炼焦过程氧化铅高温焦炉煤气均相脱硫的研究

考察了焦煤中少量氧化铅添加剂对炼焦过程高温焦炉煤气硫化氢浓度以及对焦炭质量的影响。实验表明，煤中添加少量的氧化铅，可以达到焦炉粗煤气脱硫的目的，并且对焦炭的质量影响很小。针对实验所用的煤种，相当于焦煤质量的0.6％的氧化铅添加量在炼焦前期具有最佳的抑制硫释放的效果。炼焦后期，半焦中的硫化铅分解或铅转变为气态铅。气态铅和硫化氢在离开炼焦室时，由于煤气降低温度，又生成硫化铅。从而实现均相脱硫。焦炭中超过一半的铅可以挥发出去。在炼焦收缩阶段，半焦中过多的铅的存在不利于硫化铅的分解。     

煤气部分返回炼焦过程焦炭脱硫

将半焦中的硫区分为无机硫和有机硫，在不同气氛和温度下进行脱硫实验；计算煤气返回对焦炉温度的影响和模拟炼焦过程返回煤气在炭化室的分布。结果表明：增加氢气浓度对有机硫和无机硫的脱除都有利，但是温度升高并不总是有利于脱硫；氢气脱硫效果要好于甲烷和一氧化碳；指出了炼焦后期在焦炉煤气返回之前预热煤气可以减少对炉温的影响，但是煤气的预热温度不能太高，否则甲烷裂解容易堵塞管道；煤气的最佳返回时机是在焦炭中孔隙分布较为均匀之时。     

硫化锌与硫化锌/氧化锌异质结纳米线的化学气相沉积法制备与表征

介绍一种利用石墨还原快速制备大量硫化锌纳米线的方法,并分别合成了超晶格型、双轴型、核/壳型的硫化锌/氧化锌异质结纳米线。所合成的硫化锌纳米线存在六方纤锌矿和立方闪锌矿两种晶型,纳米线长度达几十微米,直径在20-50 nm,直径均匀且产量很高。在具有双轴型的硫化锌/氧化锌异质结中,首次发现具有超结构特征的氧化锌。HRTEM分析表明,硫化锌/氧化锌超晶格异质结界面为ZB-ZnS(111)∥ZnO(0001),而核/壳型异质结界面为W-ZnS(0001)∥ZnO(0001),这三个晶面分别为各自晶体的极性面,即所合成的硫化锌/氧化锌异质结中极性面相互平行。对ZnS 和ZnS/ZnO 异质结的生长机制进行了探讨,并对硫化锌纳米线与硫化锌/氧化锌异质结的光学性质进行了分析。     

焦煤中添加废塑料和脱硫剂的焦化过程研究

在模拟焦化室和焦化条件下，进行了焦煤中直接添加废塑料和脱硫剂后的焦化过程的研究，分析了焦化过程中焦炉煤气H2S脱除效果及脱硫剂和废塑料的添加对焦炭硫和锌及其在焦炭中残留率的影响。结果表明，焦煤的焦化过程中，直接添加ZnO、Fe2O3或冶金粉尘(MD)作为脱硫剂，当关键脱硫组分ZnO和（或）Fe2O3与可挥发性硫的摩尔比(nZn+Fe/nS)为1.2时，焦炉煤气H2S脱除效果均较好，塑料本身的热分解使得焦煤中添加质量分数为5%的废塑料后焦炭产率从81.52％降到77.61％；当焦煤中添加质量分数为5％的废塑料，并以ZnO为脱硫剂时，由于塑料中硫的质量分数相对焦煤要高，所以需要增nZn+Fe/nS到1.7，才能取得较好的煤气脱硫效果，与此同时焦炭中锌和硫的质量分数均有不同程度的增加。     

利用焦化工艺处理废塑料技术研究 Ⅰ. 热天平与10 g固定床实验

利用热天平和10 g固定床反应器分别考察了北京市生活垃圾中的废塑料与首钢炼焦配煤的热失重特性及热解产物分布规律。实验研究表明，首钢炼焦配煤主要热分解温度区域为300 ℃～750 ℃，北京市废塑料主要热分解温度区域为300 ℃～550 ℃，二者在相互重叠的失重温度区间产生“协同效应”，且在一定配比范围内，共热解产物出现 “增油减水”现象。首次提出了协同效应强度的概念及其计算式： 和 ，并得出废塑料的添加量为1％时，协同效应强度最大。     

利用焦化工艺处理废塑料技术研究 Ⅱ. 200 kg焦炉中试试验

利用200 kg焦炉考察两种废塑料(PS和WMP)与首钢炼焦配煤按不同比例均匀混合共焦化所得焦炭的质量变化规律，以期能为焦化工艺处理废塑料技术的工业应用提供基础数据。研究表明：废塑料与煤共焦化所得焦炭冶金焦率和焦炭质量降低明显，且随着废塑料添加比例增加，所得焦炭质量劣化程度整体加大；与添加同比例的PS相比，添加WMP虽得到较差的冶金焦率，但所得焦炭的转鼓强度（M40和M10）和反应后强度（CSR）均优于添加PS的情形；废塑料与炼焦配煤简单混合共焦化，严重影响焦炭质量，不能应用于工业实践。     

氧化锌脱硫中氢和氧的双气氛效应及动力学研究

用热重法研究了氧化锌脱硫中氢氧的气氛效应以及氢氧共同存在下氧化锌脱硫的微观动力学行为。实验温区为200 ℃～320 ℃，氧化锌粒度为100目～120目。研究结果表明，在0%～40%的体积浓度范围内，氢可促进脱硫反应进行；氧则由于会引起氧化锌表面析硫使得脱硫过程随其浓度的变化复杂化。氢氧双气氛下，氧化锌脱硫动力学行为可用改良收缩核模型进行描述，表面反应活化能和固体扩散活化能分别为14.96 kJ/mol和46.77 kJ/mol。     

催化剂对煤着火特性的影响Ⅰ.煤性质及煤中矿物质对煤催化着火的影响

使用可在加压下测定着火点的装置，研究了煤化程度、煤中太物质和煤焦干馏温度对煤或煤焦的催化着火的影响。结果表明，对于煤的催化着火来说，煤化程度、煤焦干馏温度仍是影响煤或煤焦活性的重要因素，但是添加催化剂后，煤的活性顺序也发生了一定的变化；煤中矿物有一定的催化着火作用，催化作用的大小与煤中钙、钾、钠含量及其存在形态、分布状况有关；催化作用的大小与催化剂添加量有关，并且添加量存在一个最佳值，此时着火点最 低。     

炼焦收缩阶段半焦脱硫的实验研究

本文研究了半焦颗粒在炼焦收缩阶段脱硫的动力学行为,研究结果表明,半焦颗粒的脱硫与气体性质、流量有关.通过分析焦炭中各种形态的硫分,证实了在炼焦过程中存在着无机硫和一部分有机硫向噻吩硫转化.     

火焰原子吸收法测定ZnS：Mn交流电致发光薄膜屏中锰

利用火焰原子吸收光度法，分别测定了ＺｎＳ：Ｍｎ交流电致发光薄膜屏中锰和锌的含量，当样品符合硫化锌的化学量时，可由锌的含量计算出硫化锌的质量和锰在硫化锌薄膜中的浓度。与处理样品的称样量相比较，方法相比误差小于２％，回收率和相对标准偏差分别为１００％－１０２％和０．７％。样品自理容易分析简易，快速。     

褐煤半焦直接加氢制甲烷反应特性及其孔结构和表面形态变化

在高温高压(1 000 ℃、12 MPa)固定床反应器上对内蒙古褐煤半焦的加氢甲烷化反应特性进行了研究,采用氮吸附和扫描电镜(SEM)对甲烷化残渣比表面积、孔结构和表面形态进行了表征。结果表明,半焦加氢甲烷化可分为加氢热解、快速加氢和慢速加氢等三个反应阶段,每阶段分别发生含氧官能团和烷基侧链加氢反应、芳环结构加氢反应以及贫氢骨架碳结构加氢反应。半焦加氢甲烷化最优反应温度为800 ℃,反应压力为3.0~4.0 MPa;提高升温速率可以缩短前段(碳转化率低于46%)反应过程时间,对后段(碳转化率高于46%)反应过程影响较小。半焦甲烷化残渣的吸附-脱附等温线呈反S型,滞后环呈H3回线形状;在甲烷化反应过程中,半焦平均孔径先减小后增大,总孔容积和介孔容积逐渐增大,微孔容积和比表面积先增大后减小。     

Combined adsorption and oxidation mechanisms of hydrogen sulfide on granulated coal ash

Hydrogen sulfide is highly toxic to benthic organisms and may cause blue tide with depletion of dissolved oxygen in water column due to its oxidation. The purpose of this study is to reveal the combined adsorption and oxidation mechanisms of hydrogen sulfide on granulated coal ash that is a byproduct from coal electric power stations to apply the material as an adsorbent for hydrogen sulfide in natural fields. Sulfur species were identified in both liquid and solid phases to discuss removal mechanisms of the hydrogen sulfide with the granulated coal ash. Batch experiments revealed that hydrogen sulfide decreased significantly by addition of the granulated coal ash and simultaneously the sulfate ion concentration increased. X-ray absorption fine structure analyses showed hydrogen sulfide was adsorbed onto the granulated coal ash and successively oxidized by manganese oxide (III) contained in the material. The oxidation reaction of hydrogen sulfide was coupling with reduction of manganese oxide. On the other hand, iron containing in the granulated coal ash was not involved in hydrogen sulfide oxidation, because the major species of iron in the granulated coal ash was ferrous iron that is not easily reduced by hydrogen sulfide.     

石油焦高温气化反应性

常压，1 200 ℃～1 500 ℃，在自制管式反应器中，以二氧化碳为气化介质，研究了石油焦以及石油焦与后布连煤焦掺混后形成的混合焦的气化反应性，借助于XRD分析了高温处理后石油焦与煤焦在碳结构有序化方面的区别。研究结果表明，当碳转化率高于0.7，气化超过1 300 ℃，石油焦的反应速率出现急骤下降，气化温度越高，相应石油焦速率下降越快。混合焦气化反应性既不同于纯石油焦也不同于纯煤焦。随石油焦掺入比变化而改变的拐点主要源于石油焦与煤焦的反应性之间差异。较高转化率下出现的拐点，主要源于石油焦本身随气化温度提高导致气化速率下降。XRD测定显示，高温处理后石油焦中碳有序化程度要明显高于煤焦。高气化温度下石油焦碳结构发生明显有序化是导致其反应活性急剧下降的重要原因。     

A study on Zn-based catal-sorbents for the simultaneous removal of hydrogen sulfide and ammonia at high temperature

To simultaneously remove hydrogen sulfide and ammonia from hot coal gases, the ammonia decomposition abilities of various metal oxide catalysts were tested in the absence/presence of hydrogen sulfide, at 650 °C. Cobalt oxide, molybdenum oxide, and nickel oxide have high ammonia decomposition abilities (>95%) in the absence of hydrogen sulfide, but such abilities rapidly decreased during the reaction in the presence of hydrogen sulfide. To improve the simultaneous removal abilities of metal oxides, Zn-based catal sorbents were prepared via impregnation with various metals, such as cobalt, nickel, and molybdenum, on zinc oxide. The CZ-30 (promoted with 30 wt% cobalt oxide on zinc oxide) and NZ-30 (promoted with 30 wt% nickel oxide on zinc oxide) catal sorbents showed excellent sulfur removal capacities, which, calculated until the breakthrough point, were 0.35 and 0.39 g S/g catal sorbent, respectively, while MZ-30 promoted with molybdenum showed a low sulfur removal capacity of 0.08 g S/g catal sorbent. The ammonia decomposition ability of CZ-30, however, increased more than 18 times compared with Co₃O₄, whose ammonia decomposition ability was more than 95% until 465 min, even though the ammonia decomposition ability of NZ-30 sharply decreased after 30 min. The CZ catal sorbent is a good candidate for the simultaneous removal of ammonia and hydrogen sulfide.     

不同结构的芳烃对加氢裂化催化剂积炭的影响

在高压连续流动微型反应器上采用催速老化技术考察了不同结构的芳烃在加氢裂化催化剂上积炭行为，并用热分析、傅立叶变换红外和物理吸附仪等手段对积炭催化剂的积炭类型、酸强度分布和孔结构的变化进行了研究。结果发现：单环芳烃中，随着取代基的碳链长度、数目及不饱和度的增加，催化剂更容易积炭。稠环芳烃的环数越多，反应生成的总积炭和假石墨型积炭越多。积炭越多的催化剂，比表面积降低越多。积炭主要沉积在催化剂的小孔内或堵塞小孔孔口，有些积炭在催化剂表面形成机械孔。积炭后，催化剂上不同强度的酸数目均较新鲜催化剂降低，尤其是萘和菲，使强酸严重削弱。     

Temperature-programmed oxidation of equilibrium fluid catalytic cracking catalysts

Characterization of coke on equilibrium, fluid catalytic cracking (FCC) catalysts contaminated with metals was investigated using temperature-programmed oxidation (TPO). TPO spectra of spent equilibrium catalysts from cracking of sour imported heavy gas oil (SIHGO) were deconvoluted into four peaks (Peak K, L, M and N). The four peaks were assigned to different types of coke on the catalyst. Peak L in the TPO spectrum was assigned to the 'contaminant' coke in the vicinity of metals. The amount of contaminant coke (Peak L) correlates with metal-contaminant concentration. The size of Peak L which is related to amount of contaminant coke decreased significantly for the spent highly contaminated catalyst pretreated with hydrogen and methane prior to cracking reactions as compared to the non-pretreated catalysts. Since both hydrogen and methane pretreatment can reduce oxidation state of the vanadium that present at high concentrations on the equilibrium catalysts the decrease in the amount of contaminant-coke represented by Peak L was explained by the reduction of the oxidation state of vanadium. Less contaminant coke was produced after the equilibrium catalysts were pretreated using hydrogen and methane gases since reduced vanadium has lower dehydrogenation activity compared to oxidized vanadium. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

热重-质谱联用研究焦炭在甲烷气氛下的热行为

利用热重-质谱联用技术对焦炭在甲烷气氛下的热行为及气体逸出情况进行了初步研究。考察了温度、停留时间、甲烷体积分数及流量、焦炭品质等因素对焦炭增重的影响,同时对焦炭在甲烷气氛下及惰性气氛下加热时的气体逸出情况进行了分析。结果表明,在实验进行的时间范围内焦炭的增重随着温度的升高、停留时间的增长、甲烷体积分数的提高而增加;实验采用的两种气体流量对焦炭增重影响不大;焦炭品质越差,增重程度越明显。质谱分析的结果表明,焦炭在惰性气氛下加热时的失重主要是由于CO2和H2O的逸出引起的;甲烷在焦炭存在下800 ℃以后开始分解析出H2,在恒温停留阶段H2的逸出速率变化不大,同时焦炭的质量增加,说明甲烷分解成碳和氢气。焦炭对甲烷的分解存在一定的催化作用。     

高硫炼焦煤化学结构及硫赋存形态对硫热变迁的影响

利用红外、拉曼、热重及XANES等技术对不同煤阶高硫炼焦煤的化学结构、原煤及焦样形态硫分布进行了准确判定,对煤中化学结构及硫赋存形态与硫的热变迁行为进行了关联分析。结果表明,高硫炼焦煤中硫的热变迁行为不仅与硫赋存形态有关,而且受化学结构不同的高硫炼焦煤热解挥发分释放特性的影响。较低煤阶高硫炼焦煤中脂肪结构热分解产生大量挥发分,且挥发分释放温区较宽,形态硫分解产生的活性硫与挥发分中富氢组分相结合,形成更多的含硫气体转移到气相中,提高了热解脱硫率,焦炭体相中噻吩硫相对含量高于表面,硫化物硫则与之相反。煤化程度升高,煤中稳定噻吩类硫含量增多,挥发分释放量减少,热解脱硫率降低,且形态硫在焦炭体相与表面的分布差异不明显。无机硫脱除率与黄铁矿硫分解程度直接相关,热解过程中也将形成部分新的无机硫滞留于焦中。煤结构及有机硫的赋存形态决定了有机硫脱除率,煤阶升高时有机硫脱除率明显降低。