生物质与催化裂化油浆共热解协同作用研究

基于生物质焦油氧含量高、品质差的缺陷,本文提出将生物质与重油共转化利用的方法。以催化裂化油浆（FCC）、稻壳（RH）、木屑（PS）为原料,通过低温固定床热解实验对其共热解产物分布进行了研究。结果表明,在FCC的供氢作用下,共热解有利于焦油中含氧化合物的脱除,随着生物质比例增加,反应过程中脱羧基、脱羰基反应减弱,脱羟基反应增强,产物中CO、CO₂产率较计算值增加幅度减小,水的产率较计算值逐渐增大。焦油中烃类物质增加,其中芳香烃以二元环和四元环增加为主,脂肪烃中以C₁₃~C₂₀增加为主。整体上,共热解过程促进了半焦产率的增加,焦油产率虽无明显改变但品质得到了显著提升。     

石油焦气化反应动力学及其反应性与焦结构的关系

石油焦结构致密,孔隙不发达,灰分及挥发分含量低,导致其气化活性较低。焦结构是影响石油焦气化反应活性高低的重要因素,为阐明石油焦气化反应特性及其与焦结构的关联,采用热重分析仪对镇海石油焦、京博石油焦和胜利石油焦进行CO₂非等温气化反应特性研究,并结合石油焦结构的表征分析,探讨焦结构对气化反应性的影响规律。结果表明：利用比气化速率能够较好地描述3种石油焦的气化反应性差异,气化活性由大到小顺序为胜利石油焦、京博石油焦、镇海石油焦;依据比气化速率随温度的变化规律,可将石油焦的等温气化反应分为慢速、中速、快速3个阶段;石油焦结构分析发现,石油焦气化反应性与焦结构的有序度和CO₂化学吸附量关联性较好,其焦结构有序化程度及其CO₂总吸附量均可用来反映其气化反应性高低;利用比气化速率作为对应恒温气化条件下速率常数计算得到胜利石油焦、京博石油焦和镇海石油焦的气化反应活化能分别为216、245和280 kJ/mol。     

复合氧化锌高温煤气脱硫剂的物相、还原及硫化行为

 本文通过热分解、沉淀法从硝酸盐或氯化盐制备出ZnO、Fe₂O³、CuO、MnO₂、CaO 5种金属氧化物,并采用干混法制备出系列复合ZnO高温煤气脱硫剂。利用固定床反应器在500℃、3600h^-1、40%H₂、0.4～0.6%H₂S和N₂平衡的条件下,评价了单一金属氧化物、复合ZnO高温煤气脱硫剂硫化性能。采用程序升温还原（TPR）测试新鲜脱硫剂的还原性能,并使用XRD对新鲜和硫化后的脱硫剂进行表征。结果表明,复合ZnO高温煤气脱硫剂较单一金属氧化物脱硫剂,具有较高和稳定的脱硫效率、较长的反应时间、大的硫容。ZnO与可还原金属氧化物复合改变了其还原性能,并在硫化前或后形成新的物相,显著提高了脱硫性能。     

印尼某低品位红土镍矿的热解性能

为提高红土镍矿火法冶炼工艺技术指标,对印尼某低品位红土镍矿进行了热解性能分析。结果表明：该红土镍矿属于典型的低品位过渡层红土镍矿,主要组成矿物为利蛇纹石、针铁矿、石英、铁蛇纹石、叶蛇纹石和高岭石,镍主要赋存于蛇纹石、橄榄石等硅酸盐类矿物中,部分以氧化镍形式赋存于针铁矿中。红土镍矿热解分析结果表明：在86 ℃时有1次失重过程,形成1个吸热峰,有H2O溢出,对应自由水的脱除;在268 ℃时有1次失重过程,形成1个吸热峰,有H₂O溢出,对应针铁矿的脱羟基过程;在589 ℃时发生失重,形成1个吸热峰,有H₂O溢出,对应高岭石、利蛇纹石的脱羟基反应;在816 ℃时有1个放热峰,而红土镍矿质量没有变化,对应利蛇纹石热解产生无定型的硅酸盐重结晶后产生镁橄榄石（Mg₂SiO₄）及顽火辉石（MgSiO₃）的过程;在1 126 ℃时有1次失重过程,有CO₂溢出,由白云石分解产生。试验结果对红土镍矿火法工艺的改进有指导作用。     

内蒙褐煤催化解聚过程中催化剂与助剂作用探究

在催化解聚概念的基础上,使用格金干馏炉,采用同时添加催化剂和助剂、仅添加催化剂、仅添加助剂的方式,进一步探究了催化剂和助剂对内蒙褐煤催化解聚过程的影响。结果表明,催化剂和助剂在一定程度上促进了气相和液相产物生成,并且对煤的解聚过程产生了干预:仅添加助剂时,煤中的羟基和脂肪侧链的断裂程度加深;仅添加催化剂时,促进了煤中桥键的断裂、脱氢和芳构化;当催化剂和助剂复合添加时,在各方面都体现了仅添加催化剂和仅添加助剂时的叠加结果,但在增加焦油收率方面体现了一定程度的协同效应,更有利于焦油生成,焦油收率由原煤的5.84%提高到了7.28%。     

宽炭化室大容积焦炉的利弊分析

回顾了宽炭化室焦炉发展的理论基础,通过国内外生产实践及实验中获得的宽炭化室焦炉的数据,分析了宽炭化室焦炉单位容积产量下降的原因是实际的结焦时间指数n均大于2,远偏离试验得出的n=1.2～1.5。根据宽炭化室中煤料堆密度及气体流动的变化,应修订结焦时间指数n的计算模式。     

TiO_2和V_2O_5改性Al_2O_3催化剂催化有机硫化物水解的性能

考察了不同改性组分TiO2和V2O5对Al2O3催化剂催化有机硫化物(羰基硫(COS)、CS2)水解性能及抗氧中毒性能的影响。固定床活性评价结果表明,在常压、催化剂装填量10mL、反应温度130℃、空速10000h-1、进料气中有机硫化物和氧气的体积分数分别为1.5×10-4,10%、水气比(即p(H2O)∶p(COS或CS2))为270的情况下,TiO2改性Al2O3催化剂上COS和CS2的转化率分别在70%和40%以上;V2O5改性Al2O3催化剂上COS和CS2转化率分别在40%和30%以上。X射线衍射光谱和傅里叶变换红外光谱表征结果显示,两种催化剂在催化有机硫化物水解前后的晶相没有变化,且使用后催化剂上也未出现单质硫和硫酸盐。说明这两种催化剂都具有较好的抗氧中毒性能,同时TiO2改性Al2O3催化剂对有机硫化物水解的催化性能更好。     

复合ZnO高温煤气脱硫剂的物相、还原及硫化行为

通过热分解、沉淀法从硝酸盐或氯化盐制备出ZnO、Fe2O3、CuO、MnO2和CaO 5种金属氧化物,并采用于混法制备出系列复合ZnO高温煤气脱硫剂.利用固定床反应器在500℃、3600 h<'-1>、40%H2、0.4%～0.6%H2S和N2平衡的条件下,评价了单一金属氧化物、复合ZnO高温煤气脱硫剂的脱硫性能.采用程序升温还原(TPR)测试新鲜脱硫剂的还原性能,用XRD对新鲜和硫化后的脱硫剂进行表征.结果表明,复合ZnO高温煤气脱硫剂较单一金属氧化物脱硫剂,具有较高和稳定的脱硫效率、较长的反应时间、较大的硫容.ZnO与可还原金属氧化物复合改变了其还原性能,并在硫化前或后形成新的物相,显著提高了脱硫性能.     

水汽气氛下氧化铁基高温煤气脱硫剂再生行为

采用以钢厂赤泥为主要组分制备的氧化铁基高温煤气脱硫剂,在固定床反应装置上考察了再生温度、空速以及水蒸气含量对再生行为的影响,通过XRD、XPS测试手段对再生前、后氧化铁基高温煤气脱硫剂物相及表面元素Fe进行了测试,并采用SEM、压汞法对表面和孔结构变化进行了表征。研究结果表明：水汽气氛下脱硫剂再生较为完全,但与含氧气氛再生相比,再生时间相对较长;再生过程中尾气中气体含硫组分主要是H2S,再生后脱硫剂主要组分是Fe3O4和FeO;再生温度、空速以及水汽含量的提高都有利于脱硫剂再生产物硫化氢的回收;水蒸气再生导致脱硫剂样品大孔数目有所增多,平均孔径增大;700 ℃、4 000 h-1和60%H2O(g)为水汽气氛下氧化铁高温煤气脱硫剂的最佳再生条件,初次再生率能达95%以上,且多次硫化/再生循环,硫化活性和硫容几乎不变。     

枣庄褐煤催化热解特性研究

在格金反应器上对一种枣庄褐煤添加镍基催化剂(Ni(NO₃)₂·6H₂O)进行催化热解,并对其添加催化剂前后热解产物焦油、半焦和气体等通过全二维气相色谱质谱联用仪(GC×GC-MS)、热重分析仪(TGA)、拉曼光谱仪和气相色谱仪(GC)等进行表征分析。催化热解产物分析结果表明,相较于原煤,添加镍基催化剂后半焦收率降低,焦油收率提高,其中半焦收率由82.72%降低到81.51%,焦油收率由8.21%增加到10.06%。焦油馏分分析结果表明,添加镍基催化剂后焦油品质提高,其中沥青含量由18.29%降低到13.88%,蒽油含量由9.39%增加到12.87%。拉曼光谱分析结果表明,添加镍基催化剂后半焦中3～5个芳环的芳香烃结构含量增加,六元以上芳香烃结构含量降低。综上分析结果推测出镍基催化剂在煤热解过程中促使煤大分子结构上连接稠环芳香结构(3～5个芳环)的脂肪桥键断裂,断键后的稠环芳香结构被CH₃·或H·稳定下来生成焦油或半焦。