TG-DSC同步联用测定煤热解反应热

选取5种不同变质程度的煤样,利用TG-DSC同步联用仪测定煤热解过程的热流,并分别采用经验法和实验测定法确定热流基线,解析获得了煤热解反应热。此外,还考察煤阶及热解温度对煤热解反应热的影响,对比、分析两种基线确定法测定煤热解反应热的准确性。结果表明,1 100 ℃热解温度下胜利褐煤、神木长焰煤、神东烟煤、大同烟煤以及太西无烟煤基于实验法确定热流基线所测得的热解反应热分别为-5 743.11,-13 888.42,-16 246.20,-21 433.89,3 097.79 J/g,基于经验法确定热流基线所得的煤热解反应热分别为-5 963.81,-13 839.86,-17 792.50,-22 871.74,3 536.47 J/g;除无烟煤外的其他煤样,随着煤变质程度的增大,煤热解过程中放出的热量总的来说呈现出增加趋势,有热解反应热随温度的升高先增大后降低再增大的规律;太西无烟煤在各温度下的热解反应热均大于零,一直表现为吸热反应,净吸热量也随温度的升高而增加;除神东烟煤和大同烟煤外,经验法确定热流基线和实验测定热流基线两种方法所测的煤热解反应热较为接近,神东烟煤和大同烟煤出现较大差异的原因是经验基线法依赖主观经验过高地预测了放热区间的反应热。在测定煤热解反应热过程中实验测定法具有操作简单、测定准确、实验可重复性强等优势。     

内蒙古褐煤热解半焦燃烧特性研究

为实现内蒙古乌拉盖褐煤的高效利用,以粒度小于6 mm乌拉盖褐煤为原料,用马弗炉模拟工业炭化炉热解条件,制取了乌拉盖褐煤中低温热解半焦,测定了热解半焦的工业分析、发热量、哈氏可磨性指数,分析了半焦的燃烧动力学,研究了热解条件与半焦燃烧特性之间的关系。结果表明:热解终温对乌拉盖褐煤热解半焦燃烧特性影响最大,升温速率和保温时间对半焦燃烧特性影响不显著。乌拉盖褐煤热解半焦反应活化能随热解终温、保温时间的升高而增加,燃烧特性指数随热解终温、保温时间的升高而降低。热解终温为600℃时产生的半焦具有最高发热量24.50 MJ/kg,比原煤提高77%;燃烧特性指数最高为1.4×10-7%2/(min2·℃3),适宜燃料比为7~9,是很好的燃料。     

基于Aspen Adsorption的活性炭吸附溶液中镍离子的模拟研究

利用Aspen Adsorption对活性炭吸附溶液中镍离子的过程进行模拟研究。通过静态吸附实验数据拟合、吸附等温线常数项估算,建立了实验室规模的活性炭吸附溶液中镍离子的单塔吸附模型;在设置的进料流量为0.001m³/s、进料浓度为50mg/m³的初始条件下,模拟计算获得了吸附塔出口液相中镍离子浓度随时间的变化和沿床层轴向的分布,并考察了进料浓度、进料流量和传质系数等对吸附过程和穿透曲线的影响。结果表明:模拟计算结果与实验结果基本吻合,模型假设、参数设置合理,研究条件下吸附床层在15000s后被完全穿透;随进料镍离子浓度、进料流量的增大,吸附床层的穿透曲线均前移,进料流量的影响更为显著,进料镍离子浓度由50mg/m³增大至5000mg/m³时,穿透时间从3500s提前至1500s,而进料量由0.001m³/s提高到0.002m³/s时,穿透时间从3500s即提前至1700s;传质系数≤0.1s^-1时对吸附性能影响显著。模拟研究、计算为放大试验及实际工程应用工艺参数的选择提供了依据。     

煤质活性炭脱灰工艺的研究进展

分析了煤质活性炭灰分的来源、赋存形式及煤质活性炭的灰分对活性炭性能的影响;并对煤质活性炭的前期、中期、后期3种不同的脱灰工艺进行了综述,分析了3种工艺实际应用中的优缺点。     

泥炭基活性炭水蒸气活化过程孔结构演化的碳烧失特征

孔结构调控是活性炭制备研究的核心,碳烧失伴随并决定着孔结构的演化。为研究泥炭基活性炭孔结构演化过程中碳烧失特征,将贵州毕节泥炭样品破碎、粉磨,在氮气氛围进行热重分析,并采用无黏结剂压块成型,再破碎后、炭化,在不同活化温度、时间下水蒸气活化制得活性炭,测定活性炭样品的碘值、亚甲蓝值和焦糖脱色率吸附性能指标,利用气体吸附仪、拉曼光谱和扫描电子显微镜表征其孔结构、碳结构和微观形貌,研究吸附性能、孔结构、碳结构间的关系。结果表明:泥炭基活性炭的孔结构演化随活化温度的升高分为造孔(750～800℃)、扩孔(800～850℃)、孔塌陷(850～900℃)和炭表面烧蚀(900～950℃)4个阶段,分别以无序炭(D₃)及散乱石墨层结构(D₁)、散乱石墨层结构(D₁)及平行的石墨层间的不规则层(D₂)、活性位点碳(D₄)、规则的石墨微晶结构(G)的烧蚀为主;随活化时间的增加分为充分发育期(60～120 min)和过度发育期(120～150 min)2个阶段,分别以无序炭(D₃     

一锅法制备酚醛基炭气凝胶

炭气凝胶因其优异的隔热性能和耐高温性能，成为热保护系统中的最具潜力的高温隔热材料之一。然而，由于现有炭气凝胶制备工艺复杂、周期过长等因素，限制了其工业化制备及其应用。论文采用一锅法制备酚醛气凝胶、经炭化制得炭气凝胶，与传统法制备的炭气凝胶进行了对比，表征了炭气凝胶的孔结构、微观形貌，考察了固含量对炭气凝胶密度、收缩率的影响及热导率随密度及温度的变化。结果表明，随着固含量的增加，密度逐渐增大，而收缩率基本维持在22%左右，不随固含量的变化而变化，固含量从16%增加到46%时，炭气凝胶的密度从0.15 g/cm³增加到0.58 g/cm³,其中，密度为0.15 g/cm³的炭气凝胶室温下热导率低至0.074 W/(m·K),随着温度升高热导率逐渐增大，1 800℃高温下热导率为0.620 W/(m·K)。一锅法有望成为一种快速、批量、低成本制备炭气凝胶的新技术路径。     

氯化-脱氯化和热缩聚合成煤液化残渣基纺丝沥青的分子结构特征

纺丝沥青的性质决定其能否连续、稳定工业化生产沥青基碳纤维，也是影响碳纤维性能的重要因素，而合成方法是调控纺丝沥青性质的重要手段。对比传统热缩聚法，氯化-脱氯化法可以从分子维度调控合成，以制得纺丝性优异的沥青前驱体。迄今，针对采用热缩聚法和氯化-脱氯化法合成的纺丝沥青分子结构特征差异研究鲜有报道。采用元素分析、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI TOF-MS)及固态核磁共振(¹³C-NMR)表征纺丝沥青的分子组成与结构，采用平均分子模型方法构建纺丝沥青的分子模型。结果表明，采用氯化-脱氯化法合成的纺丝沥青具有更高的碳含量，且在FTIR中1 490和696 cm^-1波长处和XPS C 1s中287.1 eV结合能处均表现出特有由氯化反应产生的特征峰；由MALDI TOF-MS和¹³C-NMR分析可知，由氯化-脱氯化法合成的纺丝沥青具有更高的聚合度、分子量和芳香度，其平均分子量达857,芳香度达0.87,且纺丝沥青的分子结构更趋向于在一维方向上发展的线性结...