高灰熔点煤的加压催化气化：K2CO3催化活性及钾回收特性

以高灰熔点煤和含钾催化剂的灰渣为研究对象,分别考察了加压固定床反应器中K₂CO₃催化半焦水蒸气气化的反应性和灰渣中钾催化剂的回收特性。实验结果表明煤中添加K₂CO₃能够促进碳的转化,随着K₂CO₃负载量和气化温度的增加,碳转化率增大,CH₄收率增加。在3.5 MPa和800℃下,K₂CO₃负载量为15%时,碳转化率达到96.1%,CH₄收率达到0.24 m³·（kg C）^-1。灰渣中钾催化剂的回收率随碳转化率的增加先升高后减小,这与催化剂在灰渣中的存在方式有关。通过优化水洗和消解条件,高碳转化率下灰渣中的钾催化剂的总回收率高达96.5%。     

木炭水蒸气催化气化制取合成气

以木炭为原料,选用KOH、K₂CO₃、KHCO₃、KNO₃为催化剂,在上吸式固定床气化炉中,进行水蒸气催化气化制取合成气实验。考察了不同催化剂、催化剂用量、水蒸气流量、气化温度对木炭水蒸气气化的炭转化率、产氢率、气体组成体积分数和H₂/CO值的影响。实验通过炭吸收催化剂溶液来负载催化剂,实验结果表明：4种催化剂都可提高木炭气化效率,在浸渍相同质量分数的催化剂溶液下,催化活性顺序为KOH>K₂CO₃>KHCO₃>KNO₃。碳转化率及产氢率都随着催化剂溶液浓度的增加而增大,但浓度过高增加趋势逐渐变缓,催化剂溶液质量分数在4%~6%较为合适。增加水蒸气流量,气体产物中H₂体积分数增大,H₂/CO值增大。升高温度可促进炭气化反应,950℃时碳转化率和产氢率分别达到98.7%和145.23g/kg。实验可得到H₂/CO比1.53~4.09范围间的合成气,可用于合成甲醇、甲烷、二甲醚等燃料。     

负载型K2CO3/Al2O3吸收剂吸收CO2反应机理

利用热重分析仪、扫描电镜和氮吸附仪对不同粒径的K₂CO₃颗粒和负载型K₂CO₃/Al₂O₃二氧化碳吸收剂的碳酸化特性进行研究。负载后的吸收剂比表面积和孔隙结构得到较大改善,使得碳酸化反应速率和转化率均提高,吸收剂碳酸化特性得到改善。纯K₂CO₃颗粒吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加而减小,负载型吸收剂的反应速率和转化率随着粒径的增加略增大。研究了不同粒径和反应时间对K₂CO₃/Al₂O₃颗粒微观结构的影响,结果表明K₂CO₃/Al₂O₃颗粒具有较稳定的微观结构。采用负载型粒子模型对K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂吸收CO₂碳酸化过程进行研究,所建立的粒子模型计算结果与试验值吻合较好。利用建立的模型对不同CO₂浓度下K₂CO₃/Al₂O₃吸收剂碳酸化反应特性进行模拟计算,模拟结果具备一定的合理性和准确性,为开展进一步研究提供了基础。     

B2O3改性Na2CO3催化剂用于甲醇脱氢制无水甲醛

以B₂O₃为助催化剂,采用研磨混合法改性Na₂CO₃催化剂,在固定床反应器中催化甲醇脱氢制备无水甲醛,考察催化剂的组成和反应条件等对催化反应的影响,采用XRD、TG-DTG、N₂吸附-脱附、SEM和CO₂-TPD等对催化剂进行表征。结果表明,以B₂O₃为助催化剂采用机械研磨混合法改性的Na₂CO₃催化剂,增加了催化剂的比表面积,在(10～30) nm增加了大量的孔道,平均孔径达18.44 nm,比表面积为1.65 m²·g^-1,且B₂O₃分布均匀,改性后的催化剂碱性降低,在催化甲醇脱氢制备无水甲醛的反应中,催化活性明显高于Na₂CO₃催化剂,表明B₂O₃改性Na₂CO₃催化剂能提高甲醇转化率和甲醛选择性。在B₂O₃/Na₂CO₃催化剂中B₂O₃质量分数为30%、甲醇进料质量分数为26%、反应温度为650 ℃和甲醇重时空速为2.94 h^-1条件下,甲醇转化率达59.97%,甲醛选择性达83.28%。     

改性生物质炭负载铁类Fenton体系降解亚甲基蓝研究

以棉花秸秆作为前驱体,用K₂CO₃活化后制备出改性生物质炭K₂CO₃@BC,置于FeSO₄溶液中形成悬浮液,干燥并煅烧,制得改性生物质炭负载铁催化剂Fe/K₂CO₃@BC。采用XRD、FT-IR、SEM等对Fe/K₂CO₃@BC进行表征,并研究其耐酸耐碱性。以亚甲基蓝作为目标污染物,将Fe/K₂CO₃@BC催化剂和H₂O₂组成非均相类Fenton体系降解水中的亚甲基蓝,探究了溶液pH、Fe/K₂CO₃@BC投加量、H₂O₂用量、温度等因素对亚甲基蓝降解效果的影响。结果表明,催化剂Fe/K₂CO₃@BC中的Fe物种主要以Fe₃O₄形式...     

制备活性炭负载K2CO3用于催化餐饮废油合成生物柴油

以K₂CO₃为催化剂,工业碱木质素(KL)为活性炭(AC)前体,在管式电阻炉中经一步共混活化(K₂CO₃/KL质量比为0.6、活化温度800℃、N₂流量100cm³/min、活化时间2h)制备K₂CO₃/AC固体碱催化剂,用于餐饮废油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的固体碱催化剂进行了X-射线衍射(XRD)、BET表面积及扫描电镜(SEM)表征。考察了反应温度、催化剂用量、反应时间、醇油摩尔比等因素对餐饮废油转化为生物柴油产率的影响。结果表明当反应时间2h、反应温度60℃、醇油摩尔比15:1、催化剂为原料油质量的3.0%时,生物柴油最大产率为87.5%。考查了催化剂的循环利用效果,结果表明催化剂能循环利用3次,第3次利用时生物柴油的产率仍达到80.7%。     

生物质炭水蒸气气化制取富氢合成气

以生物质炭为原料在上吸式固定床气化炉中进行水蒸气气化制备富氢合成气,考察了不同原料、粒径和催化剂对生物质炭水蒸气气化影响。结果表明,不同类型炭气化结果存在较大差异,其中木片炭气化结果最优,其次是玉米芯炭和稻壳炭,秸秆炭气化结果最差,木片炭产氢率最大为222.8g/kg。粒径的改变主要影响炭转化率,炭转化率随着粒径的增加呈增加趋势。通过炭吸收方式负载催化剂为有效的方法,其中在相同钾盐质量分数下,KOH催化能力较优于K₂CO₃,且气化速率为未加催化剂条件下的两倍。炭转化率随着碱液浓度的增加而增加,但浓度过高会增加灰分含量从而不利于产氢率,玉米芯炭催化气化最高产氢率为197.8g/kg,在碱质量分数为6%下获得。     

甲烷气氛下铁基催化剂对低阶煤温和液化的影响

针对煤直接液化的高温高压苛刻反应条件和高昂的氢气成本问题,通过降低煤液化反应温度、压力和更换供氢气氛等方法来优化工艺过程。选用四种铁基催化剂研究低阶煤在甲烷气氛下温和液化的反应特性,研究结果表明：神华黑山长焰煤HS在温度350℃、初始压力3 MPa的甲烷气氛下液化产物为轻质气体、液化油和沥青质;以FeSO₄为催化剂时沥青质的产率最高达到8.03%,并将煤液化的转化率提升了6.10%;以FeS为催化剂时油气产率提升了3.48%;助剂硫元素的加入对煤液化反应总转化率的提升有着重要作用;Fe粉、Fe+S和FeS催化剂的加入有助于提升煤液化油中单环芳烃的含量。     

大豆油制备生物柴油K2CO3/SiO2固体碱催化剂性能研究

采用浸渍法制备了K₂CO₃/SiO₂固体碱催化剂，运用X射线粉末衍射仪对催化剂进行了分析表征。探究了反应时间、K₂CO₃负载量、醇油物质的量比、焙烧温度、催化剂用量和焙烧时间6个因素对生物柴油产率的影响。探究结果显示，在大豆油制取生物柴油时，最优的条件是：K₂CO₃负载量70%、焙烧温度600℃、焙烧时间4 h、反应时间是4 h、催化剂用量3%、醇油物质的量比9∶1。此时产物的产率是94.7%。     

K2CO3/γ-A12O3催化剂在棉籽油制备生物柴油中的应用

利用等体积浸渍法制备K₂CO₃/γ-A1₂O₃负载型固体碱催化剂,应用于棉籽油和甲醇酯交换反应制备生物柴油。对催化剂使用前的保存条件、水分、重复使用性能、游离脂肪酸影响以及失活和再生进行了分析。结果表明,固体催化剂K₂CO₃/γ-Al₂O₃具有较好的抗水性,酸度对催化剂影响明显,重复使用4次未经活化的催化剂,催化活性明显降低,催化剂应密封保存。K₂CO₃/γ-A1₂O₃负载型固体碱催化剂经济实惠且催化效果良好。     

Hydrogen production by catalytic gasification of cellulose in supercritical water

Cellulose, one of the important components of biomass, was gasified in supercritical water to produce hydrogen-rich gas in an autoclave which was operated batch-wise under high-pressure. K₂CO₃ and Ca(OH)₂ were selected as the catalysts (or promoters). The temperature was kept between 450°C and 500°C while pressure was maintained at 24–26 MPa. The reaction time was 20 min. Experimental results showed that the two catalysts had good catalytic effect and optimum amounts were observed for each catalyst. When 0.2 g K₂CO₃ was added, the hydrogen yield could reach 9.456 molkg^-1 which was two times of the H₂ amount produced without catalyst. When 1.6 g Ca(OH)₂ was added, the H₂ yield was 8.265 molkg^-1 which is lower than that obtained using K₂CO₃ as catalyst but is still 1.7 times that achieved without catalyst. Comparing with the results obtained using K₂CO₃ or Ca(OH)₂ alone, the use of a combination of K₂CO₃ and Ca(OH)₂ could increase the H₂ yield by up to 2.5 times that without catalyst and 25% and 45% more than that obtained using K₂CO₃ and Ca(OH)₂ alone, respectively. It was found that methane was the dominant product at relatively low temperature. When the temperature was increased, the methane reacts with water and is converted to hydrogen and carbon dioxide.     

Promotion effect of residual K on the decomposition of N2O over cobalt–cerium mixed oxide catalyst

A series of cobalt–cerium mixed oxide catalysts (Co₃O₄–CeO₂) with a Ce/Co molar ratio of 0.05 were prepared by co-precipitation (with K₂CO₃ and KOH as the respective precipitant), impregnation, citrate, and direct evaporation methods and then tested for the catalytic decomposition of N₂O. XRD, BET, XPS, O₂-TPD and H₂-TPR methods were used to characterize the catalysts. Catalysts with a trace amount of residual K exhibited higher catalytic activities than those without. The presence of appropriate amount of K in Co₃O₄–CeO₂ may improve the redox property of Co₃O₄, which is important for the decomposition of N₂O. When the amount of K was constant, the surface area became the most important factor for the reaction. The co-precipitation-prepared catalyst with K₂CO₃ as precipitant exhibited the best catalytic performance because of the presence of ca. 2 mol% residual K and the high surface area. We also discussed the rate-determining step of the N₂O decomposition reaction over these Co₃O₄–CeO₂ catalysts.     

沉淀剂对Cu-Zn-Al-Mg甲醇合成催化剂性能的影响

采用二步共沉淀法,选取不同沉淀剂Na_2CO_3、K_2CO_3和Na HCO_3制备Cu-Zn-Al-Mg合成甲醇催化剂,考察不同沉淀剂对催化剂性能的影响。采用N_2低温吸附、XRD、H_2-TPR和TG-DTG等对样品进行分析,结果表明,K_2CO_3为沉淀剂时,催化剂前驱体中锌铝水滑石物相多且结晶好,Na_2CO_3为沉淀剂时,催化剂前驱体中有更多的Zn~(2+)发生取代生成(Cu,Zn)_2(OH)_2CO_3物相,有利于CuO分散,NaHCO_3为沉淀剂时,催化剂比表面积小,平均孔径及CuO晶粒尺寸大。     

沉淀方式对沉淀法制备Co_3O_4催化N_2O直接分解性能的影响

以Co(NO_3)_2·6H_2O为钴源,K_2CO_3为沉淀剂,采用沉淀法制备Co_3O_4催化剂,用于催化N_2O直接分解反应。利用N_2~-物理吸附、XRD、FT-IR、TEM、TPR和ICP等对其进行表征,考察沉淀方式对Co_3O_4催化剂结构及其催化性能的影响。结果表明,沉淀方式对制备的Co_3O_4催化剂织构性质、物相组成和晶粒尺寸等影响不大,但显著影响其K残留量和还原性能,进而决定催化剂直接催化分解N_2O的催化性能。反加法制得的催化剂中K残留量为1.43%,明显高于正加法,同时催化剂中Co~(3+)较正加法更易还原,因而表现出更高的催化性能。在空速10 000 h~(-1)和N_2O体积分数0.1%的条件下,反加法制备的催化剂可在280℃催化N_2O完全分解,较正加法低20℃。     

K2CO3对兰炭催化气化特性的影响

在固定床中考察了不同K₂CO₃植入浓度和不同温度条件下兰炭催化气化特性。结果表明，5%的催化剂植入浓度主要起到填充孔隙的作用，当植入浓度增加到10%以后，催化剂发生堆积会使颗粒表面及内部形成较多孔隙。提高气化温度可提高兰炭转化率，超过750℃之后碳转化率增幅减缓，催化剂饱和装载浓度为10%。在颗粒表面和开放孔隙中的高浓度C(O)才具有较高的脱附速率，并提高CO生成速率。在非催化条件下，随着气化的进行CO/CO₂下降，而H₂/(2CO₂+CO)先增后减。在催化条件下，H₂/(2CO₂+CO)稳定在1.5～1.7。催化剂兰炭样品中出现了K₂Ca(CO₃)₂双金属碳酸盐、K₂O、KO₂等活性组分，并随催化剂植入浓度的增加而增加。催化剂植入浓度的增加会导致失活现象加重，但兰炭在750℃条件下气化1 h 催化剂没有完全失活。