铁基凹凸棒载氧体制备及煤化学链燃烧性能研究

以Fe(NO3)3·9H2O、Fe2O3和Fe3O4为前驱体,凹凸棒(ATP)为惰性载体制备了系列Fe2O3/ATP载氧体。在流化床反应器内,以水蒸气作为气化-流化介质,900℃为还原温度,研究了载氧体与神木煤的反应活性及循环反应性能,同时考察了载氧体的抗磨损性能。实验结果表明:以Fe(NO3)3·9H2O为前驱体制备的Fe4ATP6(N)载氧体具有很高的反应活性和抗磨损能力。对其进行的10次还原/氧化循环实验表明:尾气中CO2平均含量先下降后升高,但都保持在95%以上,停留时间t95从14.8 min增加到16.1 min。SEM分析表明随着循环反应的进行载氧体表面小颗粒变成大颗粒,发生轻微烧结。     

声场强化微小流化床流动特性研究

在内径4.3mm微小流化床中,考察了声场对FCC及石英砂颗粒流化质量的影响。重点讨论了声压级与频率对微小流化床最小流化速度的影响。结果表明,声场能改善微小流化床流化质量。尤其对于51μm石英砂颗粒,声场可以使其消除沟流,实现稳定流化。声压越大,声场对微小流化床流化质量改善越明显。最小流化速度随声压增高呈单调下降趋势。相同声场条件下,声波对微小流化床最小流化速度数值降低幅度大于大尺度流化床。声场对微小流化床最小流化速度的影响存在最佳频率。但不同颗粒的最佳频率不同。内径4.3mm流化床,51,67,83μm石英砂颗粒与83μmFCC颗粒对应的最佳频率分别为90,90,140和140Hz。在一定的声压与频率下,声场可以降低最小流化速度约9%～21%。对于微小流化床,床径越小,则床层空隙率越大,越有利于实现外场强化,最小流化速度的降低幅度也逐渐增大。     

二氧化碳催化加氢制甲醇研究进展

近年来,许多工业领域频繁使用化石燃料,导致温室气体(GHG)大量排放,大气中二氧化碳含量急剧增多。化石燃料的枯竭,全球变暖、气候变化以及燃料价格的急剧波动,使新型环保燃料成为研究热点。将二氧化碳转化为高附加值产品的过程被认为是应对气候变化和能源高速消耗的有效措施。甲醇是一种重要的化工原料和能源,在行业内的需求与日俱增。为顺应国家双碳目标和绿色环保战略规划,CO₂热催化加氢制甲醇工艺得到广泛研究。使用二氧化碳生产甲醇工业生产过程中,二氧化碳的来源很多,可从炼油厂、炼煤厂、制锰厂等排放的烟气中分离。氢气可从绿色能源发电电解水得到,如太阳能、水力或风能发电。利用可再生能源进行CO₂催化加氢制甲醇,不仅可在很大程度减少二氧化碳排放,碳资源也可实现循环再生利用,能有效缓解我国当前能源及化工原材料缺口。通过介绍甲醇性质以及近年来国内外甲醇生产技术发展历史,从催化剂和工艺方面综述了甲醇制备方法以及尚需解决的关键问题,目前二氧化碳制甲醇催化剂虽然有了一定研究进展,但其性能距实现工业化还有一定难度,CO₂催化加氢制甲醇整体所需工业成本较高...     

铁基催化剂活性相调控及其催化CO2加氢制线性α-烯烃研究进展

线性α-烯烃(LAOs)作为重要的化工原料,通常用于共聚单体、合成润滑油、增塑剂用醇和油品添加剂。以二氧化碳(CO₂)和氢气(H₂)作为原料,通过CO₂加氢反应生产LAOs可以缓解温室效应、实现CO₂高值化利用,具有重要意义。CO₂加氢制LAOs一般包括逆水煤气变换(RWGS)和费托合成(FTS)两个步骤,四氧化三铁(Fe₃O₄)和碳化铁(χ-Fe₅C₂等)可分别催化RWGS和FTS反应,因此Fe基催化剂是当前的研究热点。介绍了Fe基催化剂的物相演变过程及其失活机制,重点分析了载体、助剂和表面改性对促进χ-Fe₅C₂活性相生成、调控Fe₃O₄/χ-Fe₅C₂比例(物质的量之比)和维持χ-Fe₅C₂相稳定的作用,总结了F...     

粉煤灰多孔陶瓷制备及其吸附Cr(Ⅵ)性能

以粉煤灰为基体材料,用碳酸钠(Na₂CO₃)为造孔剂,氢氧化钠做助熔剂,混合均匀后经压片成型,在马弗炉中经高温煅烧得多孔陶瓷。研究了碳酸钠含量以及煅烧温度,对陶瓷孔隙率和强度的影响,以及制备的粉煤灰多孔陶瓷对 Cr(Ⅵ)的吸附性能的影响。研究结果表明：煅烧温度为800℃,造孔剂含量为15%,所制备的粉煤灰多孔陶瓷的孔隙率为40.28%,抗压强度为8.1MPa,陶瓷片的饱和吸附时间为200min,对0.060 06g·L^-1的重铬酸钾溶液中Cr(Ⅵ)的去除率为71.36%,吸附能力达0.757mg·g^-1。研究发现,粉煤灰陶瓷的吸附位点主要是-SiO₃^2-,陶瓷片经3次吸脱附后 Cr(Ⅵ)去除率仍可达到45%左右。     

冶金碎焦的催化气化

利用热重分析仪,以水蒸气为气化剂,考察Na_2CO_3、Fe(NO_3)_3及CaO_3种廉价催化剂及用量对碎焦水蒸气气化反应的影响,同时探讨催化气化动力学。结果表明:添加催化剂后,碎焦的气化温度降低约170℃,Na_2CO_3的催化活性最高,随着Na_2CO_3负载量的增加(钠离子负载量质量分数1%、3%、5%、10%),碎焦的气化速率提高,5%左右的Na_2CO_3负载量达到饱和,过量的催化剂不能有效提高碎焦的气化速率;Na_2CO_3添加使气化反应活化能降低35 kJ·mol-1,从而提高反应速率;添加Na_2CO_3的碎焦气化反应,收缩核模型可很好地反映碎焦气化的动力学规律。     

多孔碳结构调控及其在二氧化碳吸附领域的应用

CO_2大量排放引发的温室效应已成为当今世界面临的重要环境问题。燃煤发电厂是CO_2的集中排放源,其排放量约占总排放量的42%,因此,燃煤发电厂烟道气中CO_2的高效捕集迫在眉睫。吸附技术操作简便、能耗低,易于实际应用,被认为是最具前景的烟道气CO_2捕集技术。近年来,多孔碳吸附剂因原料来源广、理化特性可控性强以及目标吸附质适应性高等优点,成为当前CO_2捕集技术的研究热点。综述了近年来多孔碳的制备方法,物理活化法、化学活化法、炭气凝胶法和模板法等,以及制备方法对孔径结构、杂元素掺杂缺陷和多孔碳表面性能的调控;并阐述了孔径结构、元素掺杂和表面官能团改性对CO_2吸附量、循环稳定性、烟道气中CO_2吸附选择性的影响,归纳了多孔碳吸附在实际应用中亟需解决的问题和关键技术。可进一步深入研究机理,协同制备出更高效且适用于CO_2吸附的多孔碳。     

双射流流化床空隙率的分布

在 ３００ ｍｉｎ×５０ ｍｉｎ×２６００ ｍｍ的二维射流床中,采用内径为 １１ ｍｍ的对称双射流管,研究了等速射流条件下射流管间距、喷口射流气速、静床高度对床层空隙率分布的影响,发现射流管间距、喷口射流气速是双射流产生射流区合并的主要原因;并得到了具体实验条件下空隙率分布的数据．同时研究了双射流管不等速射流条件下空隙率分布的规律．     

大型单射流流化床的流动特性

在φ500mm×8000mm的大型单射流半圆形流化床中,采用内径为42mm的半圆形射流管,以小米为实验物料,利用摄像法研究了射流气速、静床高度与射流深度的关系,得出了射流深度的定量关联式．藉PC—4光导纤维测浓仪,研究了大型射流流化床径向、轴向空隙率分布规律,最后得出了射流区各点空隙率分布的定量关系式．     

生物质惰性颗粒混合物的混合分离特性

在D99mm×1000mm的圆柱流化床中,选用不同粒径的沙子／锯末、沙子／菜籽双组分混合物,研究了不同沉积组分含量,尤其是富沉积组分情形下床层表观气速、静床高度对流化床二组分混合物的混合与分离的影响．实验结果表明：静床高度对生物质惰性颗粒混合物分离指数无影响,沉积组分适宜的粒度及床层高和表观气速有利于生物质惰性颗粒混合物的混合．