含铈钒基SCR催化剂脱硝性能及SO_2失活机理研究

掺杂Ce到V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂中,并研究其NH_3-SCR脱硝性能及SO_2失活机理。结果表明,V_1W_5Ce_6 Ti表现出更好的脱硝活性。采用XRD、BET、FT-IR、TG-DSC、XPS等手段表征分析Ce对催化剂性能的影响,并提出V_1W_5Ce_6Ti硫失活机理。结果表明,Ce、V、W都能在催化剂中很好的分散,当Ce的掺杂量达到8%时,有明显的CeO_2特征峰出现。在250℃时,V_1W_5Ti(U)表面会有NH4HSO4和(NH_4)_2SO_4生成。掺杂Ce后,V1W5Ce6Ti催化剂的Brnste酸位和表面化学吸附氧都增加。Ce与烟气中的SO_2和H_2O结合生成硫酸铈盐,从而抑制硫酸铵盐的生成。同时也阻断了Ce~(3+)与Ce~(4+)氧化还原循环,破坏V-O-Ce结构,造成催化剂活性下降。     

负载碳酸钠煤焦催化气化反应特性研究

基于热重分析仪开展负载碳酸钠神府烟煤/遵义无烟煤煤焦气化实验,并借助扫描电子显微镜和孔结构及比表面积分析仪表征焦样孔结构及表观结构变化,考察了反应温度(650-800℃)、气化剂(水蒸气、二氧化碳)及碳酸钠负载量(钠离子负载量2.2%、4.4%、6.6%,质量分数)对神府烟煤/遵义无烟煤焦样气化反应活性的影响。结果表明,碳酸钠有利于促进神府/遵义煤热解过程孔隙结构的发展。在二氧化碳气氛下,适宜催化剂负载量使神府烟煤反应活性提高,过多负载催化剂堵塞煤焦内部孔隙结构,使得气化反应活性降低,遵义无烟煤反应活性随负载量增加而提高,两者反应活性均随温度升高而提高。在水蒸气气氛下,神府烟煤/遵义无烟煤在一定条件下反应活性随催化剂负载量增大、温度升高而提高。碳酸钠的添加能够在保证气化反应性的前提下降低气化反应温度和活化能。     

富氮生物质原料热解过程中NO_x前驱物释放特性研究

利用热重分析-傅里叶红外光谱联用(TG-FTIR)和水平管式炉-X射线光电子能谱(XPS)研究了两种富氮生物质原料(大豆秸秆(SBS)和纤维板(FB))热解过程中NO_x前驱物(NH_3、HCN和HNCO)的释放特性,考察温度、升温速率及燃料含N物质结构对其NO_x前驱物释放行为的影响。结果表明,燃料中的N来源不同(天然固有与人工添加)造成其转化差异:SBS释放的NO_x前驱物主要为NH_3而FB为NH_3、HCN(快速)和HNCO(慢速);FB气相N主要随挥发分析出,而SBS则相反,在二次反应阶段析出;两种燃料中N的转化随温度变化,低温下富集于半焦N,600℃以上时更多向非半焦N转移,NO_x前驱物以NH_3为主,高温及高升温速率利于HCN生成,若以减排NO_x为目的,热解温度控制在600℃为佳;两种燃料中N的结构均为胺类N(N-A),热解时部分N-A向半焦中杂环N转化,同时伴随杂环N分解;高温下吡啶N和吡咯N分解分别主要产生HCN和NH_3。     

不同催化剂上有机质加氢热解行为及催化作用机理研究

对不同类型催化剂如Zn Cl2、Ni Cl2、Fe2O3、Y型沸石(Na Y)及Mo S2上有机质的催化加氢热解行为及反应机理进行了研究。结果表明,有机质加氢液态产物收率和组成受控于催化剂类型,但不同催化剂上加氢热解所得到的产物生标参数差异不大;同时,对于不同成熟度和类型的有机质样品,各催化剂所体现的催化效果也不尽相同。基于固体残渣元素组成、红外光谱和X射线衍射分析结果发现,不同类型催化剂上的加氢作用机制也存在明显差异。与Ni Cl2相比,Zn Cl2体系中除存在催化裂解和催化加氢作用外,还存在质量传递效应;Fe2O3催化剂主要是通过其表面的活性O吸收H2中的H形成H自由基而加速有机质的加氢反应;Mo S2体系存在过渡金属Mo的催化加氢和中间产物H2S的自由基引发作用两种催化机制。     

Ni_2P/Zr-MCM-41催化剂的制备及其对麻风树油加氢脱氧的催化性能

采用水热法合成MCM-41和Zr-MCM-41,由Ni(NO_3)_2和(NH_4)2HPO_4溶液共浸渍、高温焙烧、氢气还原和钝化制备了负载型Ni_2P/Zr-M CM-41催化剂。采用XRD、TEM、氮气吸附、CO吸附、吡啶吸附红外和XPS等方法对催化剂进行了表征,并在高压反应釜中研究了其对麻风树油加氢脱氧(HDO)的催化性能。结果表明,氢气还原温度为650℃、Ni2P负载量为20%(质量分数)、Ni2P物相呈晶型时,Ni_2P/Zr-M CM-41催化剂的活性最佳;较低的Ni2P负载量有利于其在Zr-M CM-41载体表面均匀分散,而负载量高于25%(质量分数)时,活性组分少量团聚,易导致孔道堵塞。催化剂表面存在部分因钝化而形成的Ni O。对于麻风树油加氢脱氧,Ni2P负载量为20%(质量分数)Ni_2P/Zr-M CM-41表现出优异的催化性能;脱氧率高达93.90%,直链烷烃含量高达85.36%,其中柴油组分产率较高,C15~20组分占直连烷烃组分50%以上。     

应用水汽相变促进湿法脱硫净烟气中PM_(2.5)和SO_3酸雾脱除的研究

在石灰石-石膏法脱硫净烟气中分别采用添加适量蒸汽和湿空气方式建立PM_(2.5)和SO_3酸雾凝结长大所需的过饱和水汽环境,在测试分析湿法脱硫净烟气中PM_(2.5)及SO_3酸雾物性的基础上,考察了蒸汽及湿空气添加量、脱硫净烟气温度等的影响。结果表明,湿法脱硫净烟气中PM2.5除含有燃煤飞灰外,含Ca SO_4、Ca SO_3及未反应的Ca CO_3等组分;由于SO_3酸雾基本处于亚微米级粒径范围,湿法烟气脱硫(WFGD)系统对SO_3酸雾的脱除率仅为35%-55%;添加适量蒸汽及湿空气方式均可促进湿法脱硫净烟气中PM_(2.5)和SO_3酸雾脱除,最终排放浓度随蒸汽或湿空气添加量的增加而降低,其中,添加蒸汽方式适合于脱硫净烟气温度较低(≤50-55℃)的场合,在脱硫净烟气温度较高(≥55-60℃)时,利用添加湿空气方式替代添加蒸汽更具技术经济优势。     

生活垃圾流化床热处置中重金属迁移分布研究

在流化床实验装置上研究模拟生活垃圾热解、气化、焚烧等热处置过程中重金属Cd、Pb、Zn及Cu的迁移转化,分析氧化还原气氛及温度对重金属挥发特性的影响。结果表明,高温及还原性条件促进了Cd、Pb及Zn的挥发;而氧化性气氛有利于Cu的迁移。热力学平衡模拟结果表明,金属在氧化和还原气氛下的转化途径不同。在还原性气氛下,金属主要以元素态单质或硫化物的形式存在,其熔沸点高低决定了金属挥发程度。反之,CuCl_3等氯化物的生成促进了Cu在氧化性气氛下的挥发。金属基反应在氧化性气氛下得到加强,提高了Cd、Pb及Zn向气相产物转化的起始温度。进一步考察重金属在不同组分的分布及富集规律,大部分以气相形式挥发的重金属易在降温过程中冷凝并富集于飞灰。气流夹带亦是导致重金属迁移的重要原因,流化床的高气速特性对重金属分布有显著影响。     

介孔材料为硅源合成多级孔Mo/H-IM-5催化剂及其在甲烷无氧芳构化反应中的应用

在IM-5分子筛的合成体系中以介孔材料KIT-6作为硅源,制备出了多级孔IM-5复合分子筛(IM-5-K)。利用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、比表面积分析、NH3-TPD等手段对样品的物理性质和酸性进行表征。将经过钼修饰的Mo-IM-5-K催化剂应用于甲烷无氧芳构化反应中,考察其活性。催化测试结果显示,多级孔Mo-IM-5-K催化剂的最高甲烷转化率和芳烃产率为12.4%和6.9%,高于常规Mo-IM-5-C催化剂。同时,Mo-IM-5-K催化剂有更好的稳定性。催化剂反应活性和稳定性的差异是由于其具有不同的孔道结构和酸性所致。介孔的存在会影响活性Mo物种的落位及分布状态,有利于反应物与活性位的接触和芳烃产物的扩散,进而提高催化剂的活性和稳定性。     

K/MgFeZn-HTLcs催化CO加氢制低碳烯烃性能研究

以MgFeZn-HTLcs为前驱体,制备了不同Mg/Fe/Zn物质的量配比、K改性的K/MgFeZn-HTLcs催化剂,用于CO加氢直接制低碳烯烃反应。采用N2吸附-脱附、SEM、TG、XRD、XPS、H_2-TPR等手段对催化剂进行了表征。结果表明,MgFeZnHTLcs前驱体具有典型的层状结构,孔径分布均一;经焙烧、K改性后仍具有一定的层状结构,但比表面积显著减小,平均孔径增大;新鲜催化剂物相以金属氧化物和铁酸盐为主,反应后K/MgFeZn-HTLcs催化剂主要以Fe_5C_2、MgCO_3和ZnO相存在,K/2Fe-1Zn催化剂主要物相为ZnFe2O_4。在CO加氢反应中,K/MgFeZn-HTLcs催化剂具有较高的C=2-4烯烃选择性和较低的C+5含量,与K/2Fe-1Zn催化剂相比,产物分布明显改善;K/2Mg-2Fe-1Zn催化剂上O/P比值达5.15,C=2-4含量占总烃质量的48.56%。     

改性ZSM-5-SBA-15及甲苯甲醇烷基化性能研究

通过浸渍法对ZSM-5进行金属M(M为Mg、Ni、Sr)改性,合成法制备了M-ZSM-5-SBA-15复合分子筛,采用XRD、N2吸附-脱附、FT-IR、NH3-TPD和Py-FTIR等技术对样品进行表征,考察了HZSM-5的硅铝比、不同金属对ZSM-5-SBA-15复合分子筛烷基化性能的影响。结果表明,HZSM-5的硅铝比为80时,ZSM-5-SBA-15复合分子筛的烷基化性能较好,Sr的引入钝化了ZSM-5-SBA-15(80)的强B酸中心,降低了B酸与L酸的比值,Sr-ZSM-5-SBA-15(80)的甲苯甲醇烷基化性能明显提高,甲苯转化率为30.15%,对二甲苯选择性为77.41%。