电厂废弃稻壳灰水热合成ZSM-5分子筛

以电厂废弃稻壳灰为原料,通过KOH溶液水热处理制取硅溶胶,采用水热合成法制备ZSM-5分子筛。考察了KOH溶液浓度、反应温度和反应时间对Si溶出率的影响,探索出最佳碱溶工艺条件;研究了在复杂合成体系中,模板剂用量、Si/Al等因素对ZSM-5分子筛合成过程的影响;采用XRD,SEM,ICP,TG-DSC,N2吸附脱附等手段进行表征,结果表明,以电厂废弃稻壳灰为原料,在较宽Si/Al范围内(15～2002)均可合成出ZSM-5分子筛;当Si/Al为30～2002时,分子筛产物晶形较为完备,热稳定性好,比表面积较大,微孔分布集中于0.53 nm。     

MTO催化剂中国专利技术进展(一)——ZSM-5系列分子筛

综述了关于MTO催化剂中国专利技术的进展情况。石油资源的短缺,导致甲醇/二甲醚制低碳烯烃催化剂及工艺(MTO)开发的步伐不断加快。到目前为止,国内外均已成功开发出多种不同的MTO工艺。MTO催化剂是MTO工艺能否长周期平稳运行的关键,到目前为止,能够用于MTO工艺的催化剂主要是ZSM-5和SAPO-34分子筛。ZSM-5分子筛催化剂的主要问题在于丙烯的选择性差,SAPO-34分子筛催化剂的主要问题是寿命短。提高MTO反应催化剂性能的较好途径在于采用不同分子筛进行复合。一是物理复合,如采用ZSM-5、SAPO-34、尤其是与具有大孔的拓扑结构为MWW的分子筛进行复合,探讨不同复合比例对反应性能的影响;二是在制备时,通过采用不同模板剂或混合模板剂,制备具有不同结构的复合分子筛混合物;三是在具有特定结构的分子筛上生长具有其他需要结构的分子筛。     

Cu/ZSM-5分子筛催化剂SCR催化性能

采用液态离子交换法制备了不同Cu含量的Cu/ZSM-5分子筛催化剂.对其理化特性和在NH3-选择性催化还原反应中催化性能的评价结果表明:Cu元素主要以Cu+离子的形式富集于分子筛的浅层及表面,且分散性较好.Cu质量分数低于6.39%时,NO低温转化率随Cu含量的增加而增加;而在Cu质量分数超过6.39%后,随Cu含量的增加,高温NO转化率开始衰减的温度降低.反应气流速在150,000,h-1以内时,反应气流速对Cu/ZSM-5催化剂的活性温度窗口影响不大.     

生物乙醇重整制氢用ZSM-5催化剂的载体碱改性研究

为获得酸性较低且结构较为完整的ZSM-5分子筛,采用KOH溶液对ZSM-5分子筛进行碱改性,得到K-ZSM-5分子筛,并通过XRD,SEM,NH3-TPD和CO2-TPD等手段,研究了KOH浓度及改性时间对样品的物相、结晶度和酸碱性等特性的影响。结果表明:在改性时间为12 h的条件下,当KOH浓度为0.1 mol/L时,原有H-ZSM-5的强酸位被削除,弱酸位大幅减弱,但继续提高KOH浓度不能进一步削弱样品的弱酸位;在KOH浓度为0.5 mol/L的条件下,当改性时间为4 h时,样品的结晶度和碱量均较高;在改性时间为4 h的条件下,不同KOH浓度的样品均没有SiO2生成,样品的碱量随着KOH浓度的提高先上升后下降。     

稻壳灰显色特征试验研究

在稻壳的变色特征实验台上,通过改变可控电加热炉内的温度(450~900℃),利用CCD图像采集技术,研究了稻壳及热水浸泡稻壳在不同粒径和厚度情形下的变色特征。试验结果表明:未经处理的稻壳在炉内温度高于600℃后,稻壳灰存在黑色颗粒;未经处理的厚层稻壳在750℃附近时,稻壳灰的颜色存在一个相对较浅的状态,而这个状态停止变色的时间明显高于前后两个测点,形成一个凸峰;经过热水浸泡的稻壳形成灰的颜色要浅于未经处理稻壳灰的颜色,且热水浸泡的稻壳形成灰的变色时间随温度的升高而减少;对未经处理的厚层稻壳粉和热水浸泡的厚层稻壳粉在不同炉温加热30 min后,试样的灰度值随温度变化的特征呈双峰分布,在800~850℃存在一个灰度值较高的区域。试验和分析结果为燃稻壳锅炉的设计及稻壳灰的再利用提供了依据。     

改性ZSM-5催化热解生物质和低密度聚乙烯实验研究

通过碱处理和浸渍Zn制备了介孔双功能Zn/ZSM-5分子筛,在Pyroprobe 5200分析热解仪上研究对榉木和低密度聚乙烯(LDPE)共催化热解反应的催化性能。采用X射线衍射,N2-吸附脱附和吡啶红外等方法对催化剂的结构和酸性进行了表征。实验结果表明:ZSM-5分子筛经过改性之后,B酸酸量下降,L酸酸量上升。在榉木和低密度聚乙烯共催化快速热解中,改性分子筛显著提高了石油化学品的产率。与传统ZSM-5相比,介孔Zn/ZSM-5将共热解产物中高附加值单环芳烃和烯烃的产率提高了24.3%,同时抑制了多环芳烃的产生。这一结果表明,在生物质和LDPE共催化快速热解中,浸渍Zn和碱处理复合改性ZSM-5分子筛有利于提高转化效率和优化产物分布。     

Ga/ZSM-5催化酚醛树脂热解选择性制备单环芳烃的研究

开发一系列用于酚醛树脂快速热解的Ga改性ZSM-5催化剂,并进行全面的催化剂表征,包括X射线衍射(XRD)、氮气吸附脱附、氨气程序升温吸附(NH₃-TPD)和透射电子显微镜(TEM)等,以阐明催化剂的结构特性。Ga物种显著调节了ZSM-5分子筛酸性位点的分布和孔结构,有利于高温下促进热解脱氧反应的进行,同时优化了择形催化性能。重点讨论了Ga负载量、热解温度、催化剂与酚醛树脂质量比和升温速率等参数对热解油组成分布的影响规律。与母体H-ZSM-5催化剂相比,0.5Ga/ZSM-5在酚醛树脂快速热解中催化生产单环芳烃的效率更高,且更能有效抑制酚类化合物的生成。当热解温度为800℃、升温速率为10℃/ms时,单环芳烃的相对含量达到64.1%。     

城市生活垃圾焚烧飞灰与稻壳灰共熔特性试验研究

以生物质稻壳燃烧提供飞灰熔融能量,协同补充助熔剂为思路,开展稻壳灰与飞灰共熔特性研究．研究结果表明,飞灰中掺混20%和30%稻壳灰时,混合灰样品流动温度最低,分别为1 316℃和1 321℃;稻壳灰掺混量在20%～35%之间,处理温度高于1 350℃时,可生成玻璃体质量含量高于85%的熔渣,熔渣中主要元素为Si、Ca和O,痕量元素为Na和K元素,Cl几乎全部从残渣中去除,确保了熔渣长期安全性．此外,重金属浸出检测结果表明,1 300℃以上,混合灰热处理残渣中的Pb、Zn、Cr、Ni、Cu、Cd的浸出浓度远小于毒性限值,为一般固废,证明了稻壳同时作为飞灰熔融燃料和助熔剂的潜力,为燃料式飞灰熔融工艺开发提供依据．     

粉煤灰制备4A分子筛的利用现状

总结了4A分子筛的一般特征、用途和基本制备方法,重点介绍了利用粉煤灰制备4A分子筛的工艺。     

稻壳燃烧特性与动力学模型的研究

采用热重分析仪,在空气气氛下对稻壳的燃烧热失重状况进行了研究,并分析了四种升温速率（5,10,20,50℃／min）对燃烧特性指数的影响。利用Coats-Redfern模型,Freeman—Caroll模型和Flynn—Wall-Ozawa模型分别计算了稻壳燃烧的活化能及频率因子。实验表明：随着升温速率的升高,燃烧性能得到良好改善,但反应起始温度和终止温度由于受热滞后性影响,向高温区偏移使着火温度升高。模型计算结果表明：稻壳燃烧的表观活化能较低,升温速率对活化能的影响并不明显,Coats—Redfern模型、Freeman-Caroll模型可用于估算,Flynn—Wall—Ozawa模型可作为重要数据参考。     

混燃的稻壳飞灰特性的试验研究

在某300MW机组煤粉锅炉上进行稻壳掺烧试验,对掺烧的稻壳灰的微观形貌、化学性质和孔隙结构等性质进行了试验分析。主要结论为:稻壳灰的物相以石英、鳞石英和方石英晶形为主,存在少量莫来石晶体。稻壳灰形状呈现大粒径的不规则片状灰粒,稻壳灰的凸面形成波状的熔融的状态伴有少量泡状孔隙,稻壳灰的凹面有丰富的孔隙结构。在常量元素分析结果中,稻壳灰中SiO2的含量高达97.42%,稻壳灰中的Al2O3、K2O、CaO含量低。稻壳灰的孔隙的平均孔径为9.704nm,注汞体积为0.1811cm3/g,样品的比表面积为74.6332m2/g,从共燃飞灰中分离出的稻壳灰可以作为多孔材料使用。     

稻壳与玉米秆高温厌氧发酵制备生物燃气潜力研究

研究了玉米秆和稻壳在固体浓度为6%时的高温（50℃）发酵性能,并分析了发酵过程中氨氮浓度、碱度及挥发性脂肪酸等参数的变化情况。结果表明,玉米秆和稻壳的挥发性物质产甲烷率接近,分别为（157.67 ± 3.00）mL/g VS和（155.83 ± 6.25）mL/g VS,挥发性物质去除率分别为（53.38 ± 0.81）% 和（42.67 ± 0.3）%。但稻壳相比于玉米秆无需粉碎,降低了输入能耗。发酵过程中氨氮浓度及挥发性脂肪酸数值低于抑制浓度,且碱度对发酵系统酸浓度变化具有很好的缓冲能力,可见玉米秆和稻壳适宜作为沼气工程的原料,并可在6%的固体浓度及高温条件下稳定发酵。     

稻壳粉燃烧过程中颗粒尺寸和形态的演变

以颗粒尺寸为250 ~ 300 μm的稻壳粉为研究对象,通过高温沉降炉中的热解和燃烧实验结合颗粒样品的扫描电子显微镜图像分析方法,研究了稻壳粉燃烧过程中颗粒尺寸和形态的变化及热解、燃烧条件的影响。结果表明,热解时颗粒宽度等尺寸参数均缩小,温度的影响较小;焦燃烧时颗粒尺寸因破碎明显减小,温度、气氛等燃烧条件通过影响破碎进而影响尺寸变化。对于形态参数,热解和燃烧后横纵比的变化及实验条件对其变化的影响与尺寸参数相似;热解和燃烧后圆形度几乎无变化;圆度在热解后变化也较小,而燃烧后明显减小;实验条件对圆形度、圆度的变化几乎无影响。     

Effect of mesoporous ZSM-5 morphology on the catalytic performance of cobalt catalyst for Fischer-Tropsch synthesis

Mesoporous ZSM-5 with various morphologies loading cobalt were prepared and applied in Fischer-Tropsch synthesis. Smaller ZSM-5 particles showed higher intensity of strong acid sites resulting in higher cobalt-support interaction. The activity and CH₄ selectivity were remarkably related with cobalt-support interaction over such acidic supports. Cobalt loaded on spindle mesoporous ZSM-5 exhibited the lowest activity and the highest CH₄ selectivity due to the strongest cobalt-support interaction, but the highest activity was obtained over cubic mesoporous ZSM-5 with the lowest cobalt-support interaction originating from weaker acid sites. In addition, adjusting acid intensity and mesopore volumes could successfully tuned hydrocarbon distribution. Spherical ZSM-5 with hierarchical structure containing larger mesopore volumes and moderate acid intensity effectively promoted the production of C₁₂-₁₈ hydrocarbons. The highest C₅-₁₁ selectivity was observed over cobalt supported on hexagonal meso-ZSM-5 due to the enhancement in diffusion limitation over lower mesopore volumes and hydrocracking of primary hydrocarbons over higher Brønsted acid sites.     

Organosulfonic acid functionalized zeolite ZSM-5 as temperature tolerant proton conducting material

Organosulfonic acid functionalized zeolite ZSM-5 materials namely sulfonated polystyrene ZSM-5, phenylsulfonic acid functionalized ZSM-5 and propylsulfonic acid functionalized ZSM-5, were successfully synthesized in this study. Characterization by X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectrometers indicate that the functionalized zeolites comprise of the organosulfonic acid groups attached onto the surface of zeolites. Impedance spectroscopy results showed that the proton conductivities of zeolites in the operating temperature range of 24–100 °C were enhanced significantly to higher values (about 1–3 orders of magnitude) by loading of sulfonic acids onto the surface of zeolite. Proton conductivities were correlated with the concentration of sulfonic acid groups and increased as follows: sulfonated polystyrene ZSM-5 > phenylsulfonic acid functionalized ZSM-5 > propylsulfonic acid functionalized ZSM-5 which is in line with the ion-exchange capacity, acidity and water uptake analysis. The high proton conductivity of sulfonated polystyrene ZSM-5 might be explained by using surface diffusion mechanism.     

Combustion Reactivity of Rice Husk: An Experimental and Numerical Investigation

The combustion reactivity of rice husk from New South Wales, Australia was measured by heating cubical baskets in controlled environment and monitoring the centre temperature. Frank-Kamenetskii's ignition theory was used to calculate the activation energy. Results agreed well with tests on other cellulosic materials, Numerical simulations of temperature changes were carried out, using a special technique to deal with non-linearities in the heat conduction equation. The numerical results indicate that the time factor should be taken into account when evaluating self-combustion risks.     

稻壳与石英砂及煤粒的流化与混合特性研究

在小型试验台上对稻壳流化床锅炉进行了研究,对稻壳、稻壳与砂、稻壳与砂及煤等多组份物流化特性与混合特性的关键技术作了介绍,得出了有实际指导意义的结论。为实际的稻壳流化床燃烧锅炉设计和运行提供了理论依据和指导经验。     

单元体电阻炉樟树树枝、树叶与稻壳对比燃烧及特性研究

通过将樟树树枝、树叶与稻壳在单元体炉内置于不同燃烧温度及过量空气系数下对比燃烧,研究樟树特有燃烧特性.结果显示在过量空气系数为1.2时,利于樟树树枝、树叶燃烧充分;因樟树树枝、树叶不耐热、固定碳相对煤炭含量较低,避免过高温度,燃烧温度为1 000℃时,有利于燃烧;樟树树枝最易燃尽,樟树树叶较易燃尽,稻壳最难燃烧燃尽.