高硫煤热解过程活性氢/氧对有机硫变迁行为影响研究述评

随着优质煤资源的消耗,高硫煤的清洁高效转化备受关注,尤其是高硫炼焦煤中有机硫的调控至关重要。煤热解过程中,有机硫的变迁始于煤大分子结构中C–S键的断裂和含硫自由基的稳定,活性氢/氧是影响其转化赋存形态的重要因素。研究表明,煤在富氢/氧氛围下热解或与生物质、含氧有机物共热解的体系中,含有的活性氢/氧可弱化有机硫的C–S键,促进其断裂并及时结合生成的含硫自由基,促进煤中硫分向气相变迁,减少了含硫自由基与煤基质的二次反应。同时,高挥发分煤与高硫煤共热解过程中,相对丰富的挥发分中的活性氢/氧也会影响高硫煤中有机硫的变迁,降低焦炭中的硫含量,这为煤中硫分定向调控提供了理论基础。     

原煤低温氧化预脱硫的实验研究

采用三种高硫煤，在固定床反应器中考察了原煤在空气、空气水蒸气和空气氮气气氛下低温氧化预脱硫过程的影响因素，包括煤种（总硫含量、形态硫分布和挥发分含量）和化学反应条件（温度、停留时间）。脱硫前后的样品中硫及硫形态、热值、工业分析和元素分析依据国际进行测定。实验结果表明硫及碳质的氧化在开始阶段以不同的速率析出，随后反应中差别减小；黄铁矿硫可得到高的脱除率；水蒸气适当比例的加入可以增加黄铁矿的脱除，同时降低碳的转化和热量的损失；而氮气的加入在降低碳和热量的损失外，降低了硫的脱除。     

流化床半焦等温热重CO2气化动力学研究

采用等温热重法对４００－９００℃温度下流化床制得的神木煤半焦进行了ＣＯ２气化动力学研究。结果显示，排除反应初始阶段脱挥发分的影响后，不同制焦温度下的半焦的气化反应活性基本相同，这是由于所用热重实验条件下半焦脱挥发分后得到的焦具有相近的孔结构及活性点浓度造成的。实验得到了流化床半焦在９５０－１０５０℃范围内的气化动力学参数。     

高变质程度无烟煤热天平二氧化碳加压催化气化动力学——热天平等温热重法

以碳酸钠为催化剂，在加压下用热天平等温热重法研究了四种高变质程度无烟煤（挥发分Vad=2.69%~4.35%）二氧化碳催化气化反应动力学，考察了0.101MPa~3MPa对二氧化碳催化气化反应的影响。结果表明，压力大于2.0MPa，增大压力不再加快反应速率。在2.0MPa、750℃~950℃测定实验无烟煤的转化率与时间的关系，用缩芯模型进行较好地拟合。按反应速率常数判定煤样活性大小顺序为：永安丰筛煤>永安加筛煤>永定煤>上京煤，活化能为： 157.21kJ/mol~185.89kJ/mol，要比相同煤种常压二氧化碳催化气化时具有更大的反应速率常数、 活化能和指前因子。 850℃及较低压力 0.101MPa~2.0MPa下，给出永安加筛煤气化动力学方程中的压力修正指数为0.34744，与文献报道一致。     

高变质福建无烟煤连续流化床混合气催化气化

连续流化床（内径123mm、高1．2m）中，采用工业纯碱（碳酸钠）为催化剂进行了高变质程度无烟煤一福建永安煤（低挥发分k=5．47％、高灰Aad=29．45％）混合气（空气／水蒸气）催化气化的研究，考察了催化剂质量分数、气化温度、水汽比等操作参数的影响。实验结果表明，工业纯碱作为催化剂添加5％可使碳转化率增加3倍，实现了煤的高效转化；气化温度有明显催化气化促进作用，超过900℃时，流化床内易结渣。从同时满足高产气率及高煤气热值两个指标出发，在适宜操作条件（碳酸钠质量分数5％、850℃～880℃、适宜水汽比）下，产气率提高2倍，从无催化剂时的2．13m^3／kg～2．15m^3／kg提高到4．2m^3／kg～5．1m^3／kg；煤气热值提高5倍，从1．0MJ／m^3左右提高到5．0MJ／m^3；表明工业纯碱进行高变质福建无烟煤流化床混合气催化气化具有重要的工业应用价值和现实的开发意义。     

XANES技术探究酸处理对义马煤中硫形态及其热变迁行为的影响

利用XANES技术研究了酸处理对义马煤的比表面积、体相及表面硫形态分布和热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,由于酸处理过程中部分镶嵌于有机质中的矿物质被脱除导致部分闭合孔打开,煤的比表面积有所增大。HCl-HF和HCl-HF-HNO_3处理脱除了煤中大部分矿物质和无机硫,由于HNO_3的强氧化性,YMN中亚砜和砜硫化物的相对含量均高于YMR和YMD。相比煤样体相,酸处理过程对表面形态硫的分布产生了更为明显的影响。酸处理煤样热解含硫气体释放量减少,但由于大部分碱性矿物质的脱除和煤中易分解形态硫相对含量的增加,含硫气体释放率增加。不同形态硫之间的内部转化使得酸处理煤焦中主要形态硫的分布更为均匀。通过HCl-HF-HNO_3处理可以有效地脱除煤中矿物质及无机硫,并改变煤中形态硫分布,从而为高灰分、富含黄铁矿的高硫煤的利用提供指导。     

煤及煤焦气化过程中NOx前驱体释放规律研究

采用管式固定床反应器，在常压下考察了气化剂和气化温度对中澳两种煤及其焦气化过程中含氮化合物的释放规律。研究发现：在CO2气氛中，煤气化过程中NH3及HCN的释放规律与煤热解过程中的结果基本类似，在800 ℃产生的NH3量最多，后随温度的进一步升高而下降；煤及其焦的水蒸气气化随反应温度的升高将会产生大量的NH3，且在考察的温度区间没有下降的拐点；在煤水蒸气气化过程中，煤中的挥发分不仅能形成HCN而且对NH3的形成起重要作用；煤气化产生HCN的量随气化温度的升高而增加，与气化剂的选择无关。     

循环流化床(CFB)煤/焦气化反应的研究Ⅱ.温度、氧含量及煤种对CFB气化反应的影响

报道了两种煤／焦（西山焦煤飞灰、神木煤），在小型循环流化床（ＣＦＢ）气化反应装置上，以二氧化碳及氧气混合物为气化介质，在不同条件（９００～９７０°Ｃ，０～３０％氧含量）下的气化反应的研究。结果表明，提高气化温度，气化反应速度提高，尾气中可燃气体浓度（ＣＯ，Ｈ２，ＣＨ４）、碳转化率及气化效率明显提高。气化介质中的氧含量增加，ＣＯ浓度、碳转化率及气化强度明显增加。反应性高、挥发分多的煤种更适合在ＣＦＢ气化反应装置上进行气化反应。     

神华煤流化床气化带出细粉的粒径分离及分离后细粉的CO_2气化特性研究

按粒径将神华煤流化床气化带出细粉(简称细粉)依次筛分为七个组分。采用工业分析仪、元素分析仪、热重分析仪、X射线粉末衍射仪、物理吸附仪等对各组分细粉的基本物化特性、CO2恒温和程序升温气化行为进行了考察。在此基础上,对气化活性差异及其原因进行初步探索。结果表明,细粉经历部分气化后,由于挥发分的析出,细粉的固定碳含量较原煤高,但较相应半焦低。细粉的粒径分布范围较宽,呈近似"M"形分布。随细粉粒径减小,灰分含量增大,而含碳量减少。CO2恒温气化与程序升温气化获得的气化反应活性顺序一致:均随细粉粒径的减小先逐渐降低而后又逐渐升高。不同细粉气化反应活性的差异与其自身的石墨化程度及灰分含量有关,而在研究实验条件下与孔径结构关系不大。     

采用焦分离方法研究共热解时煤与生物质的相互作用及对焦结构和CO2气化反应性的影响

煤与生物质的相互作用已被广泛研究。但是，其相互作用机制通常是基于混合焦样的物理化学结构和反应性而提出。在这项工作中，基于不同形状和粒度将无烟煤与生物质共热解后的混合焦分离，然后通过分析分离后煤焦的结构和反应性来揭示煤与生物质相互作用机制。在热解温度为600和900℃条件下，在固定床反应器中制备了混合有不同比例的秸秆（CS）的无烟煤焦样。采用了电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和X射线衍射（XRD）对煤焦的AAEM浓度和微晶结构进行了检测。利用TGA设备分析了分离后的煤焦与CO₂的气化反应性。结果表明，随着掺混比例从0增加到80%，煤焦中活性K和Mg的浓度逐渐增加，并形成更为无序的碳结构。共热解过程中，更多的AAEM种类被混合物中的煤焦通过挥发分-焦相互作用捕获，而不是随生物质挥发分逸出。同时，热解温度的升高引起了K和Na挥发和失活，也导致石墨化度的降低。而且，CS的添加和更低的热解温度均可提高煤焦的气化反应性。此外，在煤焦的碱性指数AI与反应性指数R_0.5之间建立了较好的线性关系（R²=0.9009），表明在煤与生物质共气化过程中，AAEMs对提高煤焦气化反应活性起主导作用。     

不同探针分子温敏漆的制备及性能对比研究

利用氯化铕(EuCl₃)、苯甲酸(BA)、菲咯啉(Phen)和2, 2'-联吡啶(Bipy)为原料合成了Eu(BA)₃Phen和Eu(BA)₃Bipy两种配合物, 并将两种配合物分别掺入甲基丙烯酸甲酯(MMA)中, 在过氧化苯甲酰(BPO)作用下引发聚合, 获得不同探针分子的两种温敏漆Eu(BA)₃Phen/PMMA和Eu(BA)₃Bipy/PMMA。利用红外光谱、紫外吸收光谱和荧光光谱对两种探针分子及温敏漆的特性进行了表征, 分析结果表明, 探针分子Eu(BA)₃Phen的荧光强度明显强于Eu(BA)₃Bipy, 相对应的两种温敏漆Eu(BA)₃Phen/PMMA与 Eu(BA)₃Bipy/PMMA均有较好的温度猝灭特性, 但是对比分析发现在25~35 ℃和35~45 ℃温度区间内温敏漆Eu(BA)₃Phen/PMMA的灵敏度较高, 而在45~55 ℃和55~65 ℃温度区间内温敏漆Eu(BA)₃Bipy/PMMA的灵敏度较高, 可见温敏漆在不同温度区间的测温灵敏度是不同的。     

不同探针分子温敏漆的制备及性能对比研究

利用氯化铕(Eu Cl3)、苯甲酸(BA)、菲咯啉(Phen)和2,2′-联吡啶(Bipy)为原料合成了Eu(BA)_3Phen和Eu(BA)_3Bipy两种配合物,并将两种配合物分别掺入甲基丙烯酸甲酯(MMA)中,在过氧化苯甲酰(BPO)作用下引发聚合,获得不同探针分子的两种温敏漆Eu(BA)_3Phen/PMMA和Eu(BA)_3Bipy/PMMA。利用红外光谱、紫外吸收光谱和荧光光谱对两种探针分子及温敏漆的特性进行了表征,分析结果表明,探针分子Eu(BA)_3Phen的荧光强度明显强于Eu(BA)_3Bipy,相对应的两种温敏漆Eu(BA)_3Phen/PMMA与Eu(BA)_3Bipy/PMMA均有较好的温度猝灭特性,但是对比分析发现在25~35℃和35~45℃温度区间内温敏漆Eu(BA)_3Phen/PMMA的灵敏度较高,而在45~55℃和55~65℃温度区间内温敏漆Eu(BA)_3Bipy/PMMA的灵敏度较高,可见温敏漆在不同温度区间的测温灵敏度是不同的。     

毛细管电泳中的温度效应和温度梯度技术

 对毛细管电泳中的温度效应及温度梯度的应用作了较为详尽的论述,５１篇。     

以Eu(DBM)3Bipy为荧光探针的温敏漆的制备及性能表征

利用氯化铕(EuCl_3)、二苯甲酰甲烷(DBM)和联吡啶(Bipy)为原料合成了Eu(DBM)_3Bipy探针分子,并将探针分子掺入到甲基丙烯酸甲酯(MMA)中,在过氧化苯甲酰(BPO)引发剂的作用下聚合,获得温敏漆Eu(DBM)_3Bipy/PMMA。采用红外光谱仪、紫外吸收光谱仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对探针分子的结构、形貌、发光性能和温敏漆的温度猝灭性能进行了表征。红外及紫外吸收光谱分析发现稀土离子Eu3+与配体配位成键,成功合成Eu(DBM)_3Bipy探针分子;扫描电镜及能谱分析表明Eu(DBM)_3Bipy探针分子呈碎片状,大小约为150 nm,且主要由C、N、O和Eu四种元素组成;荧光光谱表明,在367 nm激发下,Eu(DBM)_3Bipy探针分子的最佳发射波长位于612 nm,且第二配体Bipy对Eu(DBM)_3的荧光发射具有增益作用。在不同温度下测试温敏漆的荧光发射特性,发现温敏漆Eu(DBM)_3Bipy/PMMA在40~90℃温度区间内具有良好的荧光温度猝灭特性,测温灵敏度最高的温度区间位于40~60℃。     

以Eu(DBM)3Bipy为荧光探针的温敏漆的制备及性能表征

利用氯化铕（EuCl₃）、二苯甲酰甲烷（DBM）和联吡啶（Bipy）为原料合成了Eu（DBM）₃Bipy探针分子,并将探针分子掺入到甲基丙烯酸甲酯（MMA）中,在过氧化苯甲酰（BPO）引发剂的作用下聚合,获得温敏漆Eu（DBM）₃Bipy/PMMA。采用红外光谱仪、紫外吸收光谱仪、扫描电子显微镜和荧光光谱仪对探针分子的结构、形貌、发光性能和温敏漆的温度猝灭性能进行了表征。红外及紫外吸收光谱分析发现稀土离子Eu³⁺与配体配位成键,成功合成Eu（DBM）₃Bipy探针分子;扫描电镜及能谱分析表明Eu（DBM）₃ Bipy探针分子呈碎片状,大小约为150 nm,且主要由C、N、O和Eu四种元素组成;荧光光谱表明,在367 nm激发下,Eu（DBM）₃ Bipy探针分子的最佳发射波长位于612 nm,且第二配体Bipy对Eu（DBM）₃的荧光发射具有增益作用。在不同温度下测试温敏漆的荧光发射特性,发现温敏漆Eu（DBM）₃Bipy/PMMA在40~90℃温度区间内具有良好的荧光温度猝灭特性,测温灵敏度最高的温度区间位于40~60℃。     

Determining the temperature to initiate the explosion of a propellant

Summary Gun propellants are per definition instable substances. During their lifetime a slow decomposition process is going-on. During this decomposition process the heat that is generated accelerates the process, which could result to an unsafe situation, or an unexpected explosion of the material. The temperature to initiate the explosion of a propellant is of importance for the storage conditions of such a substance. The method used so far to evaluate this temperature is based on an extrapolation of the Kissinger equation at zero heating rate. A new proposal is the use of the invariant kinetic parameters (IKP) method to determine the iso-kinetic temperature and extrapolating it to zero heating rate as an alternative method. The results are discussed for some examples.     

Magnetic Temperature Standards for TG

Magnetic transition temperatures, Tc, are measured by simultaneous TM/DTA for Alumel, cobalt, nickel, and three alloys of Ni and Co. The observed values of Tc are corrected using the values for the melting temperatures of pure metals used to define the International Temperature Scale. These corrections are based on the simultaneous melting of these pure metals alongside, but separate from, the magnetic sample. Nine investigators, using a wide variety of instrumentation, have made these measurements utilizing a standard protocol. The results are compared for several heating rates. It is planned to make these same magnetic materials ultimately available to the public for calibration of temperature of their TG instruments. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

不同实验条件对DSC峰形的影响以及相变温度的确定

本文通过深入分析实际的ＤＳＣ过程，阐述了ＤＳＣ曲线上各个特征点以及这些点所对应的物理意义。在理论上分析各种不同的实验条件对ＤＳＣ曲线形状的影响，指出目前在ＤＳＣ分析中所用的确定试样熔点的方法以及用高纯金属ＤＳＣ变曲线上熔融峰峰前沿的斜率修正试样相变温度所存在的问题，指出ＤＳＣ相变曲线刚开始偏离基线的那点所相应试样盒的温度即为试样的熔点，本文还提出了通过提高试样，试样盒以及试样支座之间的热导率，来提