磁性固体超强酸SO4^-2／ZrO2催化胜利煤超临界甲醇萃取研究

用传统的方法制备了固体超强酸SO4^-2／ZrO2（简写为SZ）和磁性基质Fe3O4负载的固体超强酸SO4^-2／ZrO2（FSZ）。用X-衍射对磁性和非磁性固体超强酸进行了表征。XRD结果表明SZ为具有高催化活性的四方晶相。以磁性和非磁性固体超强酸为催化剂,甲醇为溶剂,氮气做保护气,对胜利煤进行了超临界萃取。对萃取物进行了GC／MS分析。结果表明,萃取物种有酚类,醚类,酯类,支链烯烃等。在催化条件下的萃取率比不加催化剂的萃取率高一倍多,并且萃取物种也远远多于后者,萃后煤的粒径比萃前明显的减小。固体超强酸赋予磁性后没有影响其催化活性而且还在一定程度上使其活性有所增强。本文对磁性基质与SZ协同作用的结果、催化机理和萃取出的有机物与煤中所含官能团及相互链接的方式进行了分析和讨论,这对认识煤的大分子网络结构和煤的深加工利用都具有积极的作用。     

锡离子改性固体超强酸催化合成乙酸丁酯

采用sol-gel法制备了固体超强酸SO42-/ZrO2和Sn(Ⅳ)SZ催化剂,用Hammett指示剂法对催化剂酸强度进行表征,并考察了其对乙酸和正丁醇的酯化活性,实验结果表明,Sn(Ⅳ)SZ的活性优于SO42-/ZrO2。实验优化条件:醇酸摩尔比1.4∶1,Sn(Ⅳ)SZ催化剂用量为0.5g(乙酸0.41mol),反应时间为3～4h,乙酸转化率可达96%以上。     

WO_3/ZrO_2型固体超强酸催化剂在石化领域的研究现状

固体超强酸因其具有催化活性高、选择性好、环境污染小等特点被广泛应用于石化领域。主要介绍了WO_3/ZrO_2型固体超强酸催化剂在烷烃异构化、烷基化、酯化、环化、硝化、氢解等领域的应用研究,提出今后应加强WO_3/ZrO_2型固体超强酸催化剂与实际石化领域反应的相容性研究,并根据反应类型,开发不同结构和不同组分的催化剂,提高其转化率和选择性;用廉价的金属或金属氧化物对WO_3/ZrO_2型固体超强酸进行改性,延长其使用寿命。     

固体超强酸SO42-/TiO2光催化降解喹啉研究

难降解有机污染物的处理是目前环保技术研究的一大热点。此类污染物可生化性差,常规的处理技术难以去除。本文用硫酸浸渍的方法对TiO2进行改性,形成固体超强酸SO42-/TiO2,以喹啉为研究对象,采用正交设计安排实验,考察此类催化剂对杂环类有机化合物的降解效果。实验结果表明,采用固体超强酸光催化降解喹啉的最佳条件为:硫酸浓度为0.25mol/L、焙烧温度为500℃、催化剂浓度为0.2g/L、喹啉初始浓度50mg/L,此时喹啉的降解效果最好,降解率为79.8%。     

磁性SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂的制备及其催化酯化性能

以凹凸棒石黏土(PAL)为载体,通过沉淀法和溶胶法负载Fe3O4和TiO2前驱体,随后酸化、煅烧制备了磁性SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂。利用XRD、TEM、FT-IR、EDX和SQUID对催化剂进行表征,并用于催化乙酸正丁酯的合成。考察了Fe3O4、PAL、TiO2含量和煅烧温度对催化剂活性的影响。结果表明,SO42-/TiO2/Fe3O4/PAL固体酸催化剂具有较高的催化活性和较强的磁性能,磁性材料和载体提高了催化剂活性,对乙酸正丁酯的合成反应活性高达93.9%,使用7次,其酯化率仍能达到79.4%。     

柴油车尾气净化催化剂硫中毒的研究

用浸渍法制备了Cu-K-V/Mo/ZrO2-Al2O3催化剂,利用催化剂活性评价考察了其对柴油车尾气中颗粒物的催化活性,研究了Sn-Cu-K-V/Mo/ZrO2-Al2O3催化剂抗硫中毒能力.结果表明,在未加入SO2时,Sn-Cu-K-V/Mo/ZrO2-Al2O3催化剂对颗粒物的燃烧有较好催化活性;加入SO2后,该催化剂不但没有出现硫中毒,其催化活性反而有所提高,表现出较好的抗硫能力.     

SO_4~(2-)/ZrO_2-TiO_2催化合成乙酸环乙酯

研究了SO42-/ZrO2-TiO2催化乙酸与环己醇的酯化反应,考察了醇酸物质的量比、催化剂用量、反应时间和带水剂用量等因素对酯化率的影响。结果表明,乙酸用量0.5mol,醇酸物质的量比1.2,SO42-/ZrO2-TiO2用量5%,带水剂环己烷2.50mL。回流反应60min后酯化率可达96.4%,催化剂重复使用5次仍保持较高活性。     

超临界甲醇对褐煤液化预处理的试验研究

利用高温高压装置研究了超临界甲醇对锡林浩特褐煤的处理过程,考察了温度、压力、催化剂及脱灰处理等因素对褐煤处理效果的影响,同时通过对萃取物和萃余残煤分别进行红外光谱表征和化学分析,探讨了处理过程中褐煤含氧官能团的脱除规律.结果表明,以NaOH为催化剂,反应压力9.0MPa,温度310℃,即达到甲醇的超临界状态时,煤的平均萃取率可达22.47％,此时停留时间为60min为宜,溶煤质量比约为5∶1;在温度300C、压力8.5 MPa以上,煤中的羧基和酚羟基基本脱除完全,而羰基的脱除率为10.74％;当温度达到330℃时,羰基的脱除率最高,为32.28％.     

废石化催化剂碱浸液中钒的分离提取研究

以废石化催化剂碱性浸出液为研究对象, 进行了N263三级逆流萃取+超声波一级NH4Cl反萃+三级NaOH、NaCl逆流反萃工艺研究。结果表明, 优化萃取条件为: 初始pH值8.5、萃取体系30%N263+5%仲辛醇+65%磺化煤油、萃取时间3 min、相比O/A=1∶1; 一段反萃优化条件为: NH₄Cl浓度2.0 mol/L、反萃相比O/A=5∶2、超声波功率500 W、反萃时间2 min; 二段反萃优化条件为: NaOH浓度1.0 mol/L、NaCl浓度0.5 mol/L、反萃相比O/A=3∶2、反萃时间3 min。以上优化条件下对浸出液进行钒的提取, 钒萃取率和反萃率分别为99.15%和99.36%, 对一段和二段反萃液进行钒产品回收, 可分别获得高纯V₂O₅产品(＞99.9%)和普通V₂O₅产品(＞99%)。     

磁性Mo/HZSM-5@SiO2@Fe3O4催化剂可控制备及煤催化热解

低阶煤炭资源量丰富,催化热解是实现其清洁高效利用的重要途径。目前,低变质煤催化热解技术存在焦油产率低,重质组分高,催化剂回收难等发展瓶颈。为此,设计制备了磁性核壳型载体HZSM-5@SiO_2@Fe_3O_4(简写为HSF)和煤热解磁性Mo/HSF催化剂。研究了SiO_2隔热包覆层的层数,热处理温度和时间,以及包覆HZSM-5载体层对HSF磁性的影响。以补连塔煤为研究样品,探讨了磁性Mo/HSF催化剂的煤热解催化活性及磁选回收特性。研究结果表明,在常温条件下,随着SiO_2包覆层数不断增加,SiO_2@Fe_3O_4饱和磁化强度和磁选回收率均呈现不同程度的降低,当SiO_2包覆层数为2层时,饱和磁化强度和磁选回收率下降程度最小,但提高热处理温度或延长热处理时间,包覆HZSM-5载体层均使其磁选回收率降低。以2层SiO_2包覆的SiO_2@Fe_3O_4为磁核制备的5%Mo/HSF磁性催化剂催化性能最好。在5%Mo/HSF作用下,补连塔煤热解的焦油产率达到10.8%,焦油中苯类质量分数增加了2.31%,酚类几乎不变,脂肪烃质量分数增加了8.44%,稠环芳烃质量分数减少9.64%。活性组分Mo的引入不仅可以提高焦油的品质,而且也提高了煤气中甲烷和CO比例,煤气中甲烷体积分数达50%以上。Mo/HSF催化剂初次磁选回收率可达到90.3%。随着该催化剂磁选回收次数增加,催化剂活性和磁选回收率明显下降,主要是因为催化剂表面积炭和磁核被还原,磁性减弱所致。     

微波条件下混合溶剂抽提煤的研究

微波辅助下以四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺、丙酮/N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,对铁法原煤及脱灰煤的抽提结果进行了考察。结果显示脱灰煤和原煤的抽提率及抽提物族组成含量都有所不同。采用气相色谱/质谱联用技术分析了脱灰煤四氢呋喃/N,N-二甲基甲酰胺抽提物的化学组成,分析表明抽提物主要由脂肪族化合物、芳香族化合物和杂原子化合物三类成分组成,同时含有高附加值的精细化学品。其中脂肪族化合物以正构烷烃居多,芳香族化合物主要是苯系衍生物,杂原子化合物以含氧衍生物为主,并有含氮的化合物。     

微波辅助抽提煤的条件优化及抽提物和残煤的分析

微波辅助下,以四氢呋喃为溶剂采用正交试验方法考察了抽提温度、时间、溶剂用量及煤粒度对神府煤抽提率的影响,结果显示,影响抽提率最主要的因素是抽提温度.采用气相色谱/质谱联用技术分析了抽提物的化学组成,利用高分辨率¹³C固体核磁共振分析了抽提残煤的结构变化.结果表明：抽提物主要由脂肪烃、芳烃和含杂化合物组成,其中脂肪烃以正构烷烃居多,芳烃主要是苯系、萘系和菲系等化合物,杂原子化合物以含氧衍生物为主;核磁共振分析结果显示,抽提残煤的芳构化程度高于神府脱灰煤,但煤的大分子结构没有被破坏.     

基于煤层封存CO2的煤中有机质超临界CO2萃取试验装置的建立

为研究煤中Sc-CO2可溶性有机小分子对煤封存CO₂影响及煤中生物标志物温和条件萃取方法研究奠定技术基础,以深部不可采煤层封存温室气体CO₂所涉及的超临界CO2(Sc-CO2)与煤有机质作用为背景,建立一套煤的Sc-CO2萃取试验装置。根据煤中可萃取物量低和煤粉易于进入气路特点,开发出了可适于Sc-CO2静态/动态的煤萃取试验装置。详细分析了CO2增压和防煤尘方法、萃取条件控制方式、萃取物收集与富集过程。所开发的萃取装置集CO2增压、煤萃取、萃取物收集和富集于一体。该装置可用于在可控及高压条件下煤中微量可溶性有机化合物的Sc-CO2萃取试验研究。     

不同煤级煤四氢呋喃阶段萃取物的化学组成与动力学机制

为了探讨溶剂萃取过程中不同煤级煤的小分子化合物溶出行为及其机制,以四氢呋喃(THF)为溶剂,对褐煤、长焰煤、肥煤、贫煤和无烟煤进行了分次索氏萃取,借助于柱层析法和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS),分析了不同分馏时间段各类煤的萃取率、族组成和化学组成的差异及其实质。结果表明:煤的萃取过程可划分为2个阶段,其中第Ⅰ阶段萃取速率远大于第Ⅱ阶段;相比于第Ⅰ阶段,第Ⅱ阶段的萃取物中烃类含量较低,非烃类含量较高;除了褐煤以外,随着萃取时间的增加,其他煤的萃取物中化合物的种类逐渐减少;各类煤的萃取物中,杂环化合物含量高且种类多,相比而言芳烃在中级烟煤萃取物中含量较高,而脂肪烃中长链烷烃在中低级煤萃取物中含量较大。     

煤催化热解研究现状

基于煤中低温催化热解可实现煤分质清洁转化,通过对煤催化热解中催化剂和工艺研究现状进行分析,发现不同催化剂对热解产物分布影响不同,可根据目标产物选择相应种类催化剂,过渡金属、分子筛可改善热解产物分布,提高焦油产率,金属氧化物催化剂可提高热解转化率,增加煤气产率。煤催化热解工艺中,两段热解、多段停留加氢热解、具备催化功能的固体热载体热解均可明显改善热解产物分布。     

加氢液化复杂多相体系氢传递催化机理

煤直接液化复杂多相体系中重组分轻质化过程中，氢传递与催化机理的探究对于了解煤液化过程，提高氢利用程度以及煤的加氢转化都有非常重要的意义。以新疆淖毛湖煤和四氢萘为原料，分别在N2和H2气氛下进行了高压釜试验研究，并与各自的催化剂添加体系比对，讨论了临氮热裂化，临氮催化裂化，临氢热裂化和临氢催化裂化不同供氢环境下，煤加氢液化复杂多相体系催化机理和氢的过程传递。结果表明，催化剂促进了气相氢的活化，促进了活性氢分别向煤的热解产物和溶剂转移，也促进了溶剂中的氢向煤的热解产物转移，有利于煤的转化和油产率的提升。本实验条件下，与气相氢相比，溶剂对于活性氢的贡献更大，约为气相氢贡献的2倍，且气相氢供氢量和溶剂供氢量均与煤和沥青质向油气转化呈正向相关。     

月亮田煤不同溶剂萃取物组成及动力学分析

分别采用二氯甲烷或苯-甲醇混合溶剂对贵州月亮田煤样进行了索氏萃取,利用GC/MS分析研究了用柱色谱分离的萃取物的族组成,探讨了萃取动力学特征,并得出了用柱色谱对萃取物的族组分进行分离效果较好;萃取过程可分为两个阶段,每个阶段均符合一级方程的结论。     

煤沥青溶解性及可溶物中的多环芳烃分布

选用石油醚、甲醇和二硫化碳等9种常见有机溶剂对山西某厂所产煤沥青(简称CTP)进行超声萃取,对比萃取率和溶剂溶解度参数,发现溶解度参数在9~10(cal/cm3)1/2的溶剂对CTP煤沥青有较好的溶解性。采用气相色谱仪(GC)定量分析各萃取物中多环芳烃的含量,然后对各萃取物进行红外光谱(FTIR)测试,并且对FTIR光谱图进行分峰拟合,以此来研究煤沥青中芳环结构在不同溶剂中的分布特征。结果表明:在9种溶剂的萃取物中均检测到了美国环保署优先监控的除苊烯外的有毒多环芳烃;各萃取物中荧蒽的含量均为最高,且石油醚和正己烷对荧蒽的萃取选择性较好,通过后续分离手段有望获得荧蒽纯品;各萃取物中检测到的多环芳烃主要以高致癌的苯并芘和二苯蒽等环数为4或5的芳烃为主,且环己烷可高选择性地萃取这些芳烃,因此在对CTP进行脱毒时,可选择环己烷作为介质,以实现煤沥青高效脱毒的目的。根据红外拟合参数结果,对比了各萃取物的芳香度和芳环的缩合程度,发现二硫化碳和甲苯等萃取物的芳香度和芳环缩合度较大,可作为生产炭材料的前驱体。     

典型高阶煤的催化气化特性研究

以碱金属盐（KNO 3 ）、碱土金属盐（Ca(NO 3 ) 2 ）以及过度金属盐（Fe(NO 3 ) 3 ）为典型的催化剂,研究了我国典型高阶煤--奉节煤的催化气化行为。催化剂与煤样通过浸渍方法混合,而后在1 000 ℃进行热解制焦,然后对所得焦样采用热重分析仪进行非等温CO 2 气化,并采用收缩核模型对气化机理进行了探讨。研究发现：奉节无烟煤焦本身很难气化,最大气化速率出现在1 100 ℃,然而随着催化剂的加入,其气化温度显著降低（100 ℃左右）,最大气化速率明显增大,催化作用随催化剂添加量的增加而加强,KNO 3 的低温催化作用较强,而Ca(NO 3 ) 2 和 Fe(NO 3 ) 3 在高温下有较强的催化作用;煤焦的催化气化过程分为过渡区和动力区,且随着催化剂的加入,动力区的起始温度大幅度降低;催化系数不仅与温度有密切的关系,与煤种类型以及催化剂的添加量都有着紧密的联系。