金属氧化物对油页岩热解产物收率及组成分布的影响

通过固定床反应器,对4种金属氧化物（Al₂O₃、MgO、CaO、Fe₂O₃）对油页岩热解所得油、气产率及成分的影响进行了研究。结果显示,碱性CaO对油、水、气、焦产率分布影响较为突出,可提高页岩油与半焦产率,并降低热解气产率;而酸性较强的Al₂O₃可同时提高页岩油、热解气和热解水的产率,有利于促进挥发分的析出;比较而言,MgO和Fe₂O₃的作用相对较弱。4种金属氧化物均可提高热解气中H₂、CH₄和C₂的产率;CaO作用下CO₂含量降低,而其他金属氧化物对CO₂的产生有不同程度的促进作用;Fe₂O₃可促进H₂产生;Al₂O₃作用下CH₄含量有所增加。4种金属氧化物均可促进页岩油中芳香烃的产生,并且CaO和MgO两种碱土金属氧化物作用下,短链（C₆~C₁₂）烷烃和烯烃含量均增加,而掺混Al₂O₃时页岩油中仅短链（C₆~C₁₂）烷烃含量增加。对此机理进行推测认为,碱性CaO和MgO首先与以脂肪酸形式存在的有机质进行酸碱反应,得到脱羧活性更高的羧酸盐,后者脱羧所得中间产物具有生成烷烃或烯烃两条可能路径,同时得到碳酸盐;而在具有Lewis酸特征的Al₂O₃作用下,脱羧产物为CO₂,并同时得到饱和烃产物。     

Fe/Na添加剂对玉米秸秆粉末热解特性影响

在管式热解炉装置中考察了Fe_2O_3和Na_2CO_3添加下玉米秸秆的原位催化热解作用,分别探讨了Fe_2O_3和Na_2CO_3在不同添加量时玉米秸秆粉末的原位催化特性,同时,分析了2种添加剂以不同比例条件混合后对玉米秸秆的催化热解产物产率及产气特性。结果表明:在Fe_2O_3和Na_2CO_3单独作用时,添加质量比为10%时达到了最佳产气效果,Fe_2O_3添加量为10%时,H_2质量分数得到明显提升;在750℃时,10%Na_2CO_3添加后,H_2质量分数由23.09%提升到32.2%;对于Fe_2O_3/Na_2CO_3复合催化剂,在Fe/Na比分别为1/0,3/7,5/5,7/3和0/1时,热解效果具有较大差异,随着Na_2CO_3添加量的增加,热解气产率得到明显提升,提高了8.46%,且能显著提升产氢率,但对CH_4、CO和CO_2的影响相对较弱,在Fe_2O_3和Na_2CO_3共同影响下,可以明显降低液相产率,表明在Fe_2O_3和Na_2CO_3的复合作用下,可促进液相产物的裂解。     

气氛及甲烷催化活化对流化床煤热解的影响

为了提高煤热解焦油的产率和品质,在小型流化床实验台上分别考察了N_2,N_2+H_2,CH_4+N_2,CH_4+H_2等气氛及前置Ni/Al_2O_3催化剂对流化床煤热解的影响,结果表明:H_2气氛会减少半焦产率,增加焦油产率;CH_4气氛在800℃时反而会增加半焦产率,同时高温下CH_4的分解对焦油产率的增加有促进作用,相比于N_2气氛,焦油产率提高了35.8%;CH_4+H_2气氛下半焦焦油产率的总体趋势同H_2气氛下相同.还原性气氛有利于焦油的轻质化:H_2,CH_4+N_2,CH_4+H_2气氛下800℃时,轻质焦油的占比分别较N_2气氛提高了29.1%,15.2%,24%.在CH_4+N_2和CH_4+H_2气氛下,采用前置Ni/Al_2O_3催化剂后,焦油产率都得到不同程度的提升.CH_4+N_2气氛下600℃时,催化剂可以使焦油产率较无催化剂时提高40%;CH_4+H_2气氛下800℃时,催化剂对CH_4的催化效果更好,热解气中CH_4含量明显减少,而焦油产率较无催化剂时提高了37%.Ni/Al_2O_3催化剂可以进一步提高焦油的品质,并且有利于焦油中芳香烃的生成.     

金属氧化物催化热解微晶纤维素

详细研究了不同种金属氧化物(Al_2O_3、MgO和Ga_2O_3)对纤维素热解行为的影响。通过热重-红外光谱研究了添加不同金属氧化物后纤维素热解行为的变化,发现金属氧化物的加入使得微晶纤维素的最大失重速率降低,开始分解的温度前移,焦炭产率增加。在3种金属氧化物中,Al_2O_3有最为优秀的综合脱氧效果,而Ga_2O_3使得发生脱氧反应的温度区间变窄,但是脱除效率相对不高。通过热解-气相色谱/质谱分析了添加不同金属氧化物后纤维素热解产物分布的变化,结果表明,Al_2O_3对于呋喃类产物有很好的选择性,MgO促进了小分子产物的生成,Ga_2O_3提高了脱水糖产物的总产率。此外,Ga_2O_3的添加对于Al_2O_3和MgO的催化效果影响不同。     

褐煤低温热解特性研究

在固定床反应器中,采用GC、GC/MS、FTIR、SEM和TG等手段考察了褐煤低温热解产物的生成特性及其反应机理。结果表明:低温热解气在600℃时生成速率最大,达100 mL/min,主要为CO、CO_2、H_2、CH_4、C_2H_4和C_2H_6等气体。焦油在600℃时产率最大,主要由烷烃、芳烃、酚类及少量烯烃、环烷烃、含氧和含氮化合物组成。热解后褐煤H/C和O/C减小,表面结构从致密变成疏松的泡沫状。     

反应气氛对西部煤热解过程中气相产物生成的影响

利用固定床热解装置对宁夏灵武、新疆哈密、神东3种西部弱还原性煤及其对比煤样平朔煤进行研究,考察了以N_2、N_2(80%)+CO_2(20%)以及N_2(98%)+O_2(2%)为热解气氛时,热解气相产物的生成规律。结果表明,CO_2和O_2存在时参与反应,从而使CO_2气氛下H2的累积产率下降,CO和CH_4的累积产率升高;O_2气氛下H_2、CO和CH_4的累积产率均升高。气氛对不同煤样的影响幅度是不同的,对西部弱还原性煤样影响更大。     

水煤浆热解特性及影响因素

水煤浆热解产物的分布、组成和产率对水煤浆的高效燃烧具有重要影响,同时水煤浆热解产生的H_2、CH_4、CO等气体有助于改善脱硝温度窗口,提高脱硝效率。采用高频加热炉对神木煤制成的水煤浆进行热解,测定并分析了热解气的产率和组成成分,探究了热解温度和加热速率对水煤浆热解特性的影响。结果表明,随着温度的升高,水煤浆的除水失重率持续增加,从700～1 200℃增加了约10%,挥发分和热解气体的产率继续增加,从0.50 L/g增加到0.73 L/g,说明水煤浆的热解程度逐渐增加。热解气体的组成主要是H_2、CO、CH_4和CO_2。随着温度的升高,总热解气体中H_2、CH_4、CO_2和CO总体积分数在700～900℃降低,在900～1 100℃保持稳定,1 100℃以上继续下降,从最初700℃时的90%下降到1 200℃时的78%,其中H_2、CO_2和CH_4体积分数呈阶梯式下降,而CO体积分数几乎不变,H_2体积分数下降最明显,约6.1%,而CH_4则下降了约4%,CO_2下降了2.6%左右。随着温度的升高,H_2、CO_2和CH_4产率先增加后减小,峰值出现在1 100℃左右,而CO产率则持续增加。升温速率也影响挥发物的产率,升温速率667℃/min的除水失重率比400℃/min高6%,但总体影响不大。研究结果为掌握水煤浆初级热解产物的形成特征提供了参考。     

新疆淖毛湖长焰煤地下催化热解的反应特性

设计了适合于地下催化热解/气化的错时喷射催化剂添加装置,在卧式热解反应器中使用四种典型催化剂对新疆淖毛湖长焰煤进行地下催化热解模拟实验.结果表明:四种催化剂可有效提高热解气中H_2和CO组分及气态产物产率,催化活性由大到小依次为8%Na_2CO_3溶液(8%为质量分数,下同),10%Ca(OH)_2溶液,10%CaO粉末,6%FNC(复合催化剂(Fe_2O_3-Na_2CO_3-Ca(OH)3));活性较高的Na_2CO_3溶液和Ca(OH)_2溶液使热解气中H_2组分提高了19%(体积分数),CO组分增加1.2倍,CH_4组分在低温热解区有所增加,但在600℃以上热解时无明显效果.半焦和焦油产率较催化前分别下降30%和20%~70%,煤气产率提高1.4倍~1.6倍.从催化活性和成本分析,在地下催化热解过程中主催化剂可选择Ca(OH)_2溶液,并配置活性最高的Na_2CO_3溶液作为辅助催化剂.     

气氛对氧化物吸附气相砷的影响及机理分析

燃煤是有害重金属砷进入大气环境的主要途径,通过矿物质氧化物吸附气相砷是炉内控制砷减排的有效方式。但燃煤烟气中含有大量酸性气体,包括CO_2、HCl、SO_2等,会与矿物质氧化物结合,占据吸附剂活性位点,减少气相砷的吸附容量。为了探究烟气中不同酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响特性,选取燃煤飞灰中部分矿物质氧化物CaO、MgO、Fe_2O_3为吸附剂,在两段式固定床反应器中开展700/900℃模拟烟气气氛、O_2/CO_2气氛及含有HCl、SO_2气氛的模拟烟气条件下氧化物吸附气相砷试验。样品吸附砷含量经HCl酸液提取后由原子荧光光度计测量,吸附剂比表面积和孔隙结构特性由BET分析获得,样品微观形貌经SEM分析获得。结果表明,CaO对气相砷的吸附效果最好,其次是MgO,900℃模拟烟气中CaO和MgO吸附气相砷量高于700℃烟气,而Fe_2O_3在700℃吸附气相砷较多。O_2/CO_2气氛下,MgO和CaO对气相砷的吸附量少于相应燃烧气氛,而Fe_2O_3的气相砷吸附量高于模拟烟气气氛。酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响与温度和氧化物种类有关:O_2/CO_2气氛对CaO和MgO吸附气相砷起抑制作用,对Fe_2O_3起促进作用;烟气中HCl抑制CaO吸附气相砷,对MgO和Fe_2O_3吸附气相砷在700℃表现为抑制作用,在900℃时为促进作用;烟气中SO_2对CaO和MgO起抑制作用,对Fe+2O_3无明显影响。CaO、MgO和Fe_2O_3对气相砷以化学吸附为主,Fe_2O_3比表面积最大,对气相砷吸附作用最弱。     

麦秸快速热解的试验研究

介绍了喷动流化床(喷动床)快速热解试验装置及方法,研究了主要影响因素———热解温度对麦秸热解气、液、固三种产品的产率和热解气成分的影响,采用色-质谱联用仪(GC-MS)分析了热解液成分。结果表明,热解温度为460~520℃时热解油产率最大,主要有醋酸、羟基乙醛、羟基丙酮、左旋葡聚糖、糠醛,油热值为17.0MJ.kg-1;热解气主要为CO2和CO,还含有少量H2、CH4和C2~C4的烯烃。     

熔融还原炉炉渣对镁铝耐火材料的蚀损

经检验在氩气气氛和1500℃温度下,CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_总O—MgO炉渣侵蚀镁铬耐火材料,所得结果简述如下: 1) 在静态条件下,CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_总O—MgO炉渣侵蚀镁铬耐火材料的主要形态包括渣表面的局部蚀损、耐火材料表面的孔状蚀损以及渣相本体蚀损。 2) 局部蚀损率和本体蚀损率随着Fe_总密度的提高和渣中MgO、Al_2O_3密度及耐火材料试样中Cr_2O_3含量的降低而增加。 3) 局部蚀损和孔状蚀损主要是由于表面应力沿着渣膜表面递减而形成的马栾哥尼对流所造成的。渣膜形成于局部蚀损的耐火材料试样上,或者耐火材料试样墙附近的发泡区。 4) 渣膜表面上MgO、Cr_2O_3和Al_2O_3浓度递减而造成表面应力递减,这是因为MgO和Cr_2O_3在耐火材料试样中溶解以及Al_2O_3在铝制坩埚上溶解而形成的。     

磷改性Mo/Al_2O_3-SiO_2催化剂对神府煤催化热解产物的影响

在常压固定床反应器及温度为750℃的氢气气氛下开展了神府煤催化热解研究,讨论了磷改性催化剂对热解气组成和焦油产率的影响。结果表明:10%-Mo/3%-P-Al_2O_3-SiO_2催化剂使得煤热解焦油的收率提升了9.6%,热解气热值提高,催化剂对热解气体产物组成影响较小,其中CH_4的相对含量占到50%以上。焦油的GC-MS分析表明,催化热解可以使焦油中各组分的相对含量有不同程度的变化,证明磷改性催化剂能在一定程度上调整加氢热解产物的分布。     

SiO_2超微粒子的表面改性

在以SiO_2为主成分含有多种金属氧化物的超微粒子的水性料浆中添加Na_2SiO_3,在吹入CO_2下把生成的硅溶胶沉积在微粒子表面,以提高主成分的纯度。把作为主成分为SiO_2含有其他杂质Al_2O_3、Fe_2O_3、TiO_2、CaO、MgO等超微粒子的水性料浆维持在80～90℃的同时,添加Na_2SiO_3,通过吹入CO_2调整pH到9～11,使之生成硅溶胶。使这种硅溶胶沉淀在作为杂质存在的金属氧化物超微粒子表面后,再吹     

X-荧光光谱仪测定磷矿中氧化物含量

用X-荧光光谱仪对磷矿中的P_2O_5、CaO、MgO、Fe_2O_3、Al_2O_3诸含量进行分析,操作简便、快速,能实现对样品的批量测定。     

固有碳酸盐和硅酸盐对太姥油页岩热解产物的影响

通过逐级酸洗脱除新疆太姥油页岩中的碳酸盐和硅酸盐矿物,采用铝甑炉对油页岩原样和脱矿样进行热解,分析油气产物的组成性质,基于产物产率和性质考察了固有矿物质对油页岩热解的影响。结果表明,碳酸盐能促进热解生油,且使页岩油中含氮、氧化合物含量增大,硅酸盐则抑制热解生油,并抑制含氧化合物的生成,二者均使页岩油的H/C降低。硅酸盐可促进烷基自由基与氢自由基的结合,使页岩油中烷烃含量升高、烯烃含量降低,且使H₂产率减小,并能催化长链脂肪烃的裂解,使页岩油中长链烃含量降低、短链烃含量升高,且使烃类气体产率增大,而碳酸盐则抑制自由基的结合和长链脂肪烃的裂解。     

不连沟煤加压催化的热解特性

在固定床反应器中考察了压力、K_2CO_3和不同气氛对不连沟煤热解特性的影响,结果表明:在N_2气氛、700℃条件下,热解压力由常压升至3.5MPa,原煤和负载催化剂煤样的热解特性呈现相似的规律,即提高压力导致半焦产率和气体产率均增加,焦油和热解水产率下降;相比于原煤,添加K2CO3后,半焦产率下降,焦油和热解水产率下降而气体产率明显增加;在压力与K_2CO_3双重作用下,热解气体组成中CH_4收率显著提高,在700℃,3.5 MPa条件下,H_2气氛促进了加氢热解反应的进行,同时水蒸气易与焦油中稠环芳烃大分子发生重整反应,导致在H_2+H_2O气氛下甲烷收率和焦油中正己烷可溶物产率均明显提高.     

枸溶性硼肥的制法

据日本专利介绍,一种玻璃质的枸溶性硼肥,经田间试验,肥效显著。其玻璃质组成物是由碱金属成分、中性成分及酸性成分所组成。简单的工艺过程是,把含有少量的Na_2O+K_2O+CaO+MgO的总量为45%以下,Na_2O+K_2O+CaO+MgO的总量与中性成分的Al_2O_3+Fe_2O_3的总量之差为10—20%,并且在Al_2O_3和Fe_2O_3共存情况下,当Al_2O_3为30%以下和Fe_2O_3在10%时,Al_2O_3为1—10%,当Fe_2O_3不到10%时,Al_2O_3为3—20%,而且与11—30%     

机械化学预处理污泥在不同温度下催化热解特性

为更好地实现污泥资源化以及无害化处理,得到较高品质燃气,采用机械化学预处理方式将CaO作为催化剂温和注入污泥样品,探究在催化热解中反应温度对产物的影响及机理分析。结果表明,在机械化学作用下,混合料中的CaO与羟基反应生成Ca(OH)_2,有助于热解气产率的提高。混合物料中有机成分随着温度升高发生分解,■、C—O和C—H官能团减弱,O—H官能团消失,热解气产量增高,900℃时达到最大,为32.10%,其中可燃气体(H_2,CO,CH_4)产量上升至17.22 mol/kg,增幅明显;随着热解反应的进行,混合料中Ca(OH)_2物质吸收CO_2生成大量方解石,方解石高温分解导致热解气中的CO和CO_2气体质量升高。热解半焦表面孔隙结构特性分析发现,高温有助于混合料分解产生更多的可燃气体。     

垃圾热解-挥发分重整过程中基于产物导向的催化剂选择

为进一步提升垃圾热解产物品质,提高目标产物的产量,在垃圾热解反应器下游设置自源半焦重整挥发分的反应器,并在自源半焦中混入白云石(D)和活性污泥炭(ASSC)以提升催化效果,获得更多的气体资源以及高品质的油。结果表明,550℃下垃圾热解产生的挥发分经同温自源半焦重整,气体产率可提高44.29%,热解液产率降低了41.33%;但热解油中的脂肪烃含量下降,单环芳烃含量增加。添加煅烧白云石后,热解油转化率提高,热解油中的脂肪烃含量增加。添加ASSC后,H_2、CO产率显著提高;热解液产率进一步降低。特别是与自源半焦按照等质量与ASSC混合时,热解液产率最低,自30.44%降至11.25%,同时其含水率自57.23%降至35.64%。总体上,垃圾热解自源半焦具有促进热解油中单环芳烃生成和脂肪分解的作用;而白云石和ASSC都能促使热解油中脂肪烃的浓度提升,尤其是ASSC。白云石对应着气体产物中更高的CH_4、H_2和CO的产率,而ASSC进一步促进了H_2和CO的生成、H_2O的消耗但同时抑制了CH_4的生成。当以合成气为目标产品时,推荐加入ASSC并与自源半焦按质量比1∶1混合,其产气量达到45.5%或0.50 m~3/(kg MSW),H_2+CO体积分数达到53.87%。     

X射线荧光光谱法测定建筑用砂岩中SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO、MgO的含量

采用X射线荧光光谱法测定建筑用砂岩中SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO、MgO的含量。将待测样品磨细利用高频熔样机溶化,冷却铸型制成样片。在X射线荧光光谱仪上按照选定的分析条件,以标准样品做工作曲线,根据工作曲线测定样品含量。通过实验证明测定出的SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO、MgO的结果均在允许误差范围之内。认为该测定方法,操作简便,准确度高、精密性、重现性好,可以作为建筑用砂岩组分的一种主要常规检测方法。