产率为87.5%。考查了催化剂的循环利用效果,结果表明催化剂能循环利用3次,第3次利用时生物柴油的产率仍达到80.7%。     

烧结剂对新疆粉煤灰中锂浸出的作用特性

以新疆燃煤电站典型粉煤灰为研究对象,应用不同烧结剂与粉煤灰分别混合高温煅烧,通过盐酸和硫酸浸出锂,研究了烧结剂种类、煅烧温度、烧结剂添加量、浸出剂种类对锂浸出的影响。另外本文将微波技术应用于锂的浸出,对比研究了微波加热及传统水浴加热对锂浸出的效果。结果表明：碳酸钾、碳酸钠、乙酸钠、氯化钠作为烧结剂活化粉煤灰使锂的浸出效果较好;对于碳酸钠和碳酸氢钠等浸出效果较好的烧结剂,800℃较适宜作为其煅烧温度;盐酸比硫酸溶液更适合作为浸出剂浸出粉煤灰中的锂;微波加热对锂浸出有非常大的优势,微波4min比水浴4h 锂浸出量增加了55%;碳酸钠与碳酸钾混合烧结剂比单一烧结剂表现出更好的活化性能,应用30%碳酸钠和70%碳酸钾混合烧结剂煅烧活化粉煤灰后使灰中锂的浸出率达93%。     

沉淀剂对Cu-Zn-Al-Mg甲醇合成催化剂性能的影响

采用二步共沉淀法,选取不同沉淀剂Na2 CO3、K2 CO3和NaHCO3制备Cu-Zn-Al-Mg合成甲醇催化剂,考察不同沉淀剂对催化剂性能的影响.采用N2低温吸附、XRD、H2-TPR和TG-DTG等对样品进行分析,结果表明,K2 CO3为沉淀剂时,催化剂前驱体中锌铝水滑石物相多且结晶好,Na2 CO3为沉淀剂时,...     

固体碱K_2CO_3/Al-Ni及K_2CO_3/Al-Ni-O催化制备生物柴油

分别采用合成的铝镍类水滑石和其焙烧后复合氧化物为载体,负载K_2CO_3制得负载型固体碱催化剂,并用于催化食用菜籽油制生物柴油的反应。考察甲醇与菜籽油物质的量比、反应时间和反应温度对催化性能的影响,结果表明,在甲醇与菜籽油物质的量比10∶1、反应温度60℃、反应时间6 h和催化剂用量为油质量的5%条件下,生物柴油产率最高,为82.4%,且催化剂可重复使用,具有稳定的催化作用。     

Na2CO3/CF固体碱对菜籽油酯交换反应的催化性能

以Na₂CO₃为活性组分、泡沫炭（CF）为载体,本文借助等体积浸渍法制备了Na₂CO₃/CF非均相固体碱催化剂,通过SEM、SEM-EDS、FTIR、XRD、BET对其结构性能进行分析表征,结果显示：Na₂CO₃/CF的比表面积为182m²/g,负载的Na₂CO₃以细小颗粒的形式均匀分布于CF泡壁表面,平均粒径<350nm。以菜籽油-甲醇体系为对象,分析了Na₂CO₃/CF的催化活性及重复利用性,并对酯交换反应的工艺条件进行优化,结果显示,在Na₂CO₃/CF用量为油重10%、反应时间180min、醇油物质的量比为27∶1、反应温度65℃的条件下,反应转化率高达97.80%,该催化剂重复利用5次,转化率仍可达94.48%。研究结果对开发以强碱弱酸盐为活性中心的碳基固体碱高效催化剂提供了新思路。