气化灰渣的理化性质及其对石油焦/CO2气化反应特性的影响

采用XRF、XRD和SEM/EDS等分析手段对神华煤气化灰渣的理化性质进行了表征,并考察了气化灰渣对金山石油焦/CO2气化反应活性的影响。结果表明：炉底灰渣和炉顶飞灰的灰分质量分数分别为7839%和6271%;炉底灰渣中Ca和Fe的质量分数较炉顶飞灰高,而炉顶飞灰中Si和Al的质量分数则比炉底灰渣高;气化灰渣中的矿物质主要以对气化反应无催化活性的惰性物质形态存在,炉底灰渣中对含碳物料气化反应有催化作用的主要是少量的硫酸钙、氧化铁和钾芒硝（K3Na(SO4)2）,而炉顶飞灰中则是少量的硫酸钙;随着气化灰渣添加量的增加,石油焦催化气化反应速率达到最大值时所对应的转化率逐渐减小。当气化灰渣的添加量为5%~30%时,石油焦的气化活性提高了2~7倍,其中炉底灰渣的催化活性稍优于炉顶飞灰。     

甲基萘烷基化产物的Aspen精馏分离模拟

以甲基萘（MN）和甲醇（ME）为原料,采用HZSM-5烷基化催化剂制取2,6-二甲基萘（2,6-DMN）。由于产物中含有2,6-DMN的异构体以及未反应的MN,需对反应产物进行有效分离。利用Aspen Plus化工模拟软件的DSTWU精馏模块对产物进行模拟运算。结果表明：采用NRTL物性方法的模拟计算结果能够满足工艺要求,甲基萘回收率可达99.9%,溶剂回收率可达100%。此外,利用Sensitivity模块优化了模拟过程,确定了最佳进料位置,并用Radfrac精馏模块进行了核算。     

工业化生物质气化焦油中酚类化合物提纯工艺研究

采用酸碱抽提法对5 MW工业化生物质气化焦油中的酚类化合物进行提纯。通过常压蒸馏装置将气化焦油切割为3个馏分并测定酚含量,选取酚含量最高的馏分I进行酚类化合物酸碱抽提工艺研究,并利用GC/MS对提纯粗酚进行分析。结果表明：3个馏分(110~180 ℃、180~210 ℃和210~235 ℃)的酚质量分数分别为51.86%、20.46%和12.86%。较优的馏分I酸碱抽提碱洗和酸洗工艺条件分别为：碱液质量分数20%、碱洗时间5 min和碱洗温度50 ℃;硫酸质量分数20%、酸洗时间30 min和酸洗温度22 ℃。较优酸碱抽提工艺条件下,馏分I的粗酚收率为50.24%,GC/MS分析表明,粗酚中主要含有42种酚类化合物,质量分数合计为98.49%,低级酚质量分数为73.90%。     

高温气体中碱金属蒸气的脱除

以NaCl蒸气为研究对象，通过实验室自建的碱金属蒸气脱除装置，在850℃和气体流速为11．Om／h的条件下对6种天然矿物及活性氧化铝的脱碱性能进行比较，结果得出活性氧化铝具有最高的碱容量，高岭土次之，铝土最低；实验结果表明吸附剂对碱金属蒸气的吸附不仅与吸附剂的化学成分有关，还与吸附剂内部的孔结构有关；xRD和SEM结果证明活性氧化铝对NaCl的吸附属多分子层的物理吸附，吸附的主要阻力集中在碱金属蒸气扩散至吸附剂的内孔；反应动力学研究表明反应同时受吸附和产物层的扩散所控制。     

热溶对红柳林煤低温热解行为的影响

以正己烷为溶剂,考察了热溶温度对红柳林煤（HL）热溶行为的影响,并研究了不同热溶温度下残渣的热解特性。结果表明：随着热溶温度从260℃升高至340℃,热溶萃取的小分子化合物（包括焦油和水的液相产物以及气相产物）的产率逐渐从7.10%增加至11.96%。热溶处理对原煤热解行为的影响显著,经过热溶处理后原煤热解析出的挥发分的产率则从28.02%降至10.49%~21.38%。随着热溶温度从260℃升高至340℃,热溶残渣热解过程中析出物质的产率从21.38%降至10.49%,液相产物的产率从12.01%降至3.72%,气相产物的产率稍有降低。煤中的小分子化合物是煤低温热解过程的"活性"物质,它不仅是化合物热解液相产物的组成部分,还可为煤的主体结构热解供氢,促进煤热解向焦油和气体的转化。     

合成气气氛下含水量对锡林浩特煤液化性能的影响

在合成气气氛下考察了含水量对锡林浩特煤液化性能的影响。结果表明：在合成气气氛下,煤中适当含水可促进煤在液化过程中的转化。当含水量为7.5%（质量分数）时,锡林浩特煤的液化转化率最高,为84.59%;当煤中含水量较高时,煤的转化率明显降低。此外,煤中适当含水更有利于水煤气变换反应的进行。当含水量为7.5%时,合成气中的CO转化率最高,为26.00%;但随着煤中含水量的增加,CO转化率降至16.93%。通过沥青烯与前沥青烯的红外光谱发现：沥青质中存在大量羟基,煤中的水促进了煤中官能团侧链断裂;但当煤中含水量大于15.0%时,沥青质发生缩聚反应导致煤的液化产率有所降低。     

Fe2(SO4)3氧化脱除煤中无机硫的研究

以3种高硫煤为对象,考察了反应温度、反应时间、Fe2(SO4)3溶液浓度和原煤粒度等因素对Fe2(SO4)3溶液热处理脱硫效果的影响,并对脱硫前后原煤理化性质的变化进行了研究。结果表明：在Fe2(SO4)3溶液浓度为1 mol/L,反应温度为90 ℃,反应时间为4 h,煤粒度小于0.096 mm的条件下,原煤中黄铁矿硫的脱除率高达67%,而煤中的有机硫含量并无明显的变化;升高反应温度,增加Fe2(SO4)3溶液浓度,延长反应时间以及减小原煤粒径均可在一定程度上提高原煤的黄铁矿硫和全硫的脱硫率;经Fe2(SO4)3溶液处理后原煤的黏结性均出现了不同程度的下降,其中新峪煤完全失去了黏结性;Fe2(SO4)3溶液脱除原煤中无机硫主要是通过Fe3+的强氧化性将黄铁矿硫氧化为SO2-4进而脱除。     

胜利褐煤与玉米秸秆的共液化性能

在微型振动反应釜内,在铁基催化剂存在下,考察了玉米秸秆质量分数和反应温度对胜利褐煤和玉米秸秆共液化性能的影响,并通过液化产物的红外光谱研究了玉米秸秆和胜利褐煤共液化协同效应的机理。结果表明：秸秆和褐煤共液化存在正协同效应,协同效应随着秸秆质量分数的增加而增强;当反应温度为375 ℃、初始氢压为4 MPa、反应时间为0.5 h和秸秆质量分数为90%时,油产率高出对应的加权平均值5.87%;反应温度的变化对不同液化产物的协同效应影响不同,低温时协同效应主要体现在促进沥青质的生成,高温时则体现在促进油的生成;通过红外光谱分析液化产物得出秸秆裂解的自由基能促进褐煤中大分子芳香结构裂解,但在促进过程中并没有发生供氢反应;共液化过程中协同效应部分体现在前沥青烯中酚类物质的转化。     

污泥的正己烷亚/超临界萃取及其产物特征

对污泥的正己烷亚/超临界萃取特征进行了研究,发现萃取过程中污泥中的有机质发生裂解和脱O、N、S等杂原子的反应,同时伴随污泥颗粒表面水分的有效分离。同时,分析了产物的分布情况及产物的特征,结果表明：采用正己烷亚/超临界萃取可有效提取污泥中的有机质,正己烷萃取物的产率可达19.5%～24.2%（daf）,其O含量较低,N和S含量较高,不适宜直接作为液体燃料燃烧利用,可进一步加氢精制处理后使用;水相产物所含的有机物主要由醇类和羧酸类组成,可作为萃取残渣水热液化的溶剂被循环利用;萃取残渣的有机质中四氢呋喃可溶物总质量分数高达74.1%～84.9%（daf）,可用作水热液化制备生物油的原料。     

不同气氛下的纤维素水热液化过程

在500 mL的高压搅拌反应釜中进行了纤维素的超临界水热液化实验,主要考察不同气氛(N₂、H₂、CO)对非催化和催化条件下纤维素水热液化过程的影响。在非催化条件下,不同气氛对于纤维素的水热液化影响较小,纤维素液化的总转化率为77.67%~81.16%,液相产物的产率为16.22%~18.61%,还原性气氛(H₂和CO)在该条件下并不具备明显的活性。在KOH催化条件下,还原性气氛有利于纤维素水热液化转化率及液相产物的产率和品质的提高。特别是在CO气氛下,纤维素总转化率可达98.49%,液相产物的产率达33.33%,热值达38.98 MJ/kg,这与KOH的加入促进了CO与H₂O的水解反应及CO作为羰基化试剂参与脱羧反应有关。