MxOy/USY双功能催化剂对神东煤的快速热解产物的调控

以USY分子筛为载体,采用等体积浸渍法分别制备了NiO、Fe₂O₃、Co₃O₄、MoO₃负载量均为9%的M_xO_y/USY双功能催化剂,并借助ICP、XRD、BET、TEM、NH₃-TPD、TG等分析手段对催化剂进行表征。使用自建的粉-粒流化床对神东煤进行快速催化热解实验,结果表明：①M_xO_y/USY使气体产物收率提高,液体产物收率降低,催化剂的积炭量增加,对半焦的产率基本没有影响;②M_xO_y/USY使CH₄、CO的收率均不同程度地提高,但H₂、C₂的收率皆有所降低;焦油中脂肪烃、单环芳烃、酚类化合物、含氧化合物的含量大幅增加,萘类化合物、联（多）苯的含量显著减少;③M_xO_y/USY的调控作用存在差异性。其中,Fe₂O₃/USY、Co₃O₄/USY的产物调控作用相似,但Fe₂O₃/USY的气体选择性更高,气体总收率提高23%;NiO/USY使C₃收率提高79%,CO₂收率降低91%,使焦油中脂肪烃、酚类、含氧化合物的含量分别增加1555%、739%、412%,萘类化合物的含量减少46%;MoO₃/USY使稠环芳烃的含量增加8%。     

甲醇与含碳化合物共进料制高附加值化学品研究进展

根据我国化石能源赋存现状和煤化工产业发展需要,甲醇制烯烃或芳烃等高附加值化学品研究受到越来越多的关注。其中,由于甲醇反应的放热特性与含碳化合物反应的吸热特性,甲醇与各类含碳化合物共进料制高附加值化学品也逐渐成为研究的热点。本文综述了近年来国内外甲醇与含碳化合物共进料制高附加值化学品的相关研究进展,分别介绍了甲醇与C₁分子(CO,CO₂和CH₄)、C₂⁺分子、生物质等共进料制高附加值化学品的技术。相对于单一含碳化合物反应,甲醇耦合共进料在反应过程中由于体系物种浓度和反应温度等的变化,使得深入研究各过程反应机理具有重要意义。在此基础上,开发新的反应工艺及与之匹配的多功能催化剂,有利于扩展原料来源、丰富产品链,并提高反应原子利用率,将成为未来研究甲醇耦合共进料制高附加值化学品的重要方向。     

乙醇胺对介质阻挡耦合电晕放电同时脱除NO、SO2的影响

采用自行设计的介质阻挡耦合电晕放电等离子体反应装置进行了模拟烟气同时脱硫脱硝的研究,分别考察乙醇胺（HOCH₂CH₂NH₂,MEA）在不同模拟烟气体系中对NO、SO₂脱除的影响,深入探讨了MEA在放电过程中与NO的作用机理。结果表明：在N₂/O₂/SO₂/NO体系中,0.56% MEA的加入可以显著消除O₂对NO脱除的抑制作用;在N₂/CO₂/SO₂/NO体系中,MEA会吸收进入体系中的部分CO₂,以减弱CO₂对NO脱除的抑制;在N₂/O₂/CO₂/H₂O/NO/SO₂体系中,0.56% MEA的加入既可以有效减弱H₂O的影响,也可以使NO的脱除率达到71.28%,继续将MEA的体积分数增大至1.20%时,可将该体系下NO脱除率提高到81.25%;同时,MEA可以在短时间内高效吸收体系内的SO₂,且几乎不受其他气体成分的影响,SO₂脱除率保持在95%左右。     

甲醇制芳烃催化剂及相关工艺研究进展

当前我国芳烃生产面临石油资源短缺等困难,而我国丰富的煤炭资源和当前过剩的甲醇产能为煤基甲醇制芳烃提供了价格低廉的原料,对于我国的能源安全具有重要意义。本文综述了近年来国内外甲醇制芳烃（MTA）技术的相关研究进展,分别介绍了MTA固定床、流化床技术;针对传统MTA过程产物复杂,分离能耗大,经济效益差等不足,归纳总结了更具经济性的甲醇一步法制对二甲苯（MTPX）以及甲醇一步法制对二甲苯联产低碳烯烃（MTO&PX）技术;针对传统MTA催化剂稳定性差等不足,对比介绍了甲醇直接制芳烃以及低碳烯烃制芳烃路线,结果表明甲醇经低碳烯烃制芳烃工艺路线具有催化剂寿命长、产品组成易调节等优势。最后,本文认为分子筛限域效应、分子筛表面修饰新技术、金属-酸双活性中心协同效应是未来MTA研究的重要方向。     

MeMo/USY催化剂对神东煤热解产物的调控

以USY分子筛为载体,通过等体积浸渍MoO₃、Fe₂O₃、Co₃O₄、NiO四种过渡金属氧化物,制备了Mo/USY、FeMo/USY、CoMo/USY、NiMo/USY催化剂,并借助ICP、XRD、BET、NH₃-TPD、TG等手段对催化剂进行表征。使用粉-粒流化床进行神东煤的催化热解实验,考察了过渡金属氧化物对USY的改性作用及其对热解产物的影响。结果表明：不同催化剂作用下,半焦收率基本保持在65%左右;与SiO₂相比,USY分子筛使焦油中酚类化合物含量从36.95%减少到5.08%,萘类化合物含量从8.24%增加到72.76%;与USY相比,Mo/USY使气体、液体产物的收率分别降低了4.4个百分点、30.0个百分点,萘类含量减少了18.5个百分点;Fe₂O₃、Co₃O₄、NiO对Mo/USY的改性作用明显,降低了催化剂的积炭率,提高了CH₄、C₂、C₃、CO₂的收率和气体总收率;FeMo/USY促进了产物的芳构化和萘类的生成;CoMo/USY促进了产物的芳构化反应,抑制了萘类的生成反应;NiMo/USY抑制了产物的芳构化反应、萘类的生成反应。     

弱酸型离子交换树脂脱胶行为的动力学与热力学研究

对弱酸型离子交换树脂的油脂脱胶进行了实验,并探讨了其吸附动力学和热力学行为,通过对比拟合不同温度下Langmuir和Freundlich方程,发现Freundlich方程可以较好地描述实验条件下树脂对磷脂的吸附行为,40℃下的方程为y=2.028 1x+0.391 4,回归系数R2=0.950 4,50℃下的方程为y=1.816 5x+0.405 4,回归系数R2=0.940 7,并推测出吸附过程中ΔH>0,ΔG>0,ΔS>0,表明实验条件下树脂脱胶是微量吸热的过程,磷脂在树脂上发生的是复杂的多层吸附。     

甲烷化学链重整制合成气用氧载体的研究进展

甲烷化学链重整(CLR)技术是利用固体氧载体中的晶格氧代替气相氧与甲烷反应制取合成气,不仅能够避免CH_4/O_2混合带来的爆炸风险,还能够大幅提高合成气的选择性,且合成气n(H_2)/n(CO)比例接近理想值(～2),而开发具有高循环稳定性、高氧化还原活性、价格低廉且环境友好的氧载体是CLR的关键。本文总结了国内目前化学链重整技术的基本原理、特点和应用于CLR技术中氧载体的研究现状。发现化学链重整中以过渡金属氧载体(Ni、Fe、Cu、Co)为主,目前的氧载体研究重点主要是复合金属氧载体(钙钛矿型氧载体、CeO_2类氧载体、六铝酸盐类氧载体),今后的研究重点是如何提高氧载体的反应性能。最后,提出可通过形貌调控、不同离子取代或与其他金属氧化物复合等手段来提高氧载体的CLR性能,并指出CLR研究开发在今后有待加强的研究方向。     

过渡金属氧化物担载型USY分子筛对神东煤催化热解行为的影响

利用粉-粒流化床热解实验装置,研究了过渡金属氧化物改性的USY分子筛对神东煤热解行为的影响。结果表明:过渡金属氧化物改性后USY分子筛骨架结构未发生变化,酸量变化显著。催化剂对神东煤一次热解挥发分的催化作用明显,半焦收率基本保持在66%左右;在实验所选五种催化剂作用下热解挥发分的脱氧反应都增强,热解气中CO和CO_2的收率明显增加,液体产物收率下降,强酸性导致积碳严重,双金属改性后积碳情况改善。USY分子筛对轻质芳烃的形成具有较高的催化活性,其酸性中心能促进焦油中含氧化合物、稠环芳烃和脂肪烃向萘类芳烃转化,负载WO_3后会抑制焦油中萘类芳烃的生成,NiO引入后催化剂的双金属活性导致此抑制作用更为明显,且NiO的裂解性和脱氢性能会显著增加焦油中脂肪烃的含量和气体中H2的收率。     

焦粉吸附深度处理焦化废水研究

为解决焦化废水经常规生化处理后污染指标不符合排放标准的问题,将焦化厂生产过程中自身产生的焦粉用于焦化厂废水处理工艺中生化出水的深度处理环节,考察了焦粉投加量、焦粉粒径、溶液pH值、吸附时间对焦化废水COD和色度去除率的影响,通过正交试验设计优化了工艺条件得到最优工艺方案,最后采用SEM-EDX对比分析了焦粉使用前后的形貌变化及表面元素分布。结果表明:焦粉投加量从40 g/L增至120 g/L时,COD和色度去除率显著提高;焦粉投加量大于120 g/L时,两者去除率增速减缓,投加量超过200 g/L后,两者去除率基本稳定。焦粉粒径超过5～6 mm后,COD和色度去除率基本稳定不变。焦化废水p H值调节至8附近时,两者去除率达到最大值。吸附时间从0. 5 h逐渐增加到2. 5 h时,COD和色度去除率显著提高;超过2. 5 h后,两者去除率基本稳定。通过L18(37)正交设计试验设计优化的最佳方案为焦粉投加量200 g/L,焦粉粒径5～6 mm,溶液p H值8,吸附时间3 h;在优化条件下的多次平行试验表明,COD平均去除率达到66. 8%,色度平均去除率达到71. 2%。SEM-EDX表征显示,吸附前,焦粉孔径大,表面有较大缝隙,吸附后孔径和缝隙明显减小,分析原因可能是有较多物质附着在焦粉表面及孔道内造成。吸附后焦粉表面碳、氧、硫、氮元素相对含量大幅增加,这说明焦粉对焦化废水中的有机物和部分含硫、含氮物质具有较好的吸附性能。     

喷动床内气固二相流动行为的计算模拟

采用双流体模型结合颗粒动理学理论对喷动床内气固二相流体流动行为进行了计算模拟研究。模型中运用颗粒动理学理论描述颗粒相应力封闭流体控制方程,使用Gidaspow曳力模型描述气固相间作用。喷动床内颗粒在浓相区的体积分数很大,采用Schaeffer′s模型描述颗粒间的摩擦应力。模拟计算结果表明,喷动床内分喷射区、喷泉区、环隙区3个区域,在射流入口处形成一个瓶颈。模拟计算得到的颗粒速度和空隙度分布与实验数据进行比较,计算结果与实验结果吻合较好。