低阶煤热解影响因素及其工艺技术研究进展

我国低阶煤储量巨大,全组分高效利用煤炭资源有助于确保我国能源安全,低阶煤热解可得到高值化的煤气、焦油以及半焦,实现其高值化梯级利用。通过低阶煤热解过程3个阶段阐明了其热解机理,分析了煤阶、温度、粒径、升温速率、气氛等热解条件以及酸洗、水热、溶胀、离子液体等预处理方法对低阶煤热解反应特性的影响。催化热解通过定向调控获取高品质热解产物,基于催化剂特性的差异和催化行为的不同,分类梳理了不同催化剂对低阶煤催化热解的影响,包括分子筛、过渡金属化合物、碱金属化合物、天然矿石等。在论述低阶煤热解技术的研究现状和最新进展的基础上,对低阶煤固体热载体、气体热载体以及内构件移动床热解工艺技术进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望,以促进我国低阶煤热解技术的发展。     

吸波剂协助低阶煤微波热解能量场分布数值模拟研究

吸波剂协助煤微波热解技术可实现煤的清洁高效转化,吸波剂协助煤微波热解技术与数值模拟技术相结合,可进一步优化微波热解产物特性。将电磁场能量守恒方程、固体热传导方程和几何模型耦合,运用COMSOL软件建立了适用于吸波剂协助低阶煤微波热解反应的电磁-传热模型,考察了兰炭(BC)、Fe₂O₃和Fe₂O₃/BC三种不同种类吸波剂协助煤微波热解的微波腔体电场和煤样温度场的分布特性和强度变化,并与煤微波热解实验进行了对比验证。结果表明：吸波剂种类对微波腔体的电场和煤样的温度场的分布位置和分布区域形状没有显著影响,而对两者的分布区域面积和强度存在较大影响。吸波剂按对电场的分布区域面积和强度的影响从大到小依次为Fe₂O₃/BC、兰炭和Fe₂O₃,煤样的温度场呈现出右高左低的分布趋势,且高温区域形状呈羽状。三种吸波剂中,Fe₂O₃/BC吸波剂的电场强度最大,约为9.79×10^4<...     

生物质微波热解制备液体燃料和化学品的研究进展

微波热解是一种高效的生物质转化利用技术,具有独特的热效应和非热效应,可将生物质转化为液体燃料和化学品,能有效缓解能源压力,减少环境污染。本文着重探讨了生物质原料特性、微波吸收剂、催化剂对生物质微波热解制备高品质液体燃料和化学品的影响。原料特性的影响主要从生物质的水分含量、灰分含量和有效氢碳比三方面展开论述,催化剂包括金属盐、金属氧化物、ZSM-5、微波驱动型催化剂以及其他一些催化剂,如HY、MCM-41和碳基催化剂等。简述了生物质的微波热解特性、液体燃料的组成以及转化机理,并对现存的热解机理复杂、产物复杂不稳定、目标产物选择性差、催化剂易结焦失活、重复性差等问题进行了分析,展望了未来的发展方向,以期为生物质的高效转化利用提供依据。     

低阶煤催化热解研究进展及展望

为推动煤催化热解技术的发展,论述了金属类催化剂、负载类催化剂和煤基催化剂的催化机理及其对煤热解转化特性、产物分布的影响。根据催化机理不同,将煤催化热解工艺分为直接催化热解工艺、间接催化热解工艺和热解产物催化热解工艺,并论述了各工艺的研究现状。过渡金属、分子筛可改变低阶煤热解产物分布,提高焦油产率;金属氧化物催化剂可提高热解转化率,调节气体产品分布,提高气相产品收率。液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,提高热解焦油产率,影响气相产物分布。首次提出煤直接液化残渣与煤混合热解所产生的正协同作用也可看成是一种对煤热解的正向催化。     

生物质衍生碳基复合吸波材料的研究进展

为了满足军事国防领域对隐身技术的需求,解决5G时代广泛的电磁污染问题,各类型的碳基吸波材料异军突起。生物质衍生碳基材料相比传统碳基吸波材料,不仅提高了吸波性能,还具有轻质、低成本和可持续的优势。简要叙述了生物质碳材料的合成方法,系统地介绍了可食用和非食用2种生物质衍生材料在碳基复合吸波材料制备中的应用,综述了近几年来生物质衍生碳基复合材料在吸波领域的最新研究进展。重点分析了不同生物质衍生碳基复合材料的微观结构、微波吸收性能的差异,并概述了不同生物质衍生碳基复合材料吸波机理,最后讨论了具有高效微波吸收性能的生物质碳基复合吸波材料所面临的挑战,展望了其未来发展的方向。为从事生物质衍生吸波材料的科研工作者提供了较为全面的理论和应用知识背景,并有望进一步推进生物质衍生碳基复合吸波材料的发展及应用。     

微波场中低变质煤与油页岩的热解

采用微波加热技术对低变质煤与油页岩的共热解特性进行探讨,研究了不同配比混合物的热解产物产率及成分,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对液体产物的成分进行了分析.结果表明:微波热解过程中,适当配入低变质煤可提高焦油产率,增加热解气中可燃气体CO,CH4及H2的含量;微波热解共混物所得焦油成分主要是烃类(约50%～80%),其中烷烃和芳香烃居多(约40%～50%左右),其次是少量的以苯酚类为主的含氧化合物,而并未检测出含氮化合物,这一组成有利于焦油的进一步加氢处理.     

微波诱导SiC改性Co-Ce/Al2O3催化剂催化氧化甲苯性能的研究

采用共沉淀法制备SiC改性5%Co-2.5%Ce/Al₂O₃催化剂,研究了不同SiC负载量改性催化剂的吸波升温性能和催化氧化甲苯性能。结果表明,随着SiC负载量的增加,催化剂吸波升温性能逐渐增强。SiC最佳负载量为5%时,催化剂催化氧化甲苯性能最佳,催化剂具有较大的比表面积和适宜的微孔结构。甲苯催化氧化活性评价结果表明,5%Co-2.5%Ce/5%SiC-Al₂O₃催化剂对不同甲苯浓度具有较强适应性,对中低浓度的甲苯降解效果显著。空速低于15 000 h^-1时催化剂能发挥高效催化作用,微波功率在120～385 W有利于甲苯的催化氧化。     

Cu-Pd金属纳米粒子的制备及其在电还原二氧化碳中的应用

本文将碳基纳米材料负载金属纳米粒子后作为催化剂,催化电化学还原二氧化碳的反应.铜是过渡金属中能将CO2转化为多种烃类和醇类的高效有效催化剂,优点是催化活性强、过电位低、法拉第效率高,但也存在催化产物种类多的缺点.为了弥补铜粒子催化产物种类多的缺点,本文引入另一种金属粒子钯,以抑制催化产物的种类.与其他金属催化剂相比,钯...     

催化剂对煤热解特性的影响

从煤热解机理出发,论述了煤热解催化剂的分类及其催化机理,详细阐述了不同催化剂对煤热解产物的影响,指出了催化剂研究的热点是廉价铁基催化剂和负载类催化剂,并从催化剂的制备、反应气氛、热解工艺3方面对催化效果的影响进行了分析。     

CoMoP/13X催化剂上黄土庙煤热解特性研究

采用等体积浸渍法制备了CoMoP/13X催化剂,利用TG-FTIR技术研究了该催化剂对黄土庙煤热解失重特性和气态产物生成规律的影响,并对不同条件下的煤热解过程进行了动力学分析.结果表明,CoMoP/13X催化剂对黄土庙煤加氢热解有明显的催化作用.与原煤热解相比,催化加氢热解的第二个热解峰温和二次脱气阶段的表观活化能分别降低了27.7℃和7.9 kJ/mol.在线FTIR实验结果表明,CoMoP/13X催化剂可以改善黄土庙煤热解产物的组成与分布,热解产物中CO2较大幅度降低,芳烃化合物和脂肪族化合物显著增加,CH4和CO等高热值气体有不同程度的增加.     

基于正交实验的低阶粉煤与玉米芯微波共热解研究

生物质协助低阶粉煤微波热解可改善热解产物的分布和特性,尤其是油气收率和品质。采用四因素四水平正交实验法研究了微波功率(420 W,280 W,700 W,560 W)、热解时间(30min,20min,10min,40min)、玉米芯粒径(0.250mm~0.420mm,0.177mm~0.250mm,0.841mm~1.680mm,0.420mm~0.841mm)和玉米芯添加量(10%,40%,30%,20%,质量分数)对低阶粉煤与玉米芯微波共热解中焦油收率的影响,对比分析了低阶粉煤、玉米芯单独微波热解和微波共热解的升温特性和产物特性。结果表明:影响焦油收率由主到次的因素分别为玉米芯添加量、微波功率、玉米芯粒径、热解时间。在本实验参数范围内,正交实验得到的最佳工艺条件为:微波功率700W、热解时间40min、玉米芯粒径0.841mm~1.68mm、玉米芯添加量40%,此时的半焦和气体产物收率分别为51.22%和32.17%,焦油收率达到最大,为8.85%。与低阶粉煤单独微波热解相比,微波共热解生成的焦油中轻油含量提高了11.89%,而杂原子化合物含量降低了7.09%,实现了热解焦油的轻质化和高品质化。     

生物质微波催化热解制备高值产品的研究进展

生物质微波热解具有反应速率快、能量利用率高等优点,但存在产物选择性不高、品质较低等问题,结合催化剂使用,具有制备高值产品的应用潜力。本文对生物质微波催化热解的研究进展进行了综述,介绍了微波催化热解的机理、反应体系、热解产物等对制备高附加值产品的影响。简述了微波催化热解的机理,从原料、微波吸收剂、催化剂三个方面对微波催化热解体系进行讨论,介绍了不同种类原料对产物产率的差异、不同催化剂对于产物选择性的区别。分析了不同提高产物产率和选择性的方法,指出优化和改善催化剂特性使其具备复合功能、开发大型微波反应器、产物定向富集和转化是目前仍需解决的问题。为生产富烃生物油、高性能生物炭等产品,进而推广到工业应用提供参考。     

低阶煤催化热解研究现状与进展

低温热解是低阶煤提质转化分级利用的一种重要技术。本文将近年来国内外所进行的催化热解技术分为四大类,从催化剂加入方式、与煤作用紧密程度及热解产物分布方面,对这四类技术进行了评述。指出这些技术因催化剂用量、煤料粒度、催化剂加入程序、催化剂作用方式其中一种或多种因素,应用于工业化规模均存在一定弊端。文中还介绍了一种低阶煤催化解聚新技术,以简单的喷淋方式将催化剂浸入煤中,在试验的近20种煤中,均实现了热解焦油收率增加1.3~2.17倍的效果,由此可望开发出一种提高煤转化效益的新工艺。     

炭基材料负载型低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究进展

氮氧化物（NO _x ）是主要的大气污染物之一，对人体健康和生态环境造成了严重危害。低温选择性催化还原（SCR）技术是近年来烟气脱硝领域的主要研究方向。炭基材料具有较大的比表面积、发达的孔隙结构等特点，在SCR脱硝方面被广泛用作催化剂载体。本文综述了炭基材料包括活性炭（焦）、活性炭纤维、碳纳米管、石墨烯及碳包覆负载型催化剂在低温NH₃-SCR脱硝领域的研究成果与进展，阐述了表面官能团、反应条件及稀土元素等因素对炭基材料负载型催化剂脱硝性能的影响，并且讨论了炭基材料负载型催化剂的催化反应机理。指出采用多种手段改性催化剂，优化其中低温脱硝性能与稳定性，深入探究催化剂表面反应物种的吸附-活化行为和催化反应路径是炭基材料负载型低温NH₃-SCR催化剂研究的重点。     

微波加热技术在催化NOx脱除中的应用

综述了空气中氮氧化物的类型、危害及脱除方法。空气中氮氧化物主要为NO、N₂O和NO₂,化石燃料和植物体的燃烧以及土壤和动物排泄物中含氮化合物的转化是其主要来源,NOx是酸雨和雾霾天气形成的主要原因之一,严重影响人类健康。选择性催化还原技术通过氨等还原剂和催化剂的共同作用将NOx还原成N₂和H₂O,选择性非催化还原技术利用氨等还原剂在高温环境下的还原能力实现NOx的脱除。传统NOx脱除技术存在脱除效率不高和易产生二次污染的缺点。微波放电技术利用微波放电产生高能电子使NOx直接分解生成N₂,微波碳热还原技术利用微波辐照活性炭的热效应可以显著提高炭对NOx的脱除能力,对NO脱除率高于96%。以微波为基础的脱硝技术在工业催化脱硝领域中的应用研究表明,结合催化剂、微波作用等手段实现工业高效脱除氮氧化物是一种较为理想的实现方式,应用前景良好。     

生物质热解利用中主要催化剂的研究进展

催化热解目前逐渐成为生物质转化利用技术的主要研究方向,相比常规热解,催化热解可以对生物油进行有效提质并且定向产生高值化产品。本文通过对近年来新兴的催化剂进行综述,包括分子筛类催化剂（ZSM-5、HZSM-5、USY等）、炭基催化剂、金属氧化物、白云石、整体式催化剂等,了解了目前生物质热解利用中催化剂领域内的最新研究进展。文中指出,良好的催化剂是保证反应顺利进行的关键,不同催化剂定向产生的高值化产品也有所不同,因此催化剂的正确选择对于生物油的提质起着重大作用。根据目前领域内所研究内容,本文还对各类催化剂的优缺点、产物特性进行了详细比较,并针对该技术现有问题提出了部分建议并进行展望,为以后生物质热解领域催化剂的研究提供了重要的理论依据。     

煤炭的微波干馏技术研究进展

将煤炭加工转化成洁净、高效的二次能源以替代石化产品,对于缓解石油供需矛盾、实现煤炭清洁利用、保障国家能源安全具有重要的战略意义。本文概述了微波加热的机理、特点与优势以及国内外微波加热煤干馏技术的研究进展,提出了煤分级加工及清洁化利用技术研发思路,指出与常规的煤干馏技术相比,微波干馏煤焦油的性质更好,更适合于加工生产化工产品和汽油、柴油产品。所产煤气纯度高,富含甲烷、氢等高价值组分,利于综合利用。该技术易与现有电厂、钢厂等用煤大户企业结合,形成煤分级加工及清洁利用组合体,有利于资源的高效利用。与现有石油加工企业组合,更能优化产品的加工利用方案。     

木质素碳纳米材料制备及在催化中的应用研究进展

木质素是自然界储量丰富的可再生资源,含碳量高且具有三维网状结构和大量共轭结构。碳材料是一类具有极大应用价值的催化材料,特别是在电催化、热催化和光催化领域。以木质素为原料制备高活性的木质素碳基催化剂是实现木质素高附加值利用有效的途径之一。木质素碳催化材料研究涉及化学、化工和物理等多个学科领域,制备性能优异和稳定性良好的木质素碳基催化剂仍充满挑战。本文主要总结了木质素碳材料的制备研究进展,以及介绍了木质素碳材料在光催化、热催化和电催化等领域的应用研究现状。此外,还分析了当前木质素碳基催化材料存在的问题,并展望了未来的发展趋势和重点研究方向。     

煤的微波热解研究进展

煤炭是我国的主要能源,煤的清洁高效利用是我国能源安全和生态环境建设的重要保障。热解是在温和条件下将煤转化为洁净的气体、液体和固体燃料,是改善煤炭利用、加工转化成清洁高效的二次能源的重要手段之一。微波作为一种新的加热方式在煤的热解方面的应用的优势越来越明显。本文概述了微波热解的机理与优点、微波吸收剂的应用以及国内外微波热解研究进展,得出了低阶煤介电常数较小,需要添加一定量的微波吸收剂才能达到热解温度;和常规热解相比,微波热解改变了物质的加热方式,改善了热解产物的品质,热解气中CO、H₂含量增加,焦油品质较好,提高了煤的热解效率。作为一种新型加热方式,微波技术为煤热解效率的提高提供了新的解决方案和思路。