甲醇气相脱水制二甲醚本征动力学研究

在温度240~340 ℃、压力0.1~1.0 MPa、液体体积空速0.9~4.0 h -1的等温积分反应器中,催化剂为甲醇脱水MD-2型催化剂,研究了甲醇脱水生成二甲醚的本征动力学,并考察了操作条件对甲醇转化率的影响。实验结果表明：随着温度的升高,甲醇转化率先升高后降低;压力的变化对甲醇转化率的影响不大;随着空速的增加,甲醇转化率逐渐降低。根据实验测定数据,应用参数估值方法,依据不同反应机理推导出以各组分逸度表示的4种双曲型动力学方程,残差分析及统计检验表明,基于Langmuir-Hinshelwood解离吸附模型建立的本征动力学方程是最适宜的。     

煤基碳纳米片宏观体的结构调控及电化学性能

煤炭的洁净加工与高效利用是国家实施能源发展战略的核心内容,而煤的材料化是实现其低碳高值化利用的重要途径之一。以自制煤基石墨为原料,采用液相氧化-热还原工艺制备三维层次孔煤基碳纳米片宏观体(CCNSs),利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、低温氮气吸附仪、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)和X射线光电子能谱(XPS)等手段表征其微观结构,并采用恒流充放电和循环伏安测试探究CCNSs用作锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明,煤基石墨经液相氧化-热还原处理可制备出富含多孔结构和石墨微晶片层的碳纳米片宏观体。氧化剂用量是影响CCNSs微观结构的重要因素,通过调节氧化剂的用量可实现对CCNSs中多孔结构和石墨微晶片层结构的有效调控。当氧化剂与煤基石墨的质量比为4时,CCNSs-3材料以相互交联的类石墨烯片层为主体骨架,辅以孔径为1.5～100 nm的"微孔-中孔-大孔"层次多孔结构,共同构筑成3D层次孔煤基碳纳米片宏观体,其石墨微晶含量约为38.9%,比表面积达285.6 m²/g,且含有5.47%的氧原子掺杂。在3D层次孔结构和石墨微晶片层的协同作用...     

煤基碳素的石英砂超细助磨研究

在干法条件下,采用石英砂作为助磨剂,对煤基碳素进行了超细粉碎试验,研究了石英砂的用量以及添加方式对煤基碳素超细粉碎的影响,并从粉碎动力学的角度分析了石英砂助磨剂的不同添加方式对于煤基碳素的超细助磨规律。试验结果表明：随着石英砂用量的增加,煤基碳素粉体的中值粒径D50先减小而后趋于不变,当用量为1.4 g时,粉体的D50降低到3.21 μm;在助磨剂的三种添加方式中,粉碎前的助磨剂一次性添加时,粉碎速率更高,适合于粉碎时间较长的情况;粉碎过程中的助磨剂增量添加时,粉碎速率变化更快,适合于粉碎时间较短的情况。     

基于Diels-Alder化学合成煤基高能量密度燃料的模型物反应研究

选取基于煤基油中轻质芳烃为前驱体化学合成高能量密度燃料的工艺过程为研究对象,利用轻质芳烃模型化合物,研究了其Diels-Alde化学合成高能量密度燃料过程的反应机理与催化原理。结果表明,在分子筛催化剂作用下,以苯、甲苯、二甲苯和四氢萘等芳烃为前驱体可与降冰片烯发生Diels-Alde化学合成,生成具有多个封闭环平面组成的立体分子构型的高能量密度燃料。其转化率分别为85.2%,93.1%,99.0%和98.3%,选择性分别为95.2%,93.5%,95.5%和15.3%,轻质单环芳烃(BTX)具有优异的选择性和反应性;MCM-22催化剂因具有较大的孔结构和适度的酸性,其反应活性高于ZSM-5,SAPO-34和ZSM-35催化剂;增加反应时间和升高反应温度均有利于Diels-Alder合成反应。通过轻质芳烃模型物化学合成制备的高能量密度燃料具有较高的密度和能量密度,分别为0.941 8 g/cm3和43.79 MJ/L,远高于石油基和煤基喷气燃料。煤基石脑油经过催化重整后,可得到富集轻质芳烃组分,其单环芳烃(BTX、苯、甲苯、二甲苯)含量高达71.05%,另外,仍可通过柱层析或萃取精馏等先进的分离富集技术,进一步提高轻质芳烃组分富集度。因此,以煤基石脑油为起始原料,通过催化重整或柱层析分离后,得到的富集轻质芳烃组分完全可作为前驱体化学合成真实体系下的煤基高能量密度燃料。     

矿山机械设备燃用煤基柴油的可行性研究

为推广煤基柴油,在哈尔乌素露天煤矿的多台多型号矿山设备上进行了试用。结果表明:燃用煤基油的机械设备运行正常,发动机润滑油主油道的油压,机油压力等各项参数正常,同时对发动机油进行了取样化验,各项指标均在合理范围内,另外燃用煤基柴油有效的减少了成本,证明煤基柴油适用于矿山机械设备。     

二甲醚的制备技术及其多种应用

介绍了包括甲醇脱水法，合成气直接合成法和CO2加氢直接合成法制二甲醚（DME）的几种生产方法，以及DME合成技术的最新发展，并对DME下游产品的开发研究及其各种应用进行了论述。     

煤基甲醇定价机理与方法的研究

甲醇价格受国际原油价格、全球甲醇的期货交易价格、现货交易价格、合同约定条款和市场供求关系等因素影响,定价机理复杂.文章通过对我国煤基甲醇定价机理与方法的研究,构造了煤基甲醇产品的定价模型并阐述其应用方法,对于煤基甲醇生产企业规避市场价格风险,溢价增效,提高市场竞争力,具有指导意义.     

微波辐射下耐硫型Pd催化剂的可控制备及在一步法合成二甲醚中的应用

针对合成气一步法制取二甲醚(Syngas to Dimethyl ether,STD)工艺的研究现状,采用微波技术开发了具有较好耐硫效果的Pd系二甲醚合成催化剂,具体从以下3方面进行了研究开发:首先,进行了Pd系STD反应催化剂制备研究。分别以γ-Al2O3、HZSM-5和Al-MCM-41为载体,采用浸渍法制备了3个系列负载型Pd金属催化剂,通过调控焙烧条件、Pd负载量、助剂类型和复合方式及助剂添加量等实现了对催化剂表面的物相及吸附特性、还原特性、表面酸性等性能的控制,探讨了催化剂STD反应活性与样品本身所固有特性的关系。其次,进行了Pd系催化剂耐硫机理研究。以H2S和噻吩为探针毒物研究硫中毒实验和再生实验后Pd催化剂用于STD反应性能,考察了催化剂载体和助剂类型对Pd催化剂耐硫性能的影响,运用多种表征手段对催化剂的物性结构和反应物化学结构进行表征,分别揭示了Pd金属表面和酸中心上的硫化物吸附形态和吸附特点;利用GC-MS分析确定有机硫和无机硫毒物在CeO2-CaO-Pd/HZSM-5催化剂表面的吸附位置,并推测出其表面的硫化物转化机理。最后,对CeO2-CaO-Pd/HZSM-5催化剂的STD反应动力学进行了研究。选取STD反应活性和耐硫性能优异的CeO2-CaO-Pd/HZSM-5催化剂进行STD反应工艺条件研究,确定了优化工艺条件;在此基础上,建立CeO2-CaO-Pd/HZSM-5双功能催化剂颗粒的动力学方程,统计检验显示该模型可靠,模型计算值与实验值吻合良好。     

Study on methanol synthesis from coal-based syngas

The intrinsic kinetic models of the Langmuir-Hinshelwood type were investigated in terms of the reaction rates of CO hydrogenation and CO₂ hydrogenation in the form of reactant fugacity. The parameters were estimated by the Universal Global Optimization using the Marquardt method. Residual error distribution and statistic tests show that the intrinsic kinetic models are reliable and acceptable. The mathematic model of a combined converter formed by gas-cooled and water-cooled reactor was developed and the gas-cooled reactor and the water-cooled reactor were characterized with one-dimensional mathematic model. The distributions of temperature and concentration in the catalytic bed of the gas-cooled reactor and the water-cooled reactor in a combined converter with a yield of 1.2 Mt/a were simulated. The parallel cross linking pore model was used to describe the transfer process of multi-component diffusion system in the catalyst. The calculated value computed by the internal diffusion efficiency factor calculation model established for methanol synthesis catalyst fit the experimental value very well. Supported by the National Science & Technology Support Project Task of China(2006BAE02B02)     

冠醚对准东煤水洗液中碱/碱土金属离子萃取动力学

超分子化合物冠醚对碱金属/碱土金属具有特殊的选择性配合能力,将其应用于煤化工领域中,为研究煤中自带单一碱/碱土金属元素对煤燃烧、热解、气化的影响提供新方法。研究了稀释剂种类、冠醚种类、萃取时间、冠醚浓度、萃取温度对准东煤水洗液中碱/碱土金属的萃取影响。结果表明,稀释剂极性越大,冠醚萃取效果越好。相同孔径的不同种类冠醚对相同离子的配位能力有差异,这是由于冠醚环上的取代基不同造成的。氯仿作为稀释剂,二环己基18-冠醚-6作为萃取剂,对准东煤水洗液中非Na碱/碱土金属离子具有较高的选择能力和萃取能力。提高有机相萃取剂浓度可有效提升萃取率,但分离系数并不随萃取剂浓度的增大而增大。萃取反应为放热反应,升高温度不利于萃取反应进行。     

煤制合成气低温甲醇洗吸收塔数学模拟与分析

为寻求低温甲醇洗合适的热力学模型,建立了低温甲醇吸收气体的SRKH模型,通过参数回归得到低温甲醇洗体系中组分之间NRTL方程的二元交互作用参数,根据气液平衡计算验证了参数的可靠性。模拟计算了国内某厂低温甲醇洗的吸收塔,得到了CO2和H2S在吸收塔中的摩尔分数分布,计算结果表明所得到的热力学模型对低温甲醇洗系统是适宜的。考察了工业生产中操作条件对低温甲醇洗系统的影响,获得了净化气中CO2和H2S摩尔分数随操作条件的变化规律。随精洗甲醇流量的增加以及甲醇温度的降低,低温甲醇洗后净化气中酸性气体的摩尔分数降低,H2S摩尔分数快速降低到0.1×10-6以下,因此通过改变精洗甲醇的流量或改变甲醇的温度可以生产出合格的不同CO2摩尔分数的净化气。在保证净化气中酸性气体摩尔分数满足煤制气合成甲醇的要求的情况下,考察了粗煤气流量对精洗甲醇流量的影响,结果表明,随粗煤气流量的增加,精洗甲醇量增加,但增加程度逐渐减小,规模的增加有利于降低操作费用。     

环保型装车基地在煤炭行业的推广应用

装车基地集装车高精度、运输高效、用地节约、生态和谐、优势互补于一体,其包括精确装车系统、高效堆下活化给料机和煤场辅助设施。精确装车系统具有装车快速化、精确化和智能化的特点;堆下活化给料机输送能力高;煤场辅助设施最大限度的降低煤尘扩散,减少了环境污染。本装车基地具有良好的经济效益、环境效益和社会效益,推广空间和应用前景广阔。     

炼焦煤尾煤热解特性及动力学研究

基于炼焦煤尾煤和原煤的热解实验对比,研究热解终温、升温速率和高矿物质含量对炼焦煤尾煤热解特性的影响,并求解炼焦煤尾煤热解的动力学参数。结果表明：热解终温和升温速率对炼焦煤尾煤的热解过程有重要的影响,高温有利于尾煤中高分子有机物裂解和挥发分析出,但高矿物质含量使尾煤热解在850 ℃后终温作用不明显;炼焦煤尾煤中矿物质含量对其热解具有抑制作用,使尾煤热解过程向高温段推移;炼焦煤尾煤的热解过程可以用3个二级反应描述,通过动力学参数拟合计算结果得出炼焦煤尾煤热解反应活化能为54.7~131.1 kJ/mol。     

焦煤微波干燥特性及动力学研究

为探索焦煤微波干燥技术的基本理论,通过河南平煤八矿-焦煤微波干燥实验,研究焦煤颗粒粒径、微波功率和初始含水量对焦煤干燥特性的影响,利用薄层干燥动力学模型对实验数据进行拟合,探讨适于描述焦煤微波干燥动力学的最佳模型。结果表明,当焦煤粒径小于1 mm时,随着焦煤粒径、微波功率或初始含水量的增加,相同时间内煤样失水量增加,干燥速率增大;而随着粒径或微波功率的增大,干燥达到平衡的时间减少,但初始水分对干燥达到平衡的时间没有显著影响;焦煤微波干燥过程有一个非常短暂的预热升速阶段和恒速干燥阶段和一个长时间的降速干燥阶段,粒径、微波功率和初始水分越大,恒速干燥阶段越短暂;在常用薄层干燥动力学模型中,Diffusion approach模型是适于描述河南平煤八矿-焦煤微波干燥动力学的最佳模型。     

煤热解特性及热解动力学的研究

采用热天平对不同煤种在同一升温速率下的热解特性进行了试验研究,同时对其热解动力学特性进行了分析。试验结果表明,煤的热解过程主要分为干燥脱气阶段、主要热分解阶段和二次脱气3个阶段。在热重试验的基础上,用Doyle积分法求取动力学参数的处理方法获得了有关煤热解反应的动力学参数。     

煤系高岭土开采中爆破技术的研究与应用

煤系高岭土矿岩坚固性低、脆性强，采用普通爆破方法开采时，成材率低、爆破震动强度大、且工作面碎石抛掷作用强。试验采用多段毫秒微差爆破技术，适当延长段间延迟时间，选用合理的起爆方式和起爆顺序，根据等能爆破原理严格控制装药量，同时采用水垫层不耦合装药结构，取得了良好的爆破效果，破碎粒径适宜、块度均匀，成材率高，抛掷作用小，震动强度低，顶板整体稳定性高，施工安全。