焦化过程半焦孔隙结构时空变化规律的实验研究——孔结构的分形特征及其变化

应用分形理论的概念，结合压汞法测得的半焦孔隙结构数据，建立孔结构分形特征模型，考察了焦化过程中不同焦化温度、不同横向空间位置半焦孔隙结构分形特征及其变化规律。结果表明，孔径大于5μm 的孔不具有分形特征，孔径为20nm～5μm孔的孔隙结构具有分形特征，其分形维数为2.45～2.83，可以用分形维数定量表征孔隙结构；相同空间位置下，半焦孔结构分形维数低温时较高，随温度逐渐升高先减小，然后增大再减小；同一空间位置不同温度下分形维数的变化量较小(< 0.15)，表明温度对半焦孔隙结构复杂程度的影响不明显；相同焦化温度下，半焦中心和边缘处的孔结构分形维数大于中间部位，表明中心位置和边缘位置处的孔隙结构要比中间位置处的复杂。     

废轮胎流化床热解形变过程研究

利用压汞仪和扫描电镜（SEM）对废轮胎在鼓泡流化床热解反应器中热解的形变学进行了研究。结果表明：400℃时热解半焦有局部的熔融现象；随温度的升高由于热解半焦的刚性变弱使孔总表面积和孔隙度降低；在不同温度下热解半焦的孔径分布相似，主要集中在20nm-200nm和1μm-10μm，随热解温度的升高20nm-200nm的中孔所占比例提高；热解温度的升高导致废轮胎热解半焦的弯曲度变大、孔结构变的更加复杂。     

梯度温度分布下半焦/焦炭收缩规律的研究

利用炉侧安装了移动测量标尺的加热炉 (φ150mm×300mm)，分别以三种加热速率(1.0℃/min、1.5℃/min和3.0℃/min)及两种堆密度(880kg/m3和1080kg/m3)模拟工业炼焦，研究了1500g的炼焦用煤在焦化过程中径向收缩与焦化时间、中心温度、焦化升温速率及梯度温度的关系。结果表明，中心温度为280℃～360℃时煤柱开始收缩，900℃左右收缩结束，径向收缩值5mm～8.5mm，收缩率7%～12%；加热速率和堆密度增大，煤柱径向温度梯度增大，径向收缩值减小；加热速率增大，开始收缩时的中心温度降低，第二收缩高峰逐渐减弱，各梯度温度降低，煤柱收缩系数减小；堆密度大，开始收缩时的中心温度和各梯度温度均较高，对收缩系数及收缩高峰无明显影响。在焦化的不同时期，煤柱不同位置的升温速率不同。     

石油焦水蒸气气化过程孔隙结构和气化速率的变化

以氮气为吸附质，测定了部分气化石油焦的比表面积、孔容及其随孔径的分布，研究了石油焦的孔隙结构在气化过程中的变化及其对气化反应的影响。结果表明，石油焦的孔主要由微孔组成；水蒸气条件下气化时石油焦的比表面积、孔容随碳转化率增加而不断增大；不同孔隙率和比表面积的石油焦，其气化反应速率曲线变化趋势不同；石油焦的比气化反应速率与孔隙结构有着紧密的关系，比气化反应速率和有效比表面积之间有着较好的线性关系。     

高温下热解温度对煤焦孔隙结构的影响

利用高温沉降炉在1500K～1800K制备京西无烟煤煤焦，使用化学吸附法测定不同热解温度下煤焦比表面积及孔容积与孔径的分布特征，并采用SEM观察煤焦颗粒表面的形态，分析了高温下热解温度对煤焦孔隙结构的影响规律。结果表明，煤焦的比表面积主要由孔径小于10nm的微孔和中孔构成，而其孔容积则主要由孔径为2nm~50nm的中孔构成。高温下煤焦比表面积和孔容积随热解温度的升高，呈现先增大后减小的非单调变化现象，转折温度约为1600K。出现这种变化的主要原因是煤焦在热解温度超过1600K后开始烧结，产生较为光滑致密的表面结构，部分孔隙封闭。     

钠、钙、铁对模型化合物热解及燃烧过程中氮逸出规律的影响

将卟唑在650℃，12MPa焦化条件下所得产物作为含氮模型化合物，在固定床反应器中研究了该模型化合物热解及燃烧过程中氮的逸出行为。结果表明，热解温度低于900℃时燃料氮主要停留在半焦中，HCN和NH3只占很小的部分；催化热解使HCN的量相对减少，NH3相对增加；半焦的反应性和燃烧条件影响半焦氮氧化生成NO，半焦的反应性越高，半焦氮对于NO的转化率越低；低温下催化剂使半焦氮对于NO的转化率升高，而高温下则相反。催化剂对于半焦燃烧时NO排放的影响还与半焦的性质有关，同一催化剂在相同的燃烧条件下对不同半焦燃烧的NO释放有不同的影响，预示半焦的性质和催化剂之间也有一定的匹配性。     

RDF热解前后表面结构变化的研究

对城市生活垃圾衍生燃料(RDF)及其在不同温度及时间下快速热解生成半焦的比表面积和孔容积的变化进行了分析研究。实验结果发现RDF热解时比表面积及孔容积先随热解温度升高而降低,然后随反应程度的加深而增大,在约550℃时出现极大值,而后由于产生结焦等原因再次降低。研究表明RDF热解半焦孔结构与煤焦孔结构变化有一定的相似性。此外对RDF及半焦孔结构分布的分形特征进行了初步分析。     

煤焦气化过程中比表面积和孔容积变化规律及其影响因素研究

煤焦的孔隙结构是影响气化反应的重要因素之一，本文通过测定部分气化焦样的比表面积及其孔隙结构，详细地研究了烟煤焦的孔隙结构在气化过程中的变化规律及其影响因素，结果表明，煤焦的孔隙结构在气化过程中的变化不但取决于原煤的性质，而且还取决于气化介质与气化温度；在相同条件下气化至相同气化率时总比表面积和孔体积大小顺序为彬县＞神木＞王封煤焦，总比表面积与微孔比表面积均随温度的升高而降低，在反应的前期CO2与H2O两种气氛下产生的总比表面积与微孔比表面积相当，但在反应后期CO2气氛下能够产生更多的总比表面积与微孔比表面积。     

介孔炭的直接制备及其电化学性能研究

以柠檬酸镁为原料,采用直接碳化法制备介孔炭电极材料。N2吸附测试表明,所制备多孔炭的比表面积达2 000 m2·g-1左右,介孔孔容和平均孔径随着炭化温度的升高而增加,当炭化温度大于800℃时,能够制备出以介孔结构为主的多孔炭材料。电化学测试表明,MgC-800和MgC-900具有优异的电化学电容特性。与硬模板法制备的OMC相比,MgC-800和MgC-900在实验电流密度范围内具有更大的比电容值,这应当归功于它们巨大的比表面积以及有利于电解质离子扩散的介孔结构。     

聚丙烯中空纤维膜的微孔结构的控制

通过熔纺／冷拉伸法制备了微孔聚丙烯中空纤维膜。研究了工艺条件对微孔聚丙烯中空纤维膜的微孔结构与性能的影响。结果表明：随着纺丝温度的下降或熔体拉伸比的提高，最大可几孔径及孔隙率增大；熔纺中冷却风速提高，最大可几孔径及孔隙率较大；温度低于110℃时，热处理对最大可几孔径及孔隙率的影响较小，在120－130℃时，随着热处理温度的增加，最大孔径及孔隙率有明显增加的趋势；随着初纺中空纤维拉伸倍数的增加，孔隙率先增加而后下降。     

高硫石油焦高温热解过程及硫析出特性研究

为深入了解高硫石油焦在工业应用高温工况下的热解过程以及硫的析出特性,本研究采用高温固定床对青岛高硫石油焦进行了高温(900-1500℃)热解实验,考察了高温热解下热解气体释放规律,热解过程中焦的物理孔隙结构以及化学特性的演变,并对热解过程中硫的析出与演变特性进行了研究。结果表明,随着热解温度的升高,石油焦热解气中的H_2含量逐渐增加,CO含量变化不大,CH_4与CO_2含量则逐渐下降;热解焦的比表面积与平均孔隙均随热解温度的升高有所增加,颗粒的表面形态则受温度影响较小;热解温度的升高会降低石油焦中含有的非定型碳比例,提高其微晶结构的有序性以及石墨化程度;热解焦的气化活性随热解温度的升高先降低后升高,在1100℃附近有最小值; 1500℃高硫石油焦硫元素析出率达81.34%,仅少量硫醇类有机硫和噻吩环内的硫元素得以残存。     

凝胶法制备条件对载体硅胶孔结构的影响

以水玻璃、硫酸为原料采用凝胶法制备了烯烃环氧化催化剂载体硅胶,为探讨制备条件对硅胶孔结构的影响,采用物理吸附仪对不同条件下制备的硅胶进行了表征,结果表明:溶胶pH值、老化温度和老化时间、氨水pH值对硅胶孔结构影响显著,当溶胶pH值为1.5,在80℃下用pH 10.5的氨水浸泡老化凝胶2 h,所得硅胶的比表面积在300 m2.g-1左右,孔径和孔容分别在9.71 nm和0.92 cm3.g-1以上,以此硅胶为载体制得的非均相催化剂Ti/SiO2对于氯丙烯和环己基过氧化氢的环氧化反应具有明显的催化活性。     

Large pore volume mesoporous aluminum oxide synthesized via nano-assembly

A new nano-assembly approach has been proposed for the preparation of macropore volume mesoporous aluminum oxide supports. Secondary nano-assembly and a frame structure mechanism for large pore volume mesoporous supports have been proposed. In a primary nano-assembly supersoluble micelle, aluminum hydroxide nanoparticles were precipitated in situ in surfactants with a volume balance (VB) less than 1, followed by secondary nano-assembly in linear and cylindrical shapes. The secondary nano-assembly of cylindrical aluminum hydroxides was calcined to form nano cylindrical aluminum oxides. For the formation of macropore volume mesoporous supports, we utilized a frame structure mechanism of mesoporous support, in which the exterior surface of the carrier may not be continuous. This macropore volume support has been used for the hydrotreatment of a residual oil catalyst, which possesses the following physical characteristics: pore volume 1.8–2.7 mL·g⁻¹, specific surface area 180–429 m²·g⁻¹, average pore diameter 17–57 nm, average pore diameter more than 10 nm (81%–94%), porosity 87%–93%, and crush strength 7.7–25 N·mm⁻¹.     

One-pot preparation and uranyl adsorption properties of hierarchically porous zirconium titanium oxide beads using phase separation processes to vary macropore morphology

A simple and engineering friendly one-step process has been used to prepare zirconium titanium mixed oxide beads with porosity on multiple length scales. In this facile synthesis, the bead diameter and the macroporosity can be conveniently controlled through minor alterations in the synthesis conditions. The precursor solution consisted of poly(acrylonitrile) dissolved in dimethyl sulfoxide to which was added block copolymer Pluronic F127 and metal alkoxides. The millimeter-sized spheres were fabricated with differing macropore dimensions and morphology through dropwise addition of the precursor solution into a gelation bath consisting of water (H(2)O beads) or liquid nitrogen (LN(2) beads). The inorganic beads obtained after calcination (550 °C in air) had surface areas of 140 and 128 m(2) g(-1), respectively, and had varied pore architectures. The H(2)O-derived beads had much larger macropores (5.7 μm) and smaller mesopores (6.3 nm) compared with the LN(2)-derived beads (0.8 μm and 24 nm, respectively). Pluronic F127 was an important addition to the precursor solution, as it resulted in increased surface area, pore volume, and compressive yield point. From nonambient XRD analysis, it was concluded that the zirconium and titanium were homogeneously mixed within the oxide. The beads were analyzed for surface accessibility and adsorption rate by monitoring the uptake of uranyl species from solution. The macropore diameter and morphology greatly impacted surface accessibility. Beads with larger macropores reached adsorption equilibrium much faster than the beads with a more tortuous macropore network.     

Effects of fiber diameter and CO2 activation temperature on the pore characteristics of polyacrylonitrile based activated carbon nanofibers

The effects of fiber diameter and activation temperature on the pore characteristics of polyacrylonitrile based activated carbon nanofibers are investigated. It was found that lower fiber diameters as well as higher activation temperatures lead to a higher weight loss, specific surface area and total pore volume. The nitrogen adsorption capacity of activated carbon nanofibers is almost three times that of activated carbon fiber with a diameter of 10 µm. As far as the size of pores in activated carbon nanofibers is concerned, it is basically the micropores that dominate the scene. Moreover, tailoring the pore characteristics by adjusting the activation temperature and fiber diameter is plausible. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

焦炭中硫的空间分布规律研究

采用炼焦混合煤模拟工业焦化过程，研究了焦炭中硫的空间分布规律。结果表明，焦炭柱同一高度的有机硫、无机硫的质量分数从中心到边缘逐渐升高；相同取样位置处裂纹表面的有机硫、无机硫比对应内部位置硫的质量分数高；对于炭化室直径为230mm的模拟实验，有机硫增加约0.035%，无机硫增加约0.08%。XPS分析显示，有机硫与无机硫的质量分数的差异是由噻吩硫及金属硫化物的质量分数不同造成的。二维相似模拟实验进一步证实焦炭柱中硫的质量分数从中心沿径向到边缘逐渐升高。     

The corrosion induced change of pore size distribution and surface area of a fuel element graphite

The transport behaviour of fission products in HTGR-fuel element graphite may be latered by changes of the pore structure of the graphite due to corrosion. The corrosion rate was measured at temperature between 850 and 900 °C in a CO₂ atmosphere by a thermogravimeric method. Surface area and pore size distribution were determined before and after corrosion by measuring nitrogen adsorption isotherms at 77 K. The corrosion rate remained constant regardless of the pronounced increase in the specific surface area.