Evolution mechanism of active groups and thermal effects of Chinese lignite in low-temperature oxidation

Abstract

The evolution of active groups at low temperature was examined using Chinese lignite by infrared technology and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results showed that the hydroxyl, aliphatic ether, methylene, and methyl groups played important roles in the low-temperature oxidation of lignite below 200?°C. Carbonyl and carboxyl groups were important intermediates. Thus, a multi-step evolution mechanism involving the hydroxyl, aliphatic ether groups, and alkane was reasoned to describe the low-temperature oxidation of lignite. In addition, according to the oxidation kinetics experiment and the evolution laws of the active groups, the ratios of the reaction lines were determined considering the accuracy of thermal effects. The thermal effects and the heat release intensities of each temperature interval were obtained based on the evolution mechanism and the reaction ratios. The shortest spontaneous combustion period of lignite was calculated and compared with the experimental value, which proved that the reasoned evolution mechanism of the active groups and the calculations of the thermal effects were reliable.     

汽油电化学催化氧化脱硫

采用一种新型的电化学催化氧化方法,研究了在碱性电解体系中汽油脱硫的规律.结果表明：在碱性电解体系中汽油电解催化氧化脱硫的理论分解电压范围为0.5～1.5 V;适宜的电解条件为：分解电压1.90 V,碱液浓度1.0 mol·L^-1,油/电解液进料体积比1/3,搅拌速度300 r·min^-1,适宜温度50℃,电流密度155 mA·cm^-2,进料流速200 ml·min^-1.在此条件下油品硫含量从310 μg·g^-1下降到120 μg·g^-1左右,且对油品的主要性质没有影响.     

纤维素直接转化为乙酰丙酸的反应过程研究进展

综述了近年来纤维素在不同催化体系中制备乙酰丙酸的国内外研究进展,重点阐述了离子液体体系催化纤维素制备乙酰丙酸。分析指出了目前催化体系下生物质资源直接制备乙酰丙酸很难实现大规模工业化的原因,并对未来纤维素制备乙酰丙酸的研究重点进行了探讨和展望。     

综采工作面注液态二氧化碳防自然发火技术与实践

以杨村煤矿330工作面采用液态CO2防灭火技术应用工艺进行具体项目实践操作,以实际案例分析液态CO2防灭火技术运用于煤层自燃火灾的防治效果,应用结果表明,该技术能够快速有效地降低采空区温度以及氧气浓度,使CO等煤自燃指标气体迅速下降到正常,消除了自燃隐患。     

臭氧及催化臭氧氧化法处理制浆废水的研究进展

介绍了臭氧及催化臭氧氧化技术降解去除废水中有机物的机理,分析了影响臭氧处理制浆废水效果的主要因素。综述了近年来臭氧及催化臭氧氧化技术处理制浆废水的研究进展;指出此领域尚存在的问题,并对未来的发展方向进行了展望。     

低温干馏煤气/富氧大当量比燃烧实验及数值模拟研究

在内热式低温煤干馏中,引入富氧燃烧,同时提高煤气当量比,是在维持炉内温度分布基本不变的前提下提高煤气质量的有效途径。通过不同富氧比及不同尺寸烧嘴下的大当量比煤气/富氧燃烧实验结合数值模拟分析,探究了富氧低温干馏中的内热火焰温度分布特性及其受工艺条件和烧嘴尺寸的影响。结果表明:增大富氧比的同时增大燃料当量比可以维持平均火焰温度与空气助燃工况基本一致,但火焰锋面温度受局部当量比及流动条件影响;减小燃料及氧化剂射流的初始速度差,可以减缓组分混合、延长火焰并降低火焰锋面温度;煤气中三种气体按参与反应的速率快慢排序依次为氢气、一氧化碳、甲烷,随着燃烧反应进入湍流混合速率控制模式,组分间的选择性燃烧特征相对减弱。     

煤基高能量密度燃料的合成及表征

高能量密度燃料是为新型高性能飞行器提供动力保障的关键,其合成及应用研究具有重要的前瞻性和重大战略意义。煤炭是我国的主体能源和重要原料,通过煤直接转化获取的煤基油,充分保留了煤中特有的环状分子化学结构,具有良好的热安定性和较高的能量密度,被认为是高超音速飞行器的优选燃料。以煤直接液化工艺生产的煤液化石脑油馏分为起始原料,通过富集轻质芳烃、化学合成、催化加氢稳定和产物分离提纯等方法制备煤基高能量密度燃料,并对其产物进行分子结构表征和性能评价。结果表明,煤直接液化生产的石脑油馏分是一种优异的催化重整原料,经催化重整富集轻质芳烃后,其轻质芳烃质量分数高达71.05%。Diels-Alder化学合成主产物是由多个封闭环平面组成且具有空间立体构型的二环或三环烃类物质,质量分数为46.18%,因分子内存在较大的张力能,结构紧凑,其拥有更大的密度和体积热值。煤基高能量密度燃料的密度和体积热值分别为0.8990 g/cm3与38.06 MJ/L,均大大超过现行的国内石油基喷气燃料(RP-3和RP-6)、煤基大比重喷气燃料、美国和俄罗斯军用标准。与单一纯物质合成高能量密度燃料(JP-10和T-10)比较,其密度与体积热值偏小。究其原因主要是轻质芳烃的富集度仅为71.05%,需进一步提高其轻质芳烃质量分数。另外,制备的煤基高能量密度燃料种类复杂,其主产物质量分数仅46.18%,下一步可重点调控合成产物的分子构型和纯化分离。     

活性炭负载TiO2的制备及催化臭氧处理造纸废水的应用

以钛酸丁酯为钛源,用溶胶-凝胶法在活性炭(AC)表面负载HiO2,经焙烧后制得TiO2/AC催化剂,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对TiO2/AC催化剂表面形貌和晶型进行表征,并研究了该催化剂催化臭氧处理造纸废水时对废水CODcr和色度的去除效果。结果表明,TiO2均匀地涂覆于活性炭的表面,经500℃焙烧后的TiO2为钛锐矿晶型,TiO2负载量为3.38％的TiO2/AC催化臭氧处理造纸废水效果最好,当反应12 min时,废水的色度和CODcr去除率达到96.9％和54.4％,分别比单独臭氧化过程提高了12.3和21.7个百分点,比活性炭臭氧化过程提高了5.3和14.2个百分点,TiO2/AC催化臭氧处理造纸废水极大地提高了对废水CODCr的去除率。     

白龙山煤矿10201工作面合理挡风帘长度确定

针对白龙山煤矿10201工作面漏风严重和上隅角瓦斯浓度偏高的问题,利用Fluent软件对进风侧不同挡风帘长度下工作面风量和瓦斯浓度、采空区瓦斯分布和自燃氧化带的变化规律进行了数值模拟研究,结果表明:在工作面距进风巷0~80 m范围内,随着挡风帘长度增加,工作面风量逐渐增加;在工作面距进风巷0~190 m范围内,随着挡风帘长度增加,工作面瓦斯浓度逐渐下降;挡风帘可降低采空区回风侧浅部和中部的瓦斯浓度,而对于采空区进风侧和回风侧深部区域,挡风帘会使瓦斯浓度有所上升;在进风侧设置挡风帘会使采空区进风侧自燃氧化带宽度变大、采空区回风侧自燃氧化带宽度减小,且随着挡风帘长度增加,采空区进风侧自燃氧化带逐渐向工作面靠近。根据数值模拟结果,确定合理挡风帘长度为5 m,应用结果表明:挂帘后工作面有效风量增加,瓦斯体积分数平均值为0.521%,降幅达13.5%,一氧化碳体积分数平均值为2.26%,降幅为8.1%,降低了上隅角瓦斯超限和采空区自然发火的危险性。     

秸秆燃气增氧燃烧特性的数值模拟

采用ANSYS Fluent软件对秸秆燃气增氧燃烧特性进行二维数值模拟,对燃烧室进行模型设计以及模型假设,运用网格生成软件ANSYS ICEM对燃烧室进行网格划分,结合实际工况以及理论计算值,设置较合理的边界条件,利用Fluent软件对燃烧模型进行仿真求解。针对4种不同入口氧气体积分数(21%,24%,27%,30%)工况下秸秆燃气燃烧室内的温度分布、速度分布及各烟气组分体积分数和污染物NOx生成情况,得出以下结论。增氧燃烧通过提高入口氧气体积分数,减少了加热助燃空气中氮气所需的热量,提升燃烧温度,促进燃烧完全。此燃烧室最适合入口氧气体积分数等于30%的秸秆燃气增氧燃烧。增氧燃烧中,随着入口氧气体积分数的提高,燃烧室最高当地速度和出口平均速度均增加。增氧燃烧中,随着入口氧气体积分数的增加,生成的烟气中H2O、CO2的体积分数均提高,N2的体积分数降低,在入口氧气体积分数为30%时,H2O和CO2这两种辐射能力较强的气体体积分数达到23.7%,增强了燃烧过程的辐射换热。增氧燃烧中,温度对于污染物NOx的影响较大。在燃烧室的局部高温区,NOx质量分数较高,说明热力型NOx占据污染物NOx的大部分,温度的上升导致NOx生成量明显增大。入口体积分数大于等于27%时,NOx排放体积分数明显高于相关标准限定值,所以在追求增氧高温燃烧的同时,要注意烟气的降硝处理,从而满足氮氧化物低排放标准的要求。