无烟粉煤催化气化含碱灰渣的锻烧无害化

报道了福建劣质无烟粉煤催化气化含碱灰渣在一内径φ32mm的实验室固定床模试装置中的煅烧研究。对水蒸汽油催化和混合气（空气/水蒸汽）催化气化的两种含碱灰渣进行煅烧处理,生成了难溶性的硅酸复盐。当煅烧温度870℃-900℃、煅烧时间25min-30min,可以达到85W/%以上的脱碱率;而3W/%脱碱助剂的加入,可使脱碱率提高到95W/%以上,实现了含碱灰渣的煅烧无害化。粉煤催化气化制度与含碱灰渣煅烧制度的一致性提供了科学地实现“催化气化-灰渣煅烧”集成式流化床新工艺的理论依据,加速了催化气化的工业化进程。     

预煅烧对橄榄石生物质气化催化性能的影响

利用小型固定床反应器研究预煅烧对橄榄石生物质气化催化性能的影响.研究发现,经过预煅烧处理的橄榄石具有比原矿更高的催化活性.通过XRD、SEM/EDX和H2-TPR等表征发现,预煅烧使橄榄石的晶体结构发生改变,Fe从橄榄石的镁铁硅酸盐结构中脱出,以α-Fe2O3的形式存在于颗粒表面,而且使其分布比原矿均匀.随着预煅烧温度增高和时间的延长,橄榄石颗粒表面可还原的Fe2O3,数量增加,其催化活性相应提高,说明α-Fe2O3的形成是预煅烧使橄榄石催化活性提高的原因.经过800℃～1 100℃预煅烧会造成橄榄石抗磨损性能下降.综合催化活性和抗磨损能力等因素,900℃下煅烧4 h是比较合理的橄榄石预煅烧处理方法.     

福建无烟粉煤流化床混合气催化气化表观动力学的研究

在一模试流化床中,首次报道了福建劣质无烟粉煤（挥发分〈５％）采用工业副产碱盐为主制备的复合催化剂进行混合气催化气化的结果,指出这一复合催化剂适宜的添加饱和度为１０％;表观动力学实验表明在该添加饱和度下,使反应表观活化能由无催化剂时的Ｅａ＝７６．０３ｋＪ／ｍｏｌ降为Ｅａ＝４５．８３ｋＪ／ｍｏｌ（几乎降低了４０％）,并且在气化温度８５０℃条件下,其表观反应速率常数比无催化剂时提高２．７倍;在气化温度８５０－９００℃,催化剂浓度１０％的适宜操作范围,可获得产气率Ｖ＝３．７７－３．５８ｍ＾３／ｋｇ（１ｋｇ煤）,煤气热值ＱＬＨＶ＝５．３１＝６．０３ＭＪ／ｍ＾３与冷煤气效率η＝７９．７２＝８５．７３％的良好结果,这对劣质无烟粉煤催化气化生产燃料气与化工副产碱盐制取廉价催化的工业化实践具有重要的应用价值与可操作的现实意义。     

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。     

工业废液碱对福建无烟煤水蒸气催化气化的实验室研究

在Φ28mm的反应管中，采用工业废液碱用于福建无烟煤固定床水蒸气气化实验。结果表明，该废液碱对福建无烟煤气化有很强的催化活性。在添加3％－12％废液碱的情况下，碳转化率均比无催化剂时增加2.55倍－3．93倍，明显大于添加以Na2CO3为催化剂的碳转化率。同时该废液碱对煤气组成，产气量和煤气热值均有明显提高。在催化气化的同时加入适量的脱碱剂可极大地降低灰渣中的含碱量。     

甲壳素碱介质非均相脱乙酰动力学研究

近年来,从甲壳素(聚[(1,4)-2-乙酰胺基-2-脱氧-β-D-葡萄糖])制备壳聚糖的研究和生产以及对其理论和应用的探索,越来越广泛和深入。甲壳素脱乙酰基转变成壳聚糖,由于反应条件不同,所得产品不仅结构性能不同,而且影响其深加工产品的质量.因此,对甲壳素脱乙酰基反应的研究引起国内外学者的重视.Sannan等曾报道甲壳素在碱介质中均相脱乙酰动力学的研究,但对非均相条件下脱乙酰动力学的研究,国内外至今尚未见报道.目     

气化炉渣的碱活性研究

目前混凝土骨料资源短缺问题突显,气化炉渣是潜在资源.若采用气化炉渣作细骨料,首先需要判别气化炉渣的碱活性.试验按照砂浆棒快速法研究气化炉渣的碱活性,用三个主要粒级的气化炉渣替代天然砂制作砂浆棒,测定各龄期砂浆棒的长度.试验结果表明天然砂砂浆棒28 d的膨胀率为0.09%,而含有气化炉渣的各组砂浆棒膨胀率均小于0.06%,且0.63 mm粒级是碱硅酸型碱骨料反应的敏感粒级.作为混凝土细骨料使用时,气化炉渣不属于碱活性骨料,反而对碱骨料反应膨胀有一定抑制作用.应用于混凝土时,不必担忧气化炉渣会引起碱骨料反应危害.     

焦化蜡油络合脱碱氮技术研究中总氮含量分析

介绍了焦化蜡油络合脱碱氮技术研究中总氮含量分析方法。用美国ANTEK公司7000B型发光定氮仪,采用工作曲线方法,由自动进样系统匀速进样,使分析结果更加精确、可靠,相对标准偏差小于10%,为焦化蜡油络合脱碱氮技术的研究提供了科学依据。     

相转移催化制备高脱乙酰度壳聚糖

采用正丁醇-氢氧化钠反应体系,以十六烷基三甲基溴化铵为相转移催化剂,制得脱乙酰度为92％的壳聚糖。最佳反应条件为：甲壳素1．5g,反应温度120℃,反应时间2h,ω(催化剂)7％(以甲壳素的质量计),m(甲壳素)：m(NaOH)：m(醇)=1：3：16。     

钠离子分散度对福建高变质无烟煤催化气化特性的影响

分别以Na2CO3和十二烷基苯磺酸钠(LAS)为催化剂,利用常压热分析天平对福建省建欣和创宏两种无烟煤进行了水蒸气气化动力学实验。在850~950℃测定了催化剂加载量为0~15%(质量分数)时转化率随气化反应时间的变化。进而采用缩核模型对实验数据拟合,给出相应的动力学参数,实验结果表明,Na2CO3和LAS催化剂对提高气化速率及降低反应活化能具有明显作用。由于LAS催化剂的加载过程可使钠离子实现更充分和均匀的分散,即使在很小的Na+基准浓度状态下,也可实现催化气化的高效转化与缩短气化反应时间的目的,这为LAS催化剂的应用与开发提供了新的方向。     

碱木质素在超临界水中Ru/C纳米管催化气化的降解研究

针对碱木质素难降解的特点,在间歇式反应器中,以Ru/C纳米管为催化剂,对碱木质素在超临界水中的气化进行研究。分别探讨了碱木质素在不同温度、水密度、反应时间、反应浓度、催化剂量的影响,并且分析了Ru/C纳米管催化剂的催化效率。通过单因素实验分析,确定了Ru/C纳米管催化剂催化气化碱木质素的最佳反应条件为,反应温度600 ℃、水密度0.128 4 g/cm³、反应时间60 min、反应质量分数3.0%、催化剂量0.5 g/g(碱木质素)。结果表明,碱木质素在超临界水气化过程中,高温、高水密度(或压力)、长反应时间、低反应物浓度及适量的催化剂将更有利于碱木质素的气化。在最佳反应条件下碱木质素的气化率和碳气化率分别达到73.74%和56.34%,且制氢能力也得到明显提高。     

热重法福建无烟煤二氧化碳催化气化的研究

采用纸浆黑液为催化剂在一热重分析仪中及常压与750℃～950℃下进行了福建无烟煤二氧化碳催化气化的研究以给出催化剂浓度,即在不同3%、5%、8%、10% 钠黑液添加量时对碳转化率的影响。实验表明,在750℃～950℃催化剂浓度8%钠黑液添加量的催化活性比其他浓度更好。在反应控制条件下测定了三种福建高变质无烟煤的碳转化率与气化反应时间的关系。应用均相模型和缩芯模型分别关联了这三种煤的转化率与时间的关系并得出不同温度下的反应速率常数k,进而采用阿累尼乌斯方程 预测了实验所用三种煤的反应活化能Ea 和指前因子A。在适宜催化剂浓度8% 钠 黑液添加量时,其 Ea＝76.18kJ/mol～104.22kJ/mol明显小于无催化剂纯煤气化时的Ea＝150.93kJ/mol～185.44kJ/mol数值范围,这明显地表明纸浆黑液是一个廉价和有效的煤气化催化剂。     

黏胶废液对福建无烟煤水蒸气催化气化的动力学和补偿效应

采用黏胶废液为催化剂,对福建尤溪无烟粉煤在常压热分析仪中的水蒸气催化气化动力学进行了研究。在850℃～950℃测定了黏胶废液催化剂添加量（NaOH浓度为计算基准）从0～12%时的碳转化率随气化时间的变化,表明黏胶废液具有提高碳转化率和气化速率的作用,同时确定了该黏胶废液催化剂的加载饱和浓度。基此得出的尤溪无烟粉煤水蒸气催化气化反应动力学符合缩芯模型,并给出相应的动力学参数。进而分析表明,该催化气化过程存在明显的补偿效应,最后给出黏胶废液对尤溪无烟粉煤水蒸气催化气化包括补偿效应的动力学方程。     

无烟煤焦气化过程中孔结构的变化及对气化反应性影响的研究

在常压、1000℃下,测定了两种不同煤化程度的无烟煤焦和一种脱灰无烟煤焦的水蒸气和CO2的气化反应性。并以N2和CO2为吸附质,测定了原煤焦的孔结构特征;以CO2为吸附质,测定了无烟煤焦在气化过程中微孔结构的变化。考察了矿物质对无烟煤焦孔结构变化的影响。结果表明,水蒸气和CO2对无烟煤焦的气化反应都有微孔的产生和扩展作用。无烟煤焦水蒸气气化反应性与煤焦的微孔比表面积成正比,但无烟煤焦CO2气化反应性与煤焦的微孔比表面积没有依存关系。煤中矿物质对无烟煤焦气化过程中孔结构的变化不产生影响。     

福建无烟粉煤纸浆黑液富氧流化床催化气化研究

在实验室小型流化床反应器中研究了福建龙岩无烟粉煤纸浆黑液富氧催化气化的特性,考察了纸浆黑液催化剂添加量不同时氧体积分数变化对碳转化率、产气率、煤气组成与热值的影响。结果表明,纸浆黑液催化和富氧气体燃烧的双重作用明显地提高了煤的碳转化率和煤气有效组成;纸浆黑液中钠碱对煤焦气化的催化与对煤灰分中SiO2和Al2O3等氧化物的熔制反应同时发生并存在着竞争;纸浆黑液中钠碱对高温碳与气化剂之间多种反应表现出不同程度的促进。龙岩无烟粉煤在纸浆黑液富氧催化气化时适宜操作条件是氧的体积分数40％和蒸汽/富氧比为1.4kg/m3～2.0kg/m3。碳转化率94％、煤产气率为3.62m3/kg、煤气热值为7.33mJ/m3。     

天然焦的XRD及气化特性

利用X射线衍射技术对沛城煤矿天然焦、徐州韩桥烟煤和石墨粉试剂进行衍射实验,得出三种物质的结构特征。在热重天平上研究天然焦－CO2的气化反应性,并与烟煤的气化特性进行对比。结果表明,天然焦具有与无烟煤类似的微晶结构,表征晶体三维结构的101衍射峰并未出现;天然焦的气化活性要比烟煤差,但是在添加催化剂或者提高气化温度后天然焦的气化活性得到改善;比较三种催化剂的催化效果发现,K基催化剂的催化效果最好,其次是Ca基、Fe基催化剂。利用未反应收缩核模型能够很好地描述天然焦、烟煤的气化过程,通过计算得出气化反应的动力学参数。     

无烟煤流化床气化飞灰的结渣特性

通过烧结特性实验研究了无烟煤流化床气化飞灰在"近灰熔点"处的烧结特性,并利用X射线衍射分析(XRD)进行了结晶矿物质和玻璃相的定量分析以研究其烧结机制。结果表明,飞灰中矿物质间的相互转化控制着其结渣特性。由于铁、钙和镁等碱性组分的部分富集,飞灰的灰熔点与原煤相比要低;在低于灰熔点DT 100~200℃附近,由于长石类矿物质的转变熔融形成了具有黏结性的液相,灰样发生液相烧结导致收缩变形而结块;大部分的钙和铁等助熔组分赋存于玻璃相中提高了其浓度,且在热处理过程中它们并未发生析晶行为,从而促进灰样的烧结致密化过程,进一步使得飞灰的结渣倾向增强。     

热解过程中煤焦微晶结构变化及其对煤焦气化反应活性的影响

利用XRD技术考察了热解温度及升温速率对煤焦微晶结构的影响;使用Shi等的方法计算了煤焦微晶结构参数,获取了950℃～1400℃气化炉下煤焦微晶结构的特征及变化规律;结合热重分析得到了热解温度相关参数影响煤焦气化活性的机理。研究表明,热解温度升高,堆垛高度（Lc）明显增大而微晶尺寸（La）变化不大,说明煤焦基本晶格单元主要是进行纵向的接合缩聚,而晶格并没进行明显的内部生长,煤焦的微晶结构随热解温度的提高向有序化发展,但没达到石墨化的程度;慢速热解煤焦的气化反应活性明显低于相同温度下快速热解煤焦,慢速热解中,由于煤焦在高温下停留时间较长,而使煤焦微晶进行结构重整而变得更加有序,芳香单元失去边缘活性位,煤焦气化活性降低。