利用原水分的水热提质对褐煤结构的影响研究

本文在200～350℃条件下对宝日希勒褐煤进行不添加额外水分的水热提质处理,并与同工况热提质样品进行对比。研究发现,采用水热提质能够获得更好的煤质改性效果,水热提质煤固定碳含量更高,但固体产率低于热提质煤;随温度提高,水热提质煤孔结构呈现先增后减趋势,但热提质煤孔结构无明显变化;水热处理对褐煤中含氧官能团脱除作用更强,且水热提质煤脂肪度更低、芳香度更高,内部水分对褐煤有机结构演化会产生重要影响。     

低温热提质褐煤的复吸水特性研究

选取云南昭通褐煤,经NaBH_4和盐酸预处理后在200~500℃下热解体质,采用FTIR分析了提质过程中煤表面含氧官能团OH和C=O相对含量的变化,采用N_2吸附法分析了提质煤的孔隙结构,在恒温恒湿箱中研究了提质煤的复吸水特性。实验旨在研究提质煤的复吸水机制并探索降低复吸水率的方法。结果表明,提质煤的复吸水率随热解温度的升高而降低;HCl处理降低了OH氢键和C=O的相对含量,明显降低了提质煤的复吸水率,NaBH_4处理抑制了褐煤的热解且只能还原部分COOH中的C=O,对降低复吸水率的效果不明显。     

CO_2/正己烷体系质扩散系数和黏度的分子动力学模拟研究

在CO_2驱油提高采收率技术(CO_2-EOR)中,质扩散系数和黏度参数决定了液相混合体系的扩散行为和流动特性。本文基于分子动力学模拟方法,对CO_2/正己烷体系的质扩散系数和黏度进行了研究。CO_2采用改进的EPM2模型,正己烷采用L-OPLS模型,模拟得到的纯质密度分布和自扩散系数与文献数据吻合良好。模拟计算了CO_2/正己烷体系在温度为303.15 K、383.15 K、压力为1～5 MPa范围条件下的质扩散系数和黏度。结果表明:在相同温度下,随压力增大,扩散系数模拟值与实验值相对偏差增大,偏差基本在20%以内。黏度模拟值与实验值相对偏差不超过15%.采用本文所用力场模型与数据处理方法可以用来预测CO_2/正己烷体系的质扩散系数和黏度。     

温压协同处理黑莓β-葡萄糖苷酶失活动力学研究

 以黑莓β-葡萄糖苷酶为对象,研究其温压协同条件下的失活动力学规律,可为超高压食品处理技术的工业化和花色苷的保留提供有力的技术支持。实验压力为300~600 MPa,温度为35~55 ℃。结果表明：β-葡萄糖苷酶在温压协同条件下的失活过程为两个阶段,第一阶段用瞬时失活值描述,压力和温度影响其大小,不受保压时间影响;第二阶段将β-葡萄糖苷酶分为稳定部分和敏感部分,β-葡萄糖苷酶的失活过程用双相一级反应动力学模型描述,其失活速率常数随温度、压力的升高而增大。敏感部分和稳定部分在400 MPa、55 ℃条件下,失活速率常数K_L和K_S分别为2.777和0.047 min^-1,二者失活90%所需时间D_L和D_S分别为0.83和49.1 min。在400 MPa条件下,敏感部分的D值减少90%所需增加的温度T_Z和活化能E_a分别为23.36 ℃和81.95 kJ/mol;在45 ℃条件下D值减少90%所需增加的压力p_Z和活化体积V_a分别为1 111 MPa和-5.02 cm³/mol。     

热解和生物降解对木本泥炭生烃与结构演化的红外光谱响应

傅里叶变换红外光谱分析物质分子结构具有独特的优势。为认识成煤有机质在微生物降解和热解阶段的生烃演化特征及物质结构变化特征,采用密封体系生烃热解和厌氧微生物降解岩样生烃物理模拟实验及傅里叶变换红外光谱分析等技术手段,研究了成煤母质(木本泥炭)的生烃演化特征(包括热解作用生成热成因气和微生物降解作用生成生物成因气的生烃潜力)及发生微生物降解和热解作用前后样品的分子结构变化特征及其机理。结果表明随模拟温度的升高,热解气烃类气体(主要为CH₄)累计产率逐渐增加,非烃类气体(如CO₂)分别在250和375 ℃出现两个产气高峰;随煤岩镜质组反射率的升高,微生物对其降解能力逐渐减弱;镜质组反射率介于1.6%～1.8%的泥炭热解样没有气体产出;泥炭经热解作用后,羟基含量随热解温度的升高先减少后增多,醛羰基、亚甲基和磷酸根的含量降低,芳香酸酯呈不单一减少趋势,伸缩振动S—O键在350 ℃之后的样品中出现且含量逐渐增加,说明其对微生物降解具抑制作用;泥炭经微生物降解作用后,酚、醇羟基、醛羰基、芳香酸酯、亚甲基和磷酸根的相对含量都大幅下降,且这些基团的分子间作用力相对减弱。     

碳纳米管氧化成环制备研究

采用化学气相沉积方法制备的碳纳米管，用酸溶液进行弱氧化处理，经适当温度在大气中烧 灼后碳纳米管发生弯曲，在样品中出现大量的环状结构. 利用原子力显微镜、透射电子显微 镜和扫描电子显微镜对典型环直径为300 nm的碳纳米管环进行了表征. 烧灼温度和烧灼时间 对环的结构和产率有重要的影响. 实验数据统计结果表明，烧灼温度在510—530℃区间内 可得到超过40%的碳纳米管环产率，并且烧灼时间延长到120 min有利于提高碳纳米管环的产 率. 在加热情况下，碳纳米管端结合的羧基官能团脱水成酯，导致弯曲的碳纳米管结合成环 . 关键词： 碳纳米管环 化学气相沉积     

高温高压下草酸脱羧反应中的拉曼光谱研究

应用水热金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了高温高压下草酸溶液的热稳定,使用拉曼光谱对其脱羧反应及产物进行监测。结果表明低温升温过程中,草酸的拉曼谱图中各个特征振动峰没有发生变化,随着温度的继续升高,其特征振动峰逐渐变弱。达到一定温度后,羧基的拉曼特征峰消失,草酸发生脱羧反应:C2H2O4—2CO2+H2生成CO2和H2。高温高压下草酸发生热分解的温度压力之间呈线性关系,其线性回归方程为P(MPa)=12.839 T(K)-5 953.7,R2=0.99。草酸脱羧反应的摩尔体积变化与温度压力的关系为ΔV(cm-3.mol-1)=16.69-0.002P(MPa)+0.005 2T(K),R2=0.99。     

化学链中失活铁矿石载氧体的改性提质研究

本文以甲烷和煤粉化学链燃烧连续运行后的天然铁矿石载氧体为主体,采用Cu浸渍法对载氧体进行改性提质,在批次流化床上的化学链燃烧反应特性的研究。制备Cu质量分数ω为3%,6%和10%的三种载氧体,分别测试其载氧性能,并探究了温度、过氧系数、循环次数对于修饰后载体性能的影响。结果表明浸渍6%Cu的铁矿石载体性能最为优异;最优化的操作条件为:反应温度950℃、过氧系数3;在5次循环中,性能稳定,未出现随循环次数的增加性能衰减。反应后的载氧体保持了丰富的孔隙结构,未出现烧结现象。实验结果表明,采用浸渍法对失活天然铁矿石进行Cu改性提质是一种可行有效的办法。     

以褐煤为原料制备水溶性沥青

以褐煤为原料、亚硫酸铵为磺化试剂,制备水溶性沥青.实验探索了反应时间、反应温度、亚硫酸铵用量、甲醛用量、氨水浓度对水溶性沥青产率及其性能的影响.结果表明：3g原料沥青、1g亚硫酸铵、1mL甲醛、30mL 40％氨水,反应时间1.5h,反应温度75℃条件下制备的沥青水溶物为59％.     

有机朗肯循环与吸附制冷串级连接的可行性研究

提出了一种新型串级连接,即将有机朗肯循环(ORC)与氯化钙/氯化钡两级吸附式制冷机组串联起来。ORC系统工质选为R245fa,假设等熵效率与功电转化效率乘积为0.4,当膨胀机进口压力从0.6 MPa变化到1.1 MPa,能量效率、效率、发电量变化范围分别是3.9%~5.5%、34%~31.5%、392~600 W,如果增加回热器后,能量效率从4.2%变化到6.0%;利用压缩空气模拟工质R245fa推动膨胀机,当进口压力为1 MPa时,膨胀机的等熵效率与功电转化效率乘积是0.53,发电量为300 W;两级吸附式制冷系统,当热源温度从75℃变化到95℃,制冷量、能量效率及媚效率变化范围分别是1.42~2.2 kW、13.4%~16.8%、18.1%~16.6%;有机朗肯循环与两级吸附制冷串连起来,热源温度为98℃时,系统总的能量效率为11.8%,媚效率为23.7%,发电量为560 W,制冷量是2.2 kW.     

高铁酸钾制备新方法与光谱表征

以次氯酸钙为原料制备了高纯度高铁酸钾,研究内容包括:高铁酸钾的性质反应温度对产率的影响,重结晶温度对产率的影响,反应时间对产率的影响,次氯酸钙用量对产率的影响。确定了反应温度为25℃,重结晶温度为0℃,反应时间为40 min,反应所需的次氯酸钙用量为理论用量的1.2倍,产率为75%以上。利用直接分光光度法对产物纯度进行了分析,测得产物纯度达到92%以上。论文以红外光谱法、紫外分光光度法、X衍射法对产物进行表征,证明以次氯酸钙为原料制得的产物为高铁酸钾。     

3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴压力容器的围压标定

 新研制的3 GPa熔融盐固体介质高温高压三轴实验系统,改进了高压容器的装样方式以及样品的尺寸,由于装样部件之间摩擦以及克服传压介质本身的强度,视载围压和真实围压具有较大差异,在完成压力容器温度标定的基础上,采用部分熔融法在不同温度和压力条件下进行围压标定实验研究。实验使用LiCl-KCl混合氯化盐样品,分别在300~1 400 MPa视载围压的条件下,对样品进行缓慢加温,成功观测到实验力学数据和温度数据的同时响应,确定了混合氯化盐的初熔温度,通过已知熔融曲线方程计算得出真实围压。通过比较不同的实验条件和观察实验后装样结构,给出了摩擦力的变化规律：在300~500 MPa压力条件下,摩擦力百分比呈现降低趋势,从52%降低到31.2%;在700~1 200 MPa压力条件下,摩擦力约占11.4%;在1 400 MPa压力条件下,摩擦百分比从11.4%上升到15.5%。通过对比国内外同类实验设备摩擦力认为,该设备真实围压的精度达到了国际同类设备的水平。     

峨山褐煤的分子结构和分子模拟

作为重要的化石能源，褐煤资源潜力巨大、分布广泛但综合利用率低。研究褐煤的分子结构模型，有助于预测褐煤在热解、液化和气化过程中的化学反应机理及反应路径，进而提高褐煤的综合应用水平。以云南峨山褐煤为研究对象，利用傅里叶变换红外光谱、13C核磁共振波谱及X射线光电子能谱等分析测试方法，获取了峨山褐煤的含碳、含氧及含氮结构参数。在此基础上，借助Gaussian 09计算平台，采用量子化学建模的方法构建并优化了峨山褐煤的分子结构模型。研究结果表明：峨山褐煤的芳碳率为39.20%，芳香碳结构主要为苯和萘，且芳香桥头碳与周边碳的比值χ_b为0.07；脂碳率为49.51%，脂肪碳结构主要为亚甲基，季碳和氧接脂碳；氧原子主要存在于羟基、醚氧、羰基和羧基结构中；含氮结构则以吡啶为主。基于元素分析、13C 核磁共振波谱分析，又经过热重实验消除褐煤中残余水分的影响后，计算出峨山褐煤的分子式为C₁₅₃H₁₃₇O₃₅N₂。依据分子式及分析结果计算出峨山褐煤的结构单元含量并构建出其初始结构模型，采用半经验法PM 3基组及密度泛函理论M06-2X/3-21G基组对初始分子构型进行优化。优化后的分子模型具有明显的三维立体特征，芳香环之间较为分散且在空间中排列不规则，芳香簇主要通过亚甲基、醚氧基、羰基、酯基和脂肪环连接，含氧官能团主要分布在分子边缘，脂肪族侧链较多。对优化后的分子模型进行振动频率计算进而获得了分子模型的模拟红外光谱，其与实验红外谱图吻合度良好，证明了峨山褐煤分子结构模型的准确性、合理性。分子结构模型的构建有利于直观地了解峨山褐煤的分子结构特征，从而有助于从微观分子角度研究峨山褐煤的宏观性质。同时，峨山褐煤分子结构模型可为其在热解、液化和气化等领域研究中提供理论指导。     

高压下NaCl水溶液的Raman光谱不连续性的证据

在温度21 ℃和压力50～1 100 MPa范围内利用碳化硅压腔进行了10％的NaCl水溶液的Raman光谱的原位测量和研究。研究发现：溶液的Raman拟合谱峰在50～300 MPa压力范围内,随着压力的增加向低波数方向移动,在约300 MPa时达到最小值;在300～800 MPa压力范围内,压力的升高则导致谱峰向高波数方向移动,在约800 MPa时达到最大值;随着压力的进一步升高(＞800 MPa),谱峰又向低波数方向移动。类似地,拟合谱峰的峰面积比值和半高宽在压力约300和800 MPa时也发现了不连续现象。这表明高压下NaCl水溶液的内部结构是不连续的,溶液中的氢键(O—H…Cl-)发生了相应的变化,意味着溶液中出现了结构的重新排列,产生了较为复杂的结构构型。     

煤直接制甲烷系统的热力学分析

通过Ca基吸收剂的引入,将煤的气化反应、甲烷化反应和CO₂吸收反应集成在同一反应器内,形成煤直接制甲烷系统,可缩短传统煤制甲烷系统流程,提高转化效率。分析了热力学平衡状态下温度、压力、Ca/C比和H₂O/C比对气体产物产量的影响。结果表明降低反应温度和提高反应压力有利于甲烷的产生,而Ca/C比和H₂O/C比的选取存在最优值,得到了煤直接制甲烷体系较为适宜的反应条件为:500～700℃,5～10 MPa,Ca/C=0.5,H₂O/C=1。     

木质素催化转化制取苯、甲苯和二甲苯

对HZSM-5、HY和MCM-22三种催化剂进行了比较, 其中HZSM-5催化裂解木质素制备苯、甲苯和二甲苯(BTX)的结果最优．确定了木质素催化裂解的最佳反应条件,包括反应温度、载气流速、催化剂/木质素配比．当反应温度为550～600 oC,载气流速为300 mL/min,催化剂/木质素配比为2时,使用HZSM-5催化裂解制备BTX的最高C产率和芳香选择性分别可达25.3%和90.9%。     

一种扩散吸收式制冷系统的性能实验

设计了一套带有气液分离精馏设备的吸收扩散制冷装置,试验研究了提升管结构、热源加热温度、氨水浓度、充气压力对制冷装置的影响。新型的精馏结构在提高发生氨气纯度的同时,也可减少冷凝器的负荷(冷凝器进口温度为55℃左右)。实验在环境温度T0为25-35℃,溶液浓度ξ为25%-35%,充注压力P0为13-18 MPa,加热功率Pg为220-320 W的范围内进行。结果表明:浓度的提高可获得较大的冷量,一般28-32%为宜;适当的增加系统压力可降低蒸发温度;系统的冷量随加热功率的增加而提高;确定了提升管结构参数的选取。     

乙酰水杨酸的制备

以水杨酸和乙酸酐为原料,以浓硫酸为催化剂,合成乙酰水杨酸。考察了对反应产率的影响因素,实际结果表明:水杨酸和乙酸酐物质的量比为1∶2,反应温度为80℃,反应时间为30min时,反应产率为86.65%。     

褐煤和煤矸石混合热解研究

对某煤矿的褐煤和某煤矿煤矸石的混合物按2:3的比例进行热解。本实验采用热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)。将试样分别在同一条件下进行试验,气氛为氮气,升温速率分别为10℃·min~(-1)、30℃·min~(-1)、50℃·min~(-1),压力为0.055 MPa,粒度分别是80目、140目和200目,反应终止温度为1000℃。通过对试验结果分析,研究分析混合比对试样热解的影响,并得到最佳升温速率和粒度。     

液化残渣的微波热解与常规热解对比分析（英文）

采用微波加热和常规电加热两种条件进行液化残渣(DCLR)的热解实验,考察了热解产物固体焦、焦油及煤气的组成及结构的变化规律,采用红外分析(FTIR)与气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对热解产品进行了分析表征。研究表明,在微波场中,DCLR的升温速率很快,20 min左右物料温度就可达到900℃,最大升温速率可达到329℃·min~(-1),而常规加热的升温速率基本保持恒定。与常规热解相比,微波热解后固体焦的产率降低2.85%,而焦油和煤气产率分别增加了0.66%和2.19%。DCLR热解后固体焦的索氏萃取组分重油(HS)、沥青烯(A)及前沥青烯(PA)含量均大幅降低,而四氢呋喃不溶物(THFIS)则有所增加,但是两种热解条件下得到的固体焦的四种索氏组成差异不是很大,说明DCLR的热解过程是以HS,A与PA的转化为主的。微波热解后固体焦红外谱上3 437.6,1 632.0cm~(-1)以及1 079.99cm~(-1)处吸收峰的强度与常规热解相比明显降低,说明微波场中DCLR的热解更为彻底。热解后焦油和煤气产率均有所增加,煤气中H_2含量均达到60%以上。GC-MS分析表明,经由石油醚萃取后的热解焦油中脂肪类、芳香类与醇类物质组成以及C_(1~5),C_(11~20)与C_(20)以上组分的含量均没有发生明显变化,而微波热解焦油中沥青质的含量则下降了7.7%,说明微波作用可有效促进DCLR中沥青质的热分解,有利于热解焦油的轻质化。