条浒苔与稻壳共热解协同效应

为了进一步探究大型海藻与陆生生物质共热解的协同效应,选取条浒苔与稻壳生物质作为代表进行了单样以及不同混合比例的共热解台架试验。通过三相产物产率的计算,以及生物油产物的GC-MS、FT-IR、热值分析和对气相产物的GC分析,研究了条浒苔与稻壳共热解协同效应的影响。共热解的气相产物产率在各个混合比例下均高于理论值,说明共热解对气相产物的生成具有促进作用,同时共热解气相产物中甲烷、乙烷、乙烯、丙烷为主的小分子烃类物质产率高于理论值,生物油中以乙酸为代表的小分子产物明显增多,分析认为条浒苔灰分中Na、K等碱金属具有促进大分子产物进一步裂解的催化作用,进一步验证了条浒苔与稻壳共热解的协同效应。     

低阶煤与浒苔低温共热解过程分析及动力学

采用自行设计低温干馏装置对不同配比的低阶煤（LRC）和浒苔（EN）进行低温干馏实验,发现在浒苔配入量为30%时,焦油的产率达到最大值11.39%,比煤单独热解提高了28.61%,比理论加权值提高了8.87%。对低阶煤、浒苔及浒苔配入量为30%的混合样进行热重分析,发现低阶煤与浒苔共热解时在240～750℃段存在明显的协同效应,且其相对最大值达18.5%。动力学分析表明,混合热解时活化能与指前因子之间存在补偿效应,两者混合使反应活性增大,反应速率降低,协同作用主要表现在使共热解反应活性增大。     

基于组分协同效应的造纸厂固体废弃物热解特性研究

为了明晰真实组分比例下实际造纸固废的热解特性以及组分间协同效应对热解行为的影响,通过人工分拣确定实际造纸固废的真实组分比例,进行了TG-FTIR和Py-GC/MS实验,并结合DG-DAEM动力学分析,系统地研究了组分协同效应对造纸固废热解行为及其主要热解产物分布的影响机制。结果表明,组分协同效应对实际造纸固废热解过程具有显著影响。组分协同效应不仅有利于造纸固废热解过程中挥发分的释放,还可以有效促进CH₄小分子的生成。进一步的动力学分析表明,造纸固废混合样品热解过程中降解反应更占优势。此外,在不同温度下,混合样品主要液态热解产物分布中碳氢化合物相对含量的实验值总是高于其理论值,而总的含氧组分的相对含量的实验值总是低于其理论值,混合样品组分间的协同效应有利于热解产物中含氧组分的脱氧以及向烃类产物的转化。     

低阶煤与浒苔低温共热解产物特性研究

采用自行设计的低温干馏装置,将不同配比下的低阶煤-浒苔混合物进行低温共热解,考察随着浒苔配入量的增加各热解产物的产率和品质的变化.结果表明,当浒苔配入量为30%时,焦油产率达到最大值11.39%,比低阶煤单独热解提高了28.61%.此时,热解焦油中烷烃类含量为48.66%,酚类含量为9.12%,明显高于原始焦油中相应组分的含量,热解焦油的n(H)∶n(C)提高了9.87%,表明热解焦油达到了一定程度的轻质化.同时煤气成分中CH4和H2的含量有所增大.SEM检测显示,混合热解时半焦表面变得粗糙,形成了明显的裂纹中心.混合热解的半焦热值相对于浒苔单独热解的半焦热值有显著提高.     

褐煤与稻壳共热解过程中氢的迁移及分布特征研究

为考察外加富氢物质对低阶煤热解焦油产率及质量的影响规律,阐明低阶煤与外加富氢物质共热解作用机理,以锡林浩特褐煤(XL)和稻壳(DK)为原料,在铝甑干馏炉中进行低温共热解,通过比较单独热解与共热解产物产率及氢分布的实际值与理论值,研究锡林浩特煤与稻壳共热解过程中氢的迁移及分布特征。结果表明:锡林浩特煤与稻壳共热解过程中发生了协同作用,稻壳木质素中的甲氧基与锡林浩特煤热解产生的自由基结合,使焦油中含甲氧基的酚类物质增多。锡林浩特煤与稻壳共热解对水和气体产物的形成存在正协同作用,与理论值相比,转移到水和气体产物中的氢分别增加了1.22%~3.33%和1.16%~2.39%;而转移到焦油中的氢降低了1.00%~3.53%。稻壳中碱金属及碱土金属元素(AAEMs)不仅加剧稻壳中焦油的二次裂解,也促进锡林浩特煤中焦油的二次裂解,导致气体中C_2~C_4烃产率增加,使氢从焦油中转移到气体产物中。     

生物质三组分二元混合热解特性研究

采用TG-FTIR-MS研究了生物质三组分二元混合热解过程的失重特性和小分子气体逸出规律。结果表明二元混合组分热解过程降低了热解反应开始温度。纤维素与半纤维素混合热解过程热解反应受到抑制,热解失重率降低,H₂、CH₄和H₂O产量减小,CO和CO₂产量增加。木质素和半纤维素在混合热解过程中存在协同效应,促进热解反应进行,H₂产量增加,然而其他小分子气体产物的生成被抑制,协同效应的效果更有利于可冷凝挥发分产物生成,这种效应随着半纤维素比例增大而减弱。半纤维素和纤维素在整个热解过程表现出相互抑制的效果,其小分子气体产物产量减小,但随着纤维素比例增大,影响减弱。     

浒苔热裂解制取生物油的试验

为了解决化石燃料短缺以及沿海浒苔过度繁殖所带来的问题,提出将浒苔做原料通过直接热裂解的方法转化为生物油。本文在实验室组装的反应器内系统地考察了温度、时间以及原料粒径对产物收率以及产物分布的影响。实验结果表明:实验原料的粒径越小,其生物油的产率越高;当反应温度为350℃,反应时间为40min,原料粒径为60目的最优条件下,生物油的产率高达30.5%,不凝气产率可达13.9%。对产物进行分析发现:生物油主要包含醛、酮、酚类以及醇、羧基酸、酯类等化合物;不凝气主要由CO2、CO、CH4以及C2～C5的小分子烃类组成。     

固定床反应器中生物质/废塑料共热解制备燃料油

通过热重分析不同生物质（木屑和秸秆）单独热解以及与塑料（PP和dcPVC）共热解时的热解行为,研究了生物质与塑料共热解过程中的协同作用。在固定床反应器中考察了塑料的含量对生物质/塑料共热解的影响,最后通过元素分析和GC-MS对所得生物油进行了分析。研究结果表明：生物质和塑料共热解过程中存在明显的协同作用。木屑和PP共热解过程中的协同作用最为显著,当PP含量为80%时,所得生物油的产率最高,明显高于两者单独热解得到的生物油。元素分析和GC-MS分析结果表明：木屑和PP所得生物油的含氢量较高,所得到生物油的热值与石化燃油的相近。     

稻壳与褐煤共热解过程的TG-FTIR分析

利用TG-FTIR技术对稻壳与褐煤按照不同比例进行的共热解过程进行分析.结果发现,共热解过程的热失重相对于单独热解有所加深,尤其是在稻壳与褐煤按照2∶8比例进行共热解时;共热解过程的热解产物发生变化,其中CO2产物增加明显,CH4产物略有减少,CO产物略有增加,其他有机化合物如酚类化合物、含羰基结构化合物和含芳环结构的化合物都有所减少.根据共热解产物变化规律和生物质与褐煤单独热解反应的机理,分析共热解过程中二者发生协同作用的原因是:生物质中的金属氧化物对煤炭黏结成焦炭过程有抑制作用,从而促进了煤炭的进一步分解;并且在慢速共热解过程中生物质相对于煤炭先产生H2,而H2的存在抑制了煤炭在高温时的缩合反应,从而加强了其裂解反应.     

几种不同生物质的快速热解

在一流化床连续热解装置中(生物质处理能力1 kg/h),对松树、杨树、芒草、和甜高粱等几种典型的生物质进行了快速热解研究。考察了热解温度、停留时间、进料颗粒大小等对生物油产率与组成的影响,获得了这几种生物质的最佳热解工艺条件。研究结果表明,在相同的操作条件下,木质类生物质具有相对较高的生物油产率;而芒草和甜高粱等草本类生物质由于含灰分较多,热解后所得固体产物——生物焦的产率较高,但生物油的产率相对较低,不过其生物油组成中含氧量也相对较低。     

木屑与煤慢速共热解产物特性研究

采用TG-FTIR联用的分析方法对木屑与煤共热解产物进行分析,结果发现,木屑与煤共热解产物不是两者单独热解的简单叠加,而是木屑与煤协同反应相互促进或抑制的结果。煤化程度越高木屑与煤共热解过程中CO和CH₄的产率越多,CO₂的产率越少,液体和固体产物越多。木屑与煤掺混比例对于共热解产物的影响规律性不是非常明显,对于CO和CH₄,掺混比例5:5时产率最低;CO₂在共热解温度<500 ℃时,掺混比例5:5时产率最高,而在共热解温度>500 ℃时,随着煤的掺混比例的增加产率逐渐减小。木屑与褐煤的共热解固体产率随着掺混比例的增加逐渐增大,木屑与无烟煤的共热解固体产率正好相反。     

Promoting effects of CO2 on dehydrogenation of propane over a SiO2-supported Cr2O3 catalyst

The effects of carbon dioxide on the dehydrogenation of C₃H₈ to produce C₃H₆ were investigated over several Cr₂O₃ catalysts supported on Al₂O₃, active carbon and SiO₂. Carbon dioxide exerted promoting effects only on SiO₂-supported Cr₂O₃ catalysts. The promoting effects of carbon dioxide over a Cr₂O₃/SiO₂ catalyst were to enhance the yield of C₃H₆ and to suppress the catalyst deactivation.     

Partial oxidation of light alkanes by NOx in the gas phase

Partial oxidations of CH₄, C₂H₆, C₃H₈, and iso-C₄H₁₀ with O₂ were promoted by addition of NO in the gas phase. The addition of NO increased the conversion rate of alkanes and decreased the initiation temperatures for the reactions. Moreover, selectivities and yields to oxygenates, aldehydes, ketones and alcohols, were remarkably improved by the addition of NO. The maxima of one-pass yields of oxygenates were 7% for CH₄, 11% for C₂H₆, 13% for C₃H₈, and 29% for iso-C₄H₁₀. It is suggested that NO₂ produced from NO and O₂ is the initiator for the oxidation of light alkanes. Alkyl nitrite was proposed as the reaction intermediate for the formation of oxygenates. The alkyl nitrite decomposes into oxygenates and NO that works as catalyst for the activation of O₂ and the oxidation of alkanes.     

热解温度和反应气氛对输送床煤快速热解的影响

在连续进料量为1.2 kg·h^-1的输送床反应器中考察了热解温度和反应气氛对不连沟次烟煤快速热解的影响。N₂气氛下,随着煤热解温度升高,焦油产率先增加后减小,600℃时达到最大值10.3%;对应的半焦产率下降,气体产率以及气油比增加。高温促进了煤挥发分的释放以及挥发分在气相中的二次反应,部分产物从固相和液相产品转化为气相产品,氢气、甲烷和乙烯等气体组分的产率明显增加。700℃下,H₂气氛能够抑制挥发分二次反应的发生,起到稳定自由基和加氢的作用,显著提高焦油产率和油品品质,同时有利于甲烷的生成。CO气氛在一定程度上同时提高了轻质和重质焦油产率。CO₂和水蒸气能够促进焦油的二次反应,特别是重质焦油的裂解,具有一定的提质作用,但会导致焦油产率下降。CH₄气氛促进了重质焦油组分的生成,使得热解焦油产率提高。     

不同氧浓度下煤挥发分燃烧的化学动力学研究

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害,而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环,本文以煤热解气为燃料,通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明,O₂浓度升高促进了O和OH的生成,进而提高H浓度,突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外,乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化,并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆),而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆,因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。     

不同氧浓度下煤挥发分燃烧的化学动力学研究

燃煤有机污染物对人类健康和生态环境存在严重危害,而O₂对火焰中有机产物的形成具有明显的调控作用。鉴于煤挥发分燃烧是燃煤过程中至关重要的一环,本文以煤热解气为燃料,通过数值模拟研究了氧化剂侧O₂浓度对对冲扩散火焰中碳氢产物生成特性和机制的影响。结果表明,O₂浓度升高促进了O和OH的生成,进而提高H浓度,突显了含H和OH参与的反应的重要性。此外,乙炔(C₂H₂)、丙炔(PC₃H₄)、炔丙基(C₃H₃)、乙烯基乙炔(C₄H₄)、苯(C₆H₆)和萘(C₁₀H₈)的浓度均增大。增加O₂浓度促进了C₂H₂向PC₃H₄的转化,并使得C₃H₃更倾向于转化为丁二烯(C₄H₆),而富烯更倾向于通过苯基(C₆H₅)生成C₆H₆,因此C₆H₅作为C₆H₆前体的地位被加强。     

Cobalt-promoted palladium as a three-way catalyst

Fifteen catalysts were prepared by intermittently impregnating alumina washcoats with water solutions containing La³⁺, Co²⁺ and PdCl²⁻₄ ions/complex and calcining them at 550–820°C. The catalysts were evaluated with respect to light-off performance, at stationary and transient feed gas stoichiometry, respectively, and redox characteristics, using NO/CO/C₃H₆/O₂/N₂ gas mixtures to simulate car exhaust. Alumina supported Pd exhibited three-way activity, i.e., simultaneous oxidation of CO and C₃H₆ and reduction of NO in a narrow interval around stoichiometric composition of the feed gas. Compared to Pd alone, addition of La or Co caused a widening of the interval under net reducing conditions. Addition of Co to Pd caused a significant increase in the activities for oxidation of CO and C₃H₆ under stoichiometric conditions. The conversions of CO and C₃H₆ started at about 100 degrees lower temperatures over Co-promoted Pd compared to unpromoted Pd. A marked increase in the activity for the reduction of NO at transient conditions was observed over Co-promoted Pd compared to unpromoted Pd. The catalysts were characterized by X-ray powder diffraction, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy combined with energy-dispersive spectroscopy analysis, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and specific surface area measurements. Only Co²⁺ could be detected by XPS in the surface layers of the Co-containing sample. A significant part of the cobalt is present in forms which can be oxidized and reduced under synthetic car exhaust conditions. These oxidizable/reducible cobalt sites are predominantly active for oxidation of CO and C₃H₆, hence promoting the reduction of NO over Pd by initiating these exothermic reactions in the catalyst.     

C2H6/C3H8影响CH4爆炸极限参数及动力学特性研究

为研究C₂H₆/C₃H₈对甲烷爆炸极限参数及动力学特性的影响,采用标准的可燃气体爆炸极限测定装置测定了不同配比的C₂H₆/C₃H₈混合气体对甲烷爆炸极限的影响规律,同时得出了氮气惰化条件下甲烷爆炸临界参数的变化规律。此外,利用Chemkin软件模拟了C₂H₆/C₃H₈混合气体对甲烷爆炸过程中中间产物浓度的影响情况,并进行了敏感性分析。结果表明,C₂H₆/C₃H₈的存在降低了甲烷的爆炸上下限,增大了甲烷的爆炸危险度;在氮气惰化过程中甲烷的爆炸上限下降,爆炸下限上升,最终爆炸上下限重合,重合点处甲烷浓度和氮气临界浓度均随C₂H₆/C₃H₈的添加而逐渐减小;此外,C₂H₆/C₃H₈混合气体使甲烷爆炸过程中CO和·H的生成量逐渐增大,而CO₂、·O和·OH的生成量则有下降趋势,通过对爆炸过程中甲烷体积的敏感性分析,发现C₂H₆/C₃H₈的存在在某种程度上促进了甲烷爆炸。对比不同配比的C₂H₆/C₃H₈混合气体,发现C₃H₈含量越高,其对甲烷爆炸过程中相关参数的影响越大,这可为工矿企业的安全生产提供一定的理论依据。     

NiO和Ni催化剂对苯甲酸热解机理的理论计算

在煤热解过程中加入特定的催化剂可以改变煤结构中相关化学键的结合能，使热解在相对温和的条件下进行，促使更多的小分子从煤结构上解离成为产物释放，并调节产物的产率和组成，提高转化率及产物的品质。由于煤化学结构的复杂性，从分子水平研究煤的催化热解行为非常困难。基于此，以煤的催化热解为背景，采用煤模型化合物，借助密度泛函理论(DFT)，选取苯甲酸(C₆H₅COOH)为煤基模型，以NiO和Ni为催化剂，研究催化热解过程中催化剂价态改变对煤催化剂热解的作用。DFT结果显示，苯甲酸热解的主要路径为：C₆H₅COOH \stackrel{}{\to } CO₂+C₆H₆和C₆H₅COOH \stackrel{}{\to } C₆H₆COO \stackrel{}{\to } CO₂+C₆H₆；在NiO上的分解路径为：C₆H₅COOH(g) \stackrel{}{\to } *C₆H₅COO + *H \stackrel{}{\to } *CO₂ + *C₆H₆ \stackrel{}{\to } CO₂(g) + C₆H₆(g) ；在金属Ni上的分解路径为：C₆H₅COOH(g) \stackrel{}{\to } *C₆H₅COOH \stackrel{}{\to } *C₆H₅COO + *H \stackrel{}{\to } *CO₂ + *C₆H₆ \stackrel{}{\to } CO₂(g) + C₆H₆(g) 。Ni基催化剂的加入能够促进C₆H₅COOH的热解，同时改变了苯甲酸的热解路径，但是产物不变。当NiO被还原为金属Ni时，催化效果减弱。     

低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)2上的吸附行为

采用实验研究与分子模拟相结合的方法研究了低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)₂上的吸附热力学、动力学和吸附分离机理。用常温合成方法制备了超微孔金属-有机骨架材料Cu(Qc)₂,测定了低碳烷烃烯烃（CH₄/C₂H₄/C₂H₆/C₃H₆/C₃H₈）在Cu(Qc)₂上的吸附相平衡和吸附动力学。使用Materials Studio中的Fortcite模块模拟低碳烷烃烯烃在超微孔柔性Cu(Qc)₂上的吸附机理以及材料的结构形变。结果表明Cu(Qc)₂具有优良的C₂H₆ /C₂H₄吸附选择性和吸附动力学,而对C₃H₈ /C₃H₆的吸附选择性很低。273 K和0.1 MPa下,C₂H₆/C₂H₄在Cu(Qc)₂上的IAST选择性达4.6。298 K和0.05 MPa下C₂H₆/C₂H₄在Cu(Qc)₂上的扩散时间常数分别达1.42×10^-3和1.48×10^-3_{s^-1,扩散活化能分别为16.62 和16.43 kJ/mol。应用装填Cu(Qc)2的固定床可在常温条件下实现C2H6 /C2H4二元混合气的完全分离。模拟结果显示Cu(Qc)2为二维堆叠结构,材料会由于吸附不同分子而发生不同程度的结构形变。甲烷易从变大的层间扩散脱附,导致其在材料上的吸附量很低;C2H6/C2H4两者都能稳定吸附在层中的孔道中,其分离推动力主要来源于两种气体在材料上明显的吸附热差异;C3H8/C3H6会分别吸附在两种不同的环境,吸附热差异小导致Cu(Qc)2对C3H8 /C3H6的吸附选择性低。}