水蒸气对煤焦油模化物裂解行为及析碳的影响

采用机械化学法制备Ni-Ce/Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中考察了水蒸气气氛对煤焦油模型化合物甲苯+芘催化裂解行为的影响。根据产物生成规律提出了芘向萘转化的裂解机理,并以D_2O对其进行了验证。通过XRD、TG-DTG和Raman等表征了析碳的类型与结构特征。结果表明:相较于纯氮气气氛,水的加入可明显提升重质组分芘的裂解率,且随水碳比(S/C)增加呈先增加后降低的趋势,在S/C=0.15时达到最大值98.93%,比S/C=0时增加32.09%。析碳率随S/C比增加一直呈下降趋势,由S/C=0时的10.04%降至S/C=0.26时的5.39%。析碳分析结果表明,S/C=0时,生成的积炭类型主要是β型碳及γ型碳,水蒸气存在时,活性较高的α型碳含量增加,说明水蒸气的持续消碳作用抑制了C_α向C_β与C_γ方向转化。     

双金属催化剂对煤焦油模型化合物催化裂解行为的影响

以Al₂O₃为载体,Ce、Co和Fe为助剂,采用机械化学法制备了4种镍基催化剂,对其进行了XRD、H₂-TPR、BET、NH₃-TPD等表征。当载气流量为50 ml·min^-1,裂解温度为750℃时,在固定床反应器中考察了各催化剂对煤焦油模型化合物甲苯+芘裂解行为的影响。结果表明：4种催化剂均为介孔催化剂,且双金属催化剂的介孔有序度更高;催化剂中活性组分Ni主要以尖晶石NiAl₂O₄的形式存在;添加Fe助剂后,催化剂的酸强度较Ni/Al₂O₃增加,添加Ce和Co时则相反。评价实验表明,助剂对重质组分芘的裂解率影响较小,约为67%,然而Ce和Co对催化剂的抗积炭性能有利,其析碳分别较无助剂时降低28.8%和18.0%。     

氯硅烷中甲基二氯硅烷的转化反应工艺 急

为了除去多晶硅原料中主要含碳杂质甲基二氯硅烷，通过催化反应将其转化为高沸点物质甲基三氯硅烷。采用浸渍法制备了Pd/Al2O3催化剂，采用X射线荧光光谱（XRF）、X射线粉末衍射（XRD）、N2吸附脱附（BET）、光电子能谱仪（XPS）、H2-脉冲化学吸附等分析手段对催化剂物化性质进行表征。在氯源物质为四氯化碳条件下，利用固定床反应器，对比了制备的Pd/Al2O3催化剂与树脂A催化剂和AlCl3/ Al2O3催化剂的催化效果,考察了Pd/Al2O3催化条件下，反应温度、反应物配比、反应空速及催化剂稳定性对甲基二氯硅烷转化率的影响，得到了最佳工艺条件。Pd/Al2O3催化剂相比于树脂A催化剂和AlCl3/ Al2O3催化剂，Pd/Al2O3催化剂具有更好的催化效果；在反应温度为140℃、n(甲基二氯硅烷):n(四氯化碳)=3:1、反应液时空速为5.0h-1时，甲基二氯硅烷转化率最高可以达到69.76%。     

杂质相对MgO润湿行为和显微结构的影响

为了研究不同钙硅比的硅酸盐杂质相对MgO润湿行为及镁质耐火材料显微结构的影响,采用座滴法研究了C/S比(即CaO与SiO2物质的量比,下同)分别为0. 6、1、1. 5和1. 8的硅酸盐杂质相与MgO基板的润湿行为,并用烧结试样验证润湿性与显微结构的关系,用扫描电子显微镜(SEM)观察烧后试样的显微结构。结果表明:1)伴随温度的升高,随着C/S比由小到大,杂质相在MgO基板上由润湿到不润湿; 2)在烧结试样的显微结构中,直接结合程度随着C/S比增大而增大。     

催化剂载体对有机硅高沸物裂解反应的影响

以A型硅胶、C型硅胶、γ-氧化铝和MCM - 41分子筛为载体,采用浸渍法制成4种固载型氯化铝( AlCl3)催化剂；并以直接法合成甲基氯硅烷过程中副产的高沸物为原料,在自制的固定床反应器中进行裂解试验,评价了载体对裂解反应的影响.结果表明,这4种催化剂中,以C型硅胶固载AlCl3催化剂为佳.采用该催化剂催化高沸物的裂解反应的适宜工艺条件为:反应温度310℃,液时空速0.8 mL/(h·g-cat),此时二甲基二氯硅烷的收率为18.88％,且催化剂在48h内具有较好的稳定性.     

Vm/MOx催化剂对柴油碳烟催化燃烧抗硫中毒性能的比较

用柠檬酸络合助溶的等体积浸渍法制备了不同载体(γ-Al2O3 、SiO2 、TiO2、ZrO2和CeO2)负载的系列钒氧化物催化剂,使用红外光谱对催化剂硫中毒老化后的结构进行表征,采用程序升温氧化反应技术评价了硫老化后的催化剂对柴油碳烟催化燃烧的活性.结果表明,负载钒基氧化物催化剂硫老化后,催化剂表面主要以亚硫酸盐物种...     

CaO对烧结镁砂的影响

钢铁行业利用耐火材料的持续发展为开发新型原料及不定形材料提供了新的机遇。以MgO为原料,利用其物理和化学特性为多种应用领域的不同环境提供合适的材料。     

Rb_2O掺杂对MnCe/ZrO_2催化燃烧碳烟的性能影响

采用柠檬酸溶胶-凝胶法制备掺杂不同Rb2O含量的MnCe/ZrO2复合氧化物催化剂,采用热重法考察其催化燃烧碳烟的活性,并借助XRD和H2-TPR手段探讨掺杂不同Rb2O含量对MnCe/ZrO2催化燃烧特性的影响。结果表明,适量Rb2O可以使催化剂与碳烟在高温下接触更为紧密,吸附空气中CO2,形成碳酸盐物质,提高催化剂的氧含量,并作为活性氧传输中心,提升MnCe/ZrO2催化燃烧性能。与未掺杂MnCe/ZrO2催化剂相比,完全燃烧温度下降31℃,碳烟在394℃内完全氧化。     

碱金属Rb掺锰对碳烟颗粒催化燃烧活性的影响

碳烟是导致雾霾天气的罪魁祸首,选用适宜的催化剂提高碳烟颗粒的催化活性,可有效消除其对人体和环境的危害。采用溶胶凝胶法在Mn_2O_3(三氧化二锰)中掺杂不同含量的碱金属Rb(铷),合成了类似水钠锰矿和锰钾矿结构的催化剂,并着重探讨了该催化剂的组成和结构对碳烟颗粒燃烧性能的影响。研究结果表明:Rb_(0.6)Mn的催化效果相对最佳,可使碳烟的T_m(碳烟转化率为50%时的温度)达到333℃;Rb_xMn催化剂表面覆盖的碱金属,使得催化剂与碳烟颗粒的表面接触性能因碱金属熔融盐之特性而降低;碱金属与Mn形成的特殊结构(即Rb离子在掺杂过程中会部分富集在催化剂表面),使Mn价态升高,表面氧物种缺陷位增多,从而提高了氧的流动性,进而促进了碳烟的催化燃烧。     

Ru-Na/C催化剂对4-（4＇-正丙基）环己基苯酚的催化反应

用NaOH处理Ru/C,制备了Ru-Na/C复合催化剂。评价结果表明：用Ru-Na/C催化剂,反应6小时后,4-（4＇-丙基）环己基苯酚（3PCO）苯环加氢的转化率为99.9%;4-（4＇-丙基）环己基环己基酮（3HHK）的选择性为80.4%,4-（4＇-丙基）环己基环己基醇（3HHE）的选择性为19.6%,较Ru/C催化剂的活性、转化率（82.0%）和选择性[分别的4-（4＇-丙基）环己基环己基酮64.1%、4-（4＇-丙基）环己基环己基醇18.0%有显著提高。Ru-Na/C复合催化剂的良好催化活性和选择性是由于NaOH的添加及烘培过程改变了Ru/C催化剂的表面组成和结构并提高了Ru的还原能力。     

催化剂结构与焦油模型化合物裂解行为的关联性

以Ni（NO₃）₂·6H₂O为镍源,分别以HZSM-5（Si/Al=25）、HZSM-5（Si/Al=50）、HZSM-5（Si/Al=200）、USY、Al₂O₃为载体制备了5种镍基催化剂,采用XRD、H₂-TPR、BET、NH₃-TPD等方法对其进行了表征,在固定床反应器中考察了上述催化剂对煤焦油模型化合物甲苯+芘的催化裂解性能。结果表明,相比惰性载体石英砂,在催化剂作用下,液相产物中轻质芳烃种类明显增多。3种Ni/HZSM-5催化剂的比表面积和平均孔径较为接近,然而酸性中心数量最多的Ni/HZSM-5（Si/Al=25）,对甲苯+芘的裂解能力最强,体现为液体产物收率最低（仅为15.95%）,气产率和析碳率均最高,分别达16.73%和67.32%。在酸性中心数量相近的Ni/HZSM-5（Si/Al=200）与Ni/Al₂O₃作用下,液体产物收率差别较小,但后者的芘裂解率比前者高41.47%,主要是由于后者的平均孔径比前者高1.64倍,说明平均孔径大有利于重质组分芘的裂解。综合考虑液体产物收率、气产率、析碳率和芘的裂解率,Ni/Al₂O₃更适合甲苯+芘裂解反应体系。     

半焦催化裂解煤热解焦油模型化合物的研究

在固定床反应器内研究了不同半焦催化剂对煤焦油模型化合物(甲苯、环己烷、正庚烷)的催化裂解效果。结合BET、XRD、SEM-EDS等表征手段,对催化半焦的性质进行分析,采用FTIR对液相产品进行分析。结果表明,活化后半焦的表面积增大,半焦表面的金属矿物质含量增加,都会提高其对焦油模型化合物的催化裂解能力。通过FTIR对3种不同模型化合物经AC-15催化剂作用后的产物分析可知,环己烷主要发生了开环反应,正庚烷主要发生了脱氢反应,甲苯被裂解产物的芳香性有所下降,最终生成一系列链烃化合物。     

煤焦中灰成分对甲烷裂解的影响

利用煤焦作为催化剂,采用小型石英管固定床为反应装置,对甲烷在煤焦、脱灰煤焦、煤灰以及石英砂床层上在温度为1123 K下的裂解反应进行了较为详细的研究。甲烷在脱灰煤焦上和新鲜的褐煤焦上的转化率和氢气收率有一定的差别。煤灰作为催化剂时,甲烷初始转化率和氢气初始收率分别为9.81%和8.14%。表明煤焦中的灰成分对甲烷裂解有一定的影响。随着反应时间的增加,甲烷的转化率和氢气的收率都逐渐降低。通过扫描电子显微镜和比表面积测定仪对反应前后的褐煤焦、脱灰煤焦进行了表征。甲烷裂解后煤焦比表面积、微孔容都明显降低,平均孔径增大。说明甲烷裂解生成的积炭堵塞煤焦的微孔。SEM照片显示甲烷裂解后积炭覆盖在煤焦的表面,使煤焦的催化活性逐渐降低。     

Production of chemicals by cracking pyrolytic tar from Loy Yang coal over iron oxide catalysts in a steam atmosphere

Iron oxide catalysts containing metal promoters were tested to evaluate whether they could be applied to the coal tar obtained from the pyrolysis of Loy Yang coal. Catalytic cracking of the coal tar in a steam atmosphere was conducted in a fixed-bed reactor at 773 K and ambient atmospheric pressure. For iron oxide catalysts containing cerium, zirconium, and aluminium, the total yield of monocyclic aromatic hydrocarbons, phenols, and ketones exceeded 40 mol-C% on a tar basis, while about 97 wt.% of the initial heavy tar was decomposed. The combination of cerium, zirconium, and aluminium improved the activity of the iron oxide catalyst. Moreover, the addition of steam to the tar vapour increased the yield of ketones and made the catalyst more durable.     

煤基富氮层级多孔碳制备及其催化脱硫性能

以煤加工副产物煤焦油中蒽油馏分为碳源、多巴胺为氮源,基于纳米碳酸钙球模板在碳化过程中发生的诱导自活化作用,一步共碳化制得氮掺杂多孔碳（NPCs）材料。通过元素分析、低温氮气吸附-脱附测试、扫描及透射电镜表征,结果表明,NPCs材料的氮元素掺杂量高,且具有发达的微孔-介孔梯级孔道结构。结合室温下催化硫化氢选择性氧化为单质硫的反应性能评价,发现改变模板剂用量、碳/氮源投料比和碳化温度,可调控NPCs材料的氮掺杂量（质量分数6.4%~21.3%）、比表面积、孔道结构发达程度及相应的定向转化硫容,最佳工艺条件下合成样品的饱和硫容高达5.8 g H₂S/(g催化剂)。     

Effect of steam and carbon dioxide pretreatments on methane decomposition and carbon gasification over doped-ceria supported nickel catalyst

Effects of steam (H₂O) and carbon dioxide (CO₂) pretreatments on methane (CH₄) decomposition and carbon gasification over doped-ceria supported nickel catalysts have been studied from 400 to 500 °C. The doped ceria employed were gadolinia-doped ceria and samaria-doped ceria. Results indicate that a drastic increase of both H₂O and CO₂ dissociation activities occurs as the temperature increases from 450 to 500 °C. The formation of the surface hydroxyl species during H₂O treatment inhibits the followed CH₄ decomposition. CO but no CO₂ was formed during CH₄ reaction after H₂O treatment. Carbon deposition during CH₄ decomposition is quite large but can be removed via gasification with afterward CO₂ treatment. However, some of the deposited carbon species is in a form which can not be removed with CO₂ treatment but can be removed with O₂ treatment. And, higher values of the oxygen-ion conductivity and the density of the surface oxygen vacancies lead to higher activities for all dissociation and decomposition reactions.     

Catalytic effects of inorganic compounds on the development of surface areas of fly ash carbon during steam activation

This study was to investigate the catalytic effect of inorganic compositions present in fly ash carbons, high-unburned-carbon content fly ashes from coal-fired power plants, on the development of surface area during steam activation. Through this work, the relationships between the concentrations of alkali metals (Na and K) and a mixture of metals, Na-K-Ca and Na-K-Fe, in fly ash carbon and the surface areas of the produced activated carbon were studied.Six fly ash carbons were selected as feedstocks for activated carbon. SEM/EDS studies showed that there are two groups of inorganic particles present in fly ash carbons, in terms of the way they are associated with carbon particles: inorganic particles that exist as free single particles, and inorganic particles that are combined with the carbon particles. A series of froth flotation tests was conducted to separate the individual inorganic particles from the fly ash carbons. The concentration of the inorganic particles was analyzed using ICP-AES before and after froth flotation separation. Studies showed that the Na-K, Na-K-Ca, and Na-K-Fe which are combined with carbon particles had catalytic effects on the development of the surface areas of activated carbons. The higher the concentration of these catalytic particles, the more significant effects they had on the development of the surface areas with increasing carbon burn-off levels.     

生物质热解催化剂积炭问题的研究进展

生物质催化热解获得生物油等高质产品是最有前途替代传统化石能源的方法之一,但在热解过程中存在着严重的催化剂失活问题,其中积炭是导致催化剂失活的最主要因素。本文对近年来生物质催化热解领域的催化剂积炭问题进行综述,重点介绍催化剂积炭失活原因及表征方法、积炭的影响因素分析（催化剂结构、催化剂酸性与反应温度）、抑制催化剂积炭的方法 （催化剂改性、高压反应条件等）以及积炭催化剂再生方法 （氧化灼烧再生、臭氧低温再生、非热等离子体再生等）,并介绍了近年来新兴的微波催化热解技术对催化剂积炭的抑制和消除作用,然后针对该领域目前所面临的困难和发展方向进行展望,以期为生物质催化热解过程中催化剂积炭问题研究提供理论基础。