五水硫酸铜结晶水的热失重分析

用差热分析方法确定了脱去结晶水时的温度,并研究了硫酸铜在脱水过程中的焓变。结果表明：在升温速率为10 K/min时,五水硫酸铜的脱水过程分为三步,三步的焓变与文献值误差分别是7.67%、6.60%、5.42%。     

硫酸铜脱水-热解制备氧化铜的研究

以五水硫酸铜为原料,通过脱水和热解两个步骤制备氧化铜。采用热重分析、X射线衍射和化学分析研究了五水硫酸铜的脱水和热解过程。研究结果表明,五水硫酸铜脱水过程分为3个阶段,第一阶段和第二阶段分别脱去2个结晶水,第三阶段脱去1个结晶水,将五水硫酸铜在300℃加热1 h可以脱除全部结晶水;将硫酸铜磨碎至粒度为180~250μm,在800℃热解1 h,所得氧化铜的纯度大于99%。     

五水硫酸铜脱水机理的动力学研究

为获得五水硫酸铜失水机理的动力学参数,采用差热分析（DTA）实验研究其脱水过程。采用Kissinger和Ozawa方法计算,得到3步反应的表观活化能分别为82.93、66.13、128.13kJ/mol,指前因子A分别为1.27×10⁸、1.37×10⁵、1.40×10⁹s^-1,采用Crane方程计算得到对应的反应级数n分别为0.93、0.91、0.93,利用反应动力学的分步积分法证实了Crane方程计算的可行性。     

碱性吸附剂对燃煤烟气中SO3的吸附特性

炉膛内高温燃烧和选择性催化还原(SCR)催化剂产生的SO₃会严重损害设备和运行安全。本研究在模拟烟气条件下考察了Ca(OH)₂、Mg(OH)₂、NaHCO₃、NaHSO₃四种碱性吸附剂对SO₃的吸附性能，并研究了烟气气氛和温度对优选吸附剂的SO₃吸附能力的影响。采用热重分析研究了吸附剂的分解过程，对反应前后的吸附剂形貌结构特性进行了研究。结果表明：NaHCO₃和NaHSO₃两种吸附剂在中高温下都具有良好的吸附效果；NaHCO₃和NaHSO₃在自身分解和吸附SO₃的过程中释放气体产物而改善了吸附剂孔隙结构，提高了吸附剂对SO₃的吸附效果；烟气中的SO₂与SO₃在NaHCO₃上的吸附过程中存在竞争吸附，降低了NaHCO₃对...     

一种典型钒钛系SCR催化剂SO3生成特性研究

选择性催化还原（SCR）技术由于脱硝效率高、选择性好而被广泛应用于烟气氮氧化物排放控制;然而,目前广泛采用的钒钛系SCR脱硝催化剂会使烟气中SO₂氧化成SO₃,烟气中过高的SO₃对电厂安全运行会造成严重影响,也会对环境造成污染。以典型V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂为研究对象,系统研究了SCR脱硝过程中烟气流量、温度、O₂浓度、SO₂浓度等对催化剂表面SO₃生成特性的影响,并进一步对SO₃生成的反应动力学特性进行了分析。研究表明：催化剂表面SO₃生成反应中SO₂的反应级数为0.59,当O₂浓度大于3%时,O₂的反应级数为0,该反应的表观活化能为70.39 kJ/mol;实验条件下,烟气中SO₂浓度增加会使SO₃生成的反应速率提高;O₂浓度对催化剂表面SO₃生成影响并不显著;烟气温度对催化剂表面SO₃生成具有显著影响,高温会促进SO₃的生成。     

燃煤烟气脱硝副产物硫酸氢铵/硫酸铵沉积与分解特性研究

搭建模拟空预器多段控温实验台,研究不同SO₃浓度、SO₃/NH₃比、不同温度下硫酸氢铵（ABS）与硫酸铵（AS）的生成、沉积与分解特性。在高温条件下发生的初始沉积部位,沉积物均为液态ABS,其失重特性与纯ABS基本一致。而在低温条件下,则根据SO₃/NH₃比的不同沉积物特性有所变化。SO₃/NH₃比为2∶1时,沉积物为H₂O、H₂SO₄与少量ABS的混合物,以密集液滴形态存在,呈多段分解特性;SO₃/NH₃比为1∶1与1∶2时,沉积物为分散性较强的干AS粉末,分解特性与纯AS基本一致。研究结果可为ABS防控提供指导。     

H2O和SO2对CFB内石灰石同时煅烧/硫化反应中煅烧动力学的协同作用

采用自制恒温热重分析仪,研究了CFB工况下石灰石同时煅烧/硫化反应中H₂O和SO₂对石灰石煅烧动力学和孔结构的协同作用。煅烧环境中的H₂O能够促进石灰石的分解,但SO₂会减慢石灰石分解速度,且测试发现SO₂使煅烧后颗粒的孔容积下降,分解反应的效率因子减小。基于此提出SO₂减缓煅烧反应的机理：高温下,石灰石颗粒外层首先分解并生成多孔CaO层,其中的孔隙作为内部CaCO₃分解产生CO₂的外扩散通道,当煅烧气氛中含有SO₂时,颗粒的CaO层与SO₂反应生成CaSO₄,堵塞了CaO中的孔隙,增加了CO₂扩散的阻力,从而减缓了其分解速度。当石灰石在含有15% H₂O和0.3% SO₂的环境中分解时,其分解速度比不含二者的环境下快,而比含15% H₂O但不含SO₂的环境下慢,说明H₂O和SO₂对改变石灰石分解的速度有协同效应,但15% H₂O的作用比0.3% SO₂的作用更大。对效率因子的计算表明,该现象可能由于石灰石煅烧反应的速度控制步骤中本征反应速度的影响比扩散阻力的作用更大,而H₂O能够直接加速煅烧反应的本征速度。温度、粒径等均能够影响石灰石同时煅烧/硫化反应的中的煅烧速度。H₂O还能够促进CaO的烧结,并且H₂O和SO₂在降低石灰石煅烧产物的孔面积和孔容积上具有叠加效应。     

碳酸钙热分解进展

CaCO₃热分解产生CaO与CO₂的反应,是钙循环过程中CaCO₃再生的重要反应。钙循环过程在烟气脱碳、反应吸附强化甲烷蒸气重整制氢以及太阳热能储存等过程中都有重要应用。评价CaCO₃热分解的重要性能是分解温度和分解速率。本文从CaCO₃分解机理、热力学和反应动力学方面,分析了颗粒粒径、结构和组成以及加热速率、分解气氛和分解压力等变量对CaCO₃分解温度和分解速率的影响,为工业应用时降低CaCO₃分解温度、提高分解速率、减少分解能耗的研究提供了参考。     

富氧燃烧烟气冷凝塔钠碱法脱硫过程SO2和CO2共吸收建模与实验研究

建立SO₂与CO₂共吸收到钠基溶液中的吸收速率模型,假设该模型中SO₂的水解反应为瞬间反应;关于CO₂水解反应存在两种假设：有限动力学假设和瞬间反应假设。由这两种方法计算分别获得SO₂的吸收速率并与完全预混气液反应器中的的动态实验进行对比。采用瞬间反应假设可以预测反应速率的趋势,绝对反应速率误差仍然较大。而采用有限动力学假设的模拟值与实验值在pH>3吻合良好。CO₂对SO₂吸收速率的影响主要通过影响气相传质系数和相同pH下溶液总硫浓度产生。根据CO₂存在与否对SO₂吸收速率的影响,获得五个不同的相互作用pH的区间。pH>11.42时,SO₂/N₂吸收速率大于SO₂/CO₂,主要由于气相传质系数影响;7.8 < pH < 11.42时,SO₂/N₂的吸收速率和SO₂/CO₂吸收速率相似,主要由于气相传质系数和溶液总硫影响抵消;5.41 < pH < 7.8时,SO₂/CO₂的吸收速率相对较高,主要由于溶液总硫影响更大;2.8 < pH < 5.41时,SO₂/CO₂的吸收速率相对较低,主要由于气相传质系数影响;pH < 2.8时,SO₂/N₂和SO₂/CO₂吸收速率相似,主要受液相传质的控制。模拟同时获得不同pH下溶液中碳和硫相关离子的转化规律和SO₂吸收速率的控制步骤,为富氧燃烧冷却塔同时脱硫设备的设计和运行提供参考。     

蛋白土与硫酸铵煅烧反应产物及过程动力学

蛋白土具有良好的应用前景,但是其自然白度较低制约了其开发应用。蛋白土硫酸铵煅烧法可去除其中的显色金属氧化物,提高蛋白土的白度,同时提取其中Al₂O₃。本文采用热重-差示扫描量热（TG-DSC）、同步热分析与红外质谱（TG-FTIR-MS）联用系统,结合X射线衍射对煅烧过程的固相及气相产物进行了表征分析,明析了其化学过程。结果表明,蛋白土中的Al₂O₃和Fe₂O₃在200~350℃时反应生成（NH₄）₃（Al,Fe）（SO₄）₃,同时逸出NH₃和H₂O;350~450℃时,进一步反应转化为NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;450~550℃时,NH₄（Al,Fe）（SO₄）₂分解生成（Al,Fe）₂（SO₄）₃,同时逸出NH₃、H₂O、SO₂和O₂;550~750℃时（Al,Fe）₂（SO₄）₃分解生成Al₂O₃和Fe₂O₃,同时逸出SO₂和O₂。采用Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出4个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为101.74kJ/mol、104.52kJ/mol、201.40kJ/mol、232.51kJ/mol,并获得对应4个热化学反应阶段的频率因子、反应级数和动力学方程。     

硫酸亚铁还原热分解过程的研究

以炉气中SO₂浓度及硫酸亚铁的脱硫率为指标,探究了不同硫酸亚铁水合物、煤炭种类、C/S值(物料中C与S的摩尔比)和温度对热裂解过程的影响。结果表明,硫酸亚铁水合物先脱水再分解,其脱水产生水蒸气汇入生成炉气中,冲淡炉气中SO₂的浓度。当反应温度为800℃、C/S为1时,FeSO₄·H₂O分解产生的炉气里SO₂质量分数可达11. 12%,其脱硫率大于99%,煅烧后固相物铁质量分数大于60%,能够满足作为制备硫酸合格原料气和炼铁厂合格铁精粉原料的要求。     

六氨氯化镁热解过程及其非等温动力学

利用热重（TG）分析技术对六氨氯化镁的热分解过程及动力学进行了研究,考察了六氨氯化镁在4、7、10、13、16 K·min^-1线性升温速率和空气气氛下热分解机理,六氨氯化镁热解过程分为3个阶段。提出了一种整体优化的多升温速率迭代的等转化率求取活化能方法,采用该方法,得到六氨氯化镁热解3个阶段的活化能分别为51.38、64.70、73.55 kJ·mol^-1。采用整体优化的多升温速率等温法确立了六氨氯化镁热解3个阶段的热解机理函数与指前因子：第1步反应的热解机理属于固体相边界反应机理（n=1/4）,指前因子为3.281×10⁵ s^-1;第2步反应的热解机理属成核与生长机理（n=1.8）,指前因子为5.624×10⁶ s^-1;第3步反应属化学反应机理（1.5级反应）,指前因子为5.862×10⁵ s^-1。     

流化床锅炉内石灰石同时煅烧/硫化反应中煅烧动力学特性

采用恒温热重实验台研究了循环流化床内石灰石同时煅烧硫化反应中煅烧反应与硫化反应的相互作用。当煅烧环境中存在SO₂时,煅烧反应与硫化反应同时发生,并在颗粒中生成CaSO₄。与纯煅烧工况相比,在含有SO₂的气氛中煅烧石灰石时,颗粒的质量下降速率降低,而煅烧终质量升高。SO₂的存在能够降低石灰石的煅烧速率,而且在0～0.3%的范围内,SO₂浓度越高,煅烧越慢。对该现象提出以下机理：当煅烧过程中存在SO₂时,SO₂会与正在煅烧的石灰石颗粒的CaO层发生硫化反应生成CaSO₄,所生成的CaSO₄会堵塞颗粒的孔隙,增加CO₂的扩散阻力,进而减慢煅烧反应速率。对煅烧产物孔结构的测试和计算表明在同时煅烧硫化中部分孔隙被堵塞、封闭,孔内CO₂有效扩散系数下降,证明所提出的机理能够合理解释SO₂对石灰石煅烧的减缓作用。随着粒径由0.4～0.45 mm减小到0.2～0.25 mm,无论反应环境是否存在SO₂,石灰石的煅烧速率均加快。温度对煅烧速率有明显的影响,850℃下SO₂对石灰石煅烧速率的减缓程度大于880℃,这可能是由于880℃下CaSO₄对颗粒孔隙的堵塞作用下降导致的。     

煤粉炉SNCR对SO3生成影响的数值模拟

基于详细化学反应机理,利用CHEMKIN-PRO软件中的平推流反应器研究了选择性非催化还原（SNCR）脱硝过程对SO₃生成作用,以及烟气中SO₂、NO、O₂和H₂O的体积浓度对SO₃生成量的影响。结果表明,氨的注入改变了SO₃生成机理和主要路径,明显促进烟气中SO₂向SO₃氧化。在NH₃的体积浓度为300 μl·L^-1、SO₂的体积浓度为2000 μl·L^-1、停留时间1.9 s内温度从1373 K降低至573 K时,生成的SO₃体积浓度大于10 μl·L^-1。随着SO₂体积分数的降低,生成的SO₃体积浓度减小,但转化率有所增加;此外生成的SO₃体积浓度随O₂体积浓度、NO体积浓度和停留时间的增加而增加,随着H₂O体积浓度的增加而减小。燃用高硫煤时,SNCR对SO₃的生成作用必须给予重视。     

以菱镁矿尾矿为脱硫剂的高温烟气脱硫机理及动力学研究

以菱镁矿尾矿粉体为脱硫剂实现高效烟气脱硫,对有效利用菱镁矿尾矿废弃物,降低烟气脱硫成本具有重要的环保和经济价值。为探索该技术思路的可行性,利用微型流化床反应分析仪(MFBRA)研究菱镁矿尾矿粉体高温烟气脱硫反应的机理和动力学特性,揭示菱镁矿粉体煅烧和硫化反应的动态特性及其与颗粒内孔结构演变的关系。结果表明：在菱镁矿粉体所含碳酸镁与二氧化硫气体反应过程中,同时存在碳酸镁分解为MgO的煅烧反应和新生MgO与SO₂气体反应生成MgSO₄的硫化反应2个反应过程,其中煅烧反应速率大于硫化反应速率。在反应初期,随着反应时间延长,煅烧反应速率不断加快,MgO生成量增多,颗粒内部孔隙与SO₂气体接触面积逐渐增大,硫化反应随之增强。在此阶段,由于MgSO₄的生成量较小,新生MgO有大量剩余。在反应中期,硫化反应速率增大,但随着生成的MgSO₄层逐渐覆盖在MgO表面,导致煅烧速率逐渐降低,MgO的生成量逐渐减小。在反应后期,致密的MgSO₄层堵塞了大部分孔隙,硫化反应速率受M...     

粉煤灰浓硫酸焙烧过程及其非等温动力学

粉煤灰浓硫酸焙烧法提取Al₂O₃工艺中焙烧过程十分重要,研究发现适当提升硫酸浓度、酸灰质量比和温度可增大Al转化率,而延长焙烧时间影响并不显著;在硫酸浓度80%、酸灰质量比1.5:1、温度270℃和时间60 min条件下,Al转化率可达92 %～95%。TG/DSC与XRD分析表明,焙烧过程反应主要分为3个阶段:80～206℃时形成中间产物Al(HSO₄)₃及H₂O气化;206～241℃时生成Al(HSO₄)₃及Al₂(SO₄)₃·H₂O;241～304℃时由Al₂(SO₄)₃·H₂O和Al(HSO₄)₃二者分解转化成Al₂(SO₄)₃。由Kissinger微分法与Ozawa积分法分别计算出3个阶段表观活化能后取二者平均值,分别为52.61、74.11、96.08 kJ·mol^-1,并获得频率因子、反应级数和动力学方程,所获结果可为粉煤灰硫酸焙烧法提取Al₂O₃焙烧工艺设计和过程优化提供理论参考和基础数据。     

印尼油砂热重红外及基于AKTS动力学分析

通过热重分析仪、傅里叶红外光谱仪和质谱仪对印尼油砂的热解过程和热解产物进行了探究,基于不同升温速率下的TG-DTG曲线,将热解过程分为两个阶段,即热解低碳化合物析出段和无机物高温受热分解段。升温速率相同时,YN₂油砂比YN1油砂挥发分析出的温度低。油砂热解产物是由脂肪烃、芳香烃、含氧官能团和羟基等组成的混合物,利用傅里叶红外光谱仪探究印尼油砂在不同升温速率下气体产物H₂O、CO₂、CO、CH₄、C_nH_m等的析出特性,气态烃类、含氧有机物等有机气体是由羰基和羧基以及甲氧基、亚甲基、甲基在热解低温段受热分解产生的,根据质谱图,确定了各个时刻逸出气体的种类和产量。利用AKTS软件基于F-W-O和Kissinger模型计算了油砂脱挥发分的热解动力学参数,计算结果表明,在相同的转化率下,不同升温速率的活化能呈线性分布,YN1的活化能高于YN₂的活化能。     

基于中温烟气多污染物控制的烟气脱硫实验

中温（200～400℃）烟气多污染物一体化脱除方法能够实现烟尘、NO_x、SO₂一体化脱除,在当前环境问题日趋严峻的背景下具有一定的发展前景。氢氧化钙作为该方法的一种潜力脱硫剂,在中温条件下进行烟气中SO₂脱除的实验研究较少,针对该情况,在自制实验系统上探究了不同因素对SO₂脱除效果的影响,研究表明,在实验室自制的固定床实验系统下,烟气成分中水蒸气、CO₂、NO_x、O₂等的存在会对脱硫产生抑制,升高温度对SO₂脱除有一定促进作用。对吸附产物进行了XRD、SEM等表征,验证了化学吸附机理,氢氧化钙在该温度区间会逐渐分解形成氧化钙,促进SO₂的吸附与内扩散,使得脱硫效果提高。研究结果为进一步提高脱硫效果,提高氢氧化钙活性,并为下一步实现中温下烟气多污染物一体化脱除奠定基础。     

CeO2表面氧化转移FCC烟气中SO2的反应过程

为提高Ce基脱硫助剂对石油加工过程中流化催化裂化（FCC）烟气深度脱硫效果,采用实验与密度泛函理论（DFT）探究了SO₂、O₂在CeO₂表面的反应过程。通过60℃、200℃反应温度下SO₂、O₂与CeO₂的反应,对反应前后CeO₂样品的XRD、IR、XPS谱图比较分析,探索S、Ce的价态变化和相对含量转变规律,从而推测SO₂可能的反应路径。基于密度泛函理论模拟构造了O₂单分子和SO₂、O₂双分子在CeO₂（111）和MgAl₂O₄（111）O空位表面可能产生的吸附构型;利用LST/QST方法搜索SO₂氧化反应过程,计算各步反应能垒。结果表明CeO₂（111）相比MgAl₂O₄（111）具有更好的SO₂催化效果,其中CeO₂在反应中起到了晶格O传递作用,并进一步推断SO₃的脱附过程是整个反应的速率控制步骤。     

制备条件对Pt/SO42-/ZrO2-Al2O3异构化性能的影响

采用沉淀法制备了Pt/SO₄^2-/ZrO₂-Al₂O₃ (PtSZA)催化剂,考察了氢氧化锆水凝胶干燥速率、锆盐浓度、铂含量、Al₂O₃和SO₄^2-添加顺序等制备条件对PtSZA异构化性能,尤其是低温异构化性能的影响,并用XRD和TG对催化剂进行了表征。结果表明,提高水凝胶的干燥速率降低了PtSZA催化剂中的硫含量,大大提高了催化剂中的单斜相,进而导致了催化剂低温失活加速以及高温活性下降。较低或较高的锆盐浓度劣化了PtSZA的低温异构化稳定性,以0.4~0.6mol/L硝酸氧锆制备的催化剂硫含量和四方相氧化锆含量较高,异构化活性相对较好,Al₂O₃和SO₄^2-添加顺序对PtSZA异构化性能没有明显影响。