一、KOH对低阶煤在超临界水中制取富氢气体的影响(论文文献综述)
张康莹[1](2021)在《预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解行为研究》文中研究指明热解是实现煤和废旧塑料等含碳原料高效转化与利用的重要方式。众所周知,含卤塑料难以进行无害化处理和回收利用。为探索一种针对该塑料高效清洁利用的途径,本文以聚氯乙烯(PVC)为研究对象,首先将PVC预热处理以脱除大部分氯,然后将预脱氯处理后的PVC残渣与煤在固定床反应器上进行共热解,探究二者的反应行为和相互作用机制。以期利用废塑料较高的含氢量实现对低阶煤的加氢提质,同时实现废旧塑料的无害化处理和低阶煤的高效利用。首先在常压固定床反应装置上,研究PVC单独热解规律,探究不同热解温度下PVC的脱氯行为。结果表明,随着热解温度的升高,PVC热解气体和焦油产率增加,残渣产率降低;残渣呈现块状形态,其颗粒和氯含量随温度升高而减小,350 oC下的PVC残渣中氯含量仅为0.72 wt.%。同时研究了平朔煤在固定床反应器上热解的特性,发现平朔煤在550 oC下热解具有最高焦油产率。基于以上研究,进一步探究了平朔煤和PVC预热处理产物(DPVC)的共热解反应行为和协同效应,并分析了DPVC添加量对共热解的影响。结果表明,混合原料热重分析的实际失重量大于理论计算的失重量,说明平朔煤和DPVC共热解过程具有促进分解的协同作用。采用FWO法进行共热解动力学分析,发现DPVC的加入降低了热解反应活化能和指前因子。平朔煤和DPVC在固定床反应器中的共热解实验结果表明,共热解对焦油和半焦的形成呈现明显的正协同作用,其中煤中加入15%DPVC热解得到的焦油产率实验值比理论计算值高出最大为3.35 wt.%;而共热解对热解水和气体的形成呈现明显的负协同效应,各气体组分产率实验值均低于理论计算值,其中CH4表现出最强的负协同效应。共热解半焦中存在多种含氧化合物,其ID/IG值低于单独热解半焦,表明共热解半焦的形成过程中同样存在协同作用。热解焦油的分析表明,共热解过程促进焦油的轻质化,其中煤中加入10%DPVC热解焦油样品的轻质焦油含量最高,为56 wt.%,比理论值高出5 wt.%。GC/MS结果表明随着DPVC加入量的增加,苯类和多环芳烃类含量增加,酚类和直链脂肪烃类含量降低,共热解焦油中萘类物质含量均高于二者单独热解时的含量。核磁共振分析表明,DPVC的加入使得热解焦油中芳香氢含量和芳碳率增加,芳环侧链长度变长。论文工作中还探究了共热解过程中氯的迁移,发现氯主要残留在半焦中,焦油中氯含量次之,热解水和气体中氯含量很低。热解过程的氯元素衡算验证了实验数据的可靠性。
成雅彤[2](2021)在《煤与秸秆共降解产甲烷的秸秆组分影响研究》文中指出微生物增产煤层气技术利用厌氧微生物降解煤产甲烷的特性,能够实现煤的生物转化,增加煤层气的储量以及延长煤层气井的服务年限。秸秆作为外源碳增产煤层生物甲烷主要通过激活微生物菌群和煤分子,加速微生物代谢,以增速甲烷生成、提高甲烷产量。尽管秸秆与煤共降解表现出显着的甲烷增产效果,但相关研究还处于起步阶段。本文建立秸秆原始组分(根、茎、叶三个部位)、萃取组分(不同试剂/不同时间萃取物、萃余固体)、预处理组分(化学预处理、生物预处理)与煤共降解增产生物甲烷的实验体系,从微生物群落结构、中间代谢产物、煤和秸秆结构等方面分析秸秆原始组分、萃取组分、预处理组分对煤生物转化甲烷的影响机制,寻求秸秆和煤共降解的关键秸秆组分,探究秸秆增速煤降解的机理。取得的主要结果如下:(1)秸秆与煤共降解的甲烷产量显着高于单独煤降解甲烷产量、单独秸秆降解甲烷产量、以及二者单独降解甲烷产量之和。秸秆根和茎对生物甲烷产量的促进作用比秸秆叶更加显着。煤粒径对生物甲烷产量的影响大于秸秆粒径。当煤粒径为<0.075 mm、秸秆粒径为10 mm时,共降解的甲烷产量最高,达597.01μmol,比单独煤降解的生物甲烷产量高279.46%。结合扫描电镜结果及共降解后秸秆与煤的质量变化,认为甲烷产量的增加更多的是刺激煤的生物降解结果,且关键秸秆原始组分为纤维素与半纤维素。(2)不同试剂(甲醇、乙醇、石油醚)萃取秸秆所得萃取物与煤共降解均未对生物甲烷产量表现出显着促进作用,而萃余固体则可以显着增加生物甲烷产量。生物甲烷产量随萃取时间的增加先增加后减少,最大为298.81μmol,比单独煤降解的生物甲烷产量高138.10%。萃余秸秆的红外光谱结果显示,萃取导致秸秆木质素、纤维素和半纤维素受到一定程度的损伤,使碳水化合物和脂肪酸化合物更容易受到厌氧微生物的攻击,从而提高了生物降解性。且液相萃取物中检测到抑制生物降解的呋喃类物质,这可能是生物甲烷产量不高的原因。(3)秸秆化学处理的液体产物和残留秸秆与煤共降解的甲烷产量增产效果不显着。而微生物预处理秸秆的液体产物与煤共降解能显着提高煤的厌氧生物降解效率,每克煤的最大甲烷产量为649.52μmol,比单独煤降解的生物甲烷产量提高了1579.65%。残煤的红外光谱结果显示,秸秆生物降解液与煤共降解破坏了煤分子芳香环上的部分侧链结构,导致芳环上的氢原子增多,更加有利于微生物的降解。共降解以及煤单独降解过程中,有机酸是甲烷生成过程中的重要有机物,其含量及变化规律与生物甲烷的产生相关。其中丁酸和4-甲基戊酸很可能是共降解过程中必需的有机酸。(4)综合不同秸秆组分与煤共降解的甲烷产量结果,秸秆预处理组分,尤其是秸秆生物降解液(秸秆生物降解的中间产物)与煤共降解的增产效果最好。秸秆在实际生产过程中可以通过微生物预处理、化学预处理进行液化,秸秆预处理液体产物或有机酸可注入煤层或采空区,从而显着提高煤层气产量。在共降解中,煤与秸秆之间具有协同作用,两者混合共降解可以共同促进生物甲烷的生成。这将对进一步提高生物甲烷产量以及充分、合理、高效综合利用秸秆生物资源促进煤层气产量具有重大深远意义和现实意义。
唐跃刚,王绍清,郭鑫,李瑞青,林雨涵[3](2021)在《煤有机地球化学研究进展与展望》文中研究说明本文定义了煤中有机元素并充实了有机地球化学概念,综述了近十年来关于煤中有机元素现状的研究、生物标志化合物、煤分子结构和煤微观超微观研究趋势,以及煤有机地球化学在地质、工业和生态环境中的应用,提出了研究存在问题并展望了未来这一领域发展趋势。近十年来,煤有机地球化学研究主要集中于高有机硫煤硫化合物、树皮煤脂肪烃和煤多环芳烃组成。煤大分子结构研究以键合结构和嵌布结构理论为主。煤显微组分研究主要集中于类脂体、惰质体成因。特殊煤研究尤其是中国特有的树皮体研究、煤显微组分的工艺性及其热演化、燃烧与气化残渣岩石学、煤系气、煤相和层序地层学、煤基石墨烯、低碳与生态环保等领域都是当前研究热点。随着新理论与高新技术的发展,未来煤有机地球化学会出现许多新的研究领域。
王辅臣[4](2021)在《煤气化技术在中国:回顾与展望》文中研究表明系统回顾了煤气化技术在中国150多年的发展历史,从新中国建立前、新中国建立到改革开放前、改革开放后3个阶段,分别介绍了我国引进各类煤气化技术的过程及其应用情况;以改革开放前和改革开放后2个阶段,重点概括了我国煤气化技术领域的艰难探索、系统深入研究和技术示范与应用过程中取得的重要进展与成果;对我国自主开发的主要煤气化技术的研发历程、技术特点、应用情况及最新进展进行概要阐述,并对地下气化、催化气化、加氢气化、超临界水气化、等离子体气化等新型气化技术的国内研发进展进行简要述评;总结了我国煤气化技术引进、自主研究与工程应用经验,从降低装置投资、提高系统效率、实现环境友好、协同处理液/固有机废物、融合信息化技术、开发新技术、保护知识产权等方面对煤气化技术的未来发展进行了展望。
陈太平[5](2020)在《准东煤微波热解并向功能性碳材料转化的研究》文中指出我国长期以来以煤为主要能源的基本结构和建设生态文明的必要性决定了我国要切实提高煤炭加工转化水平。微波加热是一种电磁加热技术,在提升煤热解气产率和降低对环境的影响方面具有潜在的优势。温度是执行煤热解实验及工业化的重要参数,但是有关煤微波热解过程中的温度信息及热解形成半焦的理化特性报道较少。同时,煤是制备功能性碳材料的有效前驱体。为响应国家能源局提出的加快煤炭由单一燃料向原料和燃料并重转变的意见,论文将进一步探究基于煤微波热解制备适用于甲烷催化裂解(CMD)过程催化剂的可行性。因此,本文针对“微波热解过程中煤焦结构变化与温升能力的相关性”、“微波热解和常规电炉热解获取半焦理化特性差异”和“以煤制备适用于CMD过程的碳基及掺铁碳催化剂”三个关键问题开展研究。准东煤田是我国目前最大的整装煤田。为响应国家“一带一路”战略构想,论文选用准东煤作为研究对象。采用改装的K型热电偶分别研究了准东原煤和煤吸波剂混合物在微波辐射的温升特性,并分析了微波吸收剂的作用。采用X射线衍射研究了半焦的芳香结构与其微波吸收性能的关系。结果表明准东原煤的微波吸收能力很弱;在功率为800W,频率2450 Hz的微波条件下只能被加热到367℃。吸波剂的辅助加热在初始脱挥发分阶段起主导作用;提高吸波剂的重量百分比可以显着缩短该阶段的温升时间。准东煤的升温速率在470℃急剧上升,在730℃达到顶峰后快速下降。在此阶段,半焦的芳香度(fa)和平均芳香层直径(La)均随热解温度的升高而不断增大。半焦的微波吸收能力一方面随fa增大而增大,另一方面半焦的反射微波能力随La增大而增大。在它们的共同作用下,半焦的升温速率在730℃左右达到最大值,然后逐渐降低。研究了准东煤在微波加热非等温热解(25~900℃)过程中理化结构的演变,并与常规加热进行了比较。通过FTIR(傅氏转换红外线光谱分析仪)对煤焦表面官能团的演变分析表明,400℃以下微波加热促进了脂肪族侧链的断裂;在400~700℃范围内,微波抑制了煤中官能团作为热解组分从基体的逸出和碳微晶的发展,这可能与微波场下氧自由基的定向运动有关;700℃以上,煤在微波加热下的热解速率加快。常规热解比微波热解更有利于半焦表面孔隙的发展,例如600℃时常规半焦的比表面积(SBET)为7.0 m2/g,而微波半焦的SBET仅为3.5 m2/g。微波半焦的燃烧性能不如常规半焦。采用Reax FF分子动力学模拟方法实现煤在微波加热下热解过程的模拟,获得了煤的三个热解阶段(热解活化阶段、快速热分解阶段和热缩聚阶段)。通过对热解组分进行分析,发现在热解活化阶段,微波加热抑制了小分子产物的逸出,例如C2H4、CO2;但是当温度升高到快速热分解阶段,这种抑制作用减弱。此时微波加热煤的分解速度快于常规加热,所以微波加热下热解体系率先进入缩聚阶段。同时,微波热解下焦油的产量低于常规热解。通过对煤裂解形成化合物进行分析,微波场对快速热分解阶段的缩聚反应有抑制作用。所以,微波加热下最终获得的热解气产量高于常规加热,尤其是C3H6和CH4。微波加热促进了氮元素向热解气的迁移,含氮组分为HCN。采用微波辅助KOH活化准东煤方法快速制备活性炭(ACs),并对获得ACs的CMD性能进行测试。基于以上微波加热煤的认识,进一步扩展研究了在不同KOH/coal质量比(0.25~2)下,微波加热浸渍KOH准东煤的温升特性。结果表明随着KOH含量的增加,煤与KOH组成混合物在微波场下的升温能力逐渐增强,最高温度可由170℃提高到880℃。KOH浸渍过程中煤芳香层的结构重排和微波加热过程中挥发分的释放导致煤碳骨架的fa增加,为温度的持续升高提供了主要驱动力。当KOH/coal质量比为1.5时,混合物从室温上升到800℃需要224s;同时在KOH的刻蚀作用下,获得活性炭的比表面积(SBET)和孔体积快速增大,最大值分别为661.8 m2/g和0.512 cm3/g。在获得ACs上进行CMD测试,结果发现SBET最大的AC对CMD的催化活性并不是最高。采用拉曼表征的碳表面活性位密度和比表面积的乘积(ID/IG×SBET)与CMD的初始转化率具有良好的相关性。因此,煤基碳催化剂的研究核心是增加活性中心的数量,而不是单纯的追求高SBET。向煤焦中引入铁前驱体(硝酸铁或二茂铁),期望可以获得兼具碳和金属催化剂优点的杂化催化剂。首先采用溶液浸渍法在微波辅助KOH活化煤的过程中加入Fe(NO3)3构造适用于CMD过程的掺铁碳。这种方式可以将掺铁碳的制备时间缩短至1小时。同时由于碳基体与铁氧化物间的碳热还原反应,获得掺铁碳催化剂在进行CMD时不需要采用氢气还原。最优催化剂的甲烷转化率在反应进行120 min时依然维持在46%。然后将Fe(NO3)3更换为二茂铁,期望可以省去溶液浸渍过程,进一步简化催化剂的制备流程。将二茂铁与碳前驱体物理混合后,直接在微波条件下加热。结果表明在极短的时间内10~30s,二茂铁就可以裂解释放出铁原子。铁的原生纳米颗粒主要以聚团的形式存在。同时铁颗粒被碳纳米管(CNT)等结构包覆。这对于快速制备CNT来说是有利的,但是难以作为CMD的催化剂。通过对铁颗粒形貌分析,提出CNT快速生长的机制,即铁聚团内颗粒的融并加快了CNT的成核和生长。
郝建秀[6](2020)在《褐煤及其解聚物构建金属催化剂与解聚物金属离子配位分离》文中研究表明褐煤等低阶煤作为重要的碳资源,具有高挥发分、高水含量及低热值等特点,直接作为能源物质利用时存在效率低、污染大等缺点。同时褐煤又含有丰富的天然结构单元,这使其作为非能源物质利用成为可能。因此,探索褐煤高值化非能源转化利用新途径是褐煤利用领域发展的现实需求和必然选择。氧化解聚是实现褐煤清洁高值化利用的潜在途径,但褐煤解聚物组成复杂,如何实现解聚物的有效利用是限制褐煤解聚利用的瓶颈问题。本文根据褐煤及氧化解聚物富含含氧有机酸性组分的特点,利用酸性含氧官能团与金属离子的配位作用,以褐煤或其氧化解聚物为有机配体,提出了褐煤及氧化解聚物不经复杂分离直接构建金属-有机复合催化剂这一利用新思路;在此研究基础上,发现金属离子能够与褐煤氧化解聚物中不同有机酸组分选择性配位结合,提出了褐煤氧化解聚物金属离子介导的有机酸配位分离新路线。本文主要研究工作与结果具体如下:(1)本文首先直接以褐煤为有机配体,利用褐煤中酸性官能团与Zr4+间的配位作用构建锆基催化剂,并将设计的催化剂应用于生物质衍生的羰基分子加氢转化反应中。系统研究了催化剂的制备条件和反应参数对催化剂性能的影响,并对所制备催化剂进行了SEM-EDS、XRD、FTIR、Raman、TG等系列表征。结果表明,所设计的催化剂可以高效地将糠醛选择性转化为糠醇;在优化后的反应条件下,糠醛的转化率93.4%、糠醇收率81.0%、反应选择性86.7%;与同类催化剂相比,所制备催化剂在保持相当性能的情况下,以异丙醇为氢源,反应温度为90℃,时间为6h,条件更为温和。催化剂稳定性结果表明,在催化剂制备前对褐煤进行酸洗脱矿可提高催化剂的重复使用性。该催化剂制备路线也同样适用于褐煤以外的其它中低阶煤(炼焦煤和长焰煤)的利用;底物拓展实验表明,所制备催化剂对不同结构羰基化合物均表现出优异的催化性能,表明催化剂具有广泛的底物适用性。以上结果表明,以低阶煤为原料制备锆基催化剂这一路径是可行的,且具有催化剂效率高、原料成本低、制备工艺简单等优点,有望成为低阶煤清洁高值化利用的潜在途径。(2)为提高所制备催化剂活性组分锆含量和催化剂比表面积,进而提高催化剂性能,本文进一步通过氧化解聚方式对褐煤进行处理,所得到的褐煤氧化解聚产物不经复杂分离直接用于催化剂的构建。首先采用温和的钌离子催化氧化法对褐煤进行解聚,得到富含多种小分子脂肪酸和苯羧酸的解聚产物,利用未加分离的解聚产物与不同金属离子的配位作用,构建不同种类的金属催化剂,包括锆基加氢催化剂、铜基氧化催化剂和铁基光催化催化剂,以考察所提出催化剂构建路线的普适性。结果表明,解聚产物-锆基催化剂对生物质衍生羰基化合物转移加氢反应、解聚产物-铜基催化剂对醇类物质选择性氧化反应以及解聚产物-铁基催化剂对有机染料的光催化降解反应均表现出优异的活性和稳定性,表明褐煤氧化解聚产物不经复杂分离可直接用于构建不同类型的高效催化剂。解聚产物-锆基催化剂表征结果表明,用褐煤解聚产物构建的催化剂的锆含量和催化剂比表面积均高于褐煤原煤-锆催化剂,因此表现出更高的催化效率。进一步分析表明,解聚物中不同有机酸产物对催化剂的贡献不同,部分有机羧酸如均苯三甲酸的贡献大,而苯二酸、脂肪酸和一些高附加值芳香酸如苯六酸等对催化剂活性的贡献较小。以上结果表明,本章提出的用褐煤解聚产物直接构建催化剂的利用思路对复杂的褐煤解聚产物的利用具有重要启示意义,但解聚产物中不同组分对催化剂活性贡献不同,若要进一步发挥解聚产物的高附加值特性,需要对解聚产物进行有效分离利用。(3)为提高褐煤解聚物利用效率、发挥解聚物高附加值优势,本文进一步围绕解聚物分类分离开展了研究,提出了利用金属离子与有机酸的配位作用从解聚物中分离高值有机酸(Valuable Organic Acids,VOAs)的新路线。所提技术路线主要包括金属离子与有机酸选择性结合形成金属离子-有机酸中间体沉淀、中间体沉淀在HCl或Na OH溶液中溶解以及金属离子的回收等过程。结果表明,在实验考察的11种金属离子中,大多数金属离子(Mn+)可以与解聚产物中的有机羧酸(VOAs)选择性配位形成M-VOAs中间体沉淀,将VOAs从水相转移到固体中间体沉淀中,且该中间体沉淀能够溶解在Na OH溶液中,从而将有机酸从沉淀中“释放”至溶液中,同时M n+以M(OH)n形式回收并重复使用。金属离子种类、金属的用量、母液的p H值和配位反应温度等均可对不同有机酸分离产率和选择性进行调节。金属诱导分离法反应温度低(接近室温),且以绿色介质水为溶剂,避免了有毒有机溶剂的使用,具有高效、分离选择性可调控和绿色环保的特性,因此该分离策略在褐煤资源的有效利用和清洁利用方面具有潜在的应用前景。
胡亚平[7](2020)在《CO2与超临界水共气化污泥产轻质燃料关键影响因素研究》文中提出随着城市现代化进程的推进,生活污水和工业废水处理量不断增加,由此产生的城市污泥迅猛增加,这给污泥的处理和处置带来了巨大的挑战。超临界水气化污泥技术是一种高效清洁能源转化技术,它具有能源转化能力强、进料无需干燥、除菌灭毒效果显着和固定重金属等优势,已成为当前研究热点。超临界水气化技术可以在处理污泥的同时产生轻质生物燃料,同时实现污泥减量化、无害化和缓解能源短缺。本论文对超临界水气化污泥工艺参数进行筛选,确定了污泥含水率和反应温度为关键影响因素。实验以超临界水为反应介质,首先通过改变反应温度和污泥含水率,分别考察了生物气和生物油的产率与组成的差异,获得基础对照数据。在不同的温度和含水率条件下,深入研究不同氛围气(CO2/N2)、催化剂种类、催化剂与干污泥的质量比等参数的改变对生物气、生物油和生成规律与机理的影响;最后探讨碳元素的迁移分布,同时对固体残渣作相应分析。研究结果表明,调控反应温度、污泥含水率对气相和液相产物产率的提高有显着的影响,当气化条件为:含水率90%,停留时间40min,反应温度420℃时,固态残渣产率仅为47%,生物气和生物油的产率超过50%。N2氛围下,当含水率90%,停留5min时,污泥气化产气量在440℃达到最大,为372.71 L/kg OM(OM:有机质质量),且氢气产量也达到最高值5.05 mol/kg OM,相同条件CO2氛围下产气量375.49 L/kg OM,比N2气氛下高出1.2%。在N2氛围下,污泥含水率为90%,停留5min,420℃时生物油产率为25.76%,但生物油中的烃类产量达到最大值50.29%,生物油的HHV达到最高值35.41 MJ/kg。尽管温度升高降低了油的产率,但是提高了油的质量。另一方面,CO2增加了生物油的产生,但对生物油的品质影响较小,同时CO2强化了污泥的热解,固体残渣产率降低了1.8%-3.7%,C元素含量下降了14.26%-15.78%。通过计算C元素的分布发现,当CO2气氛下的反应为420℃,污泥含水率为90%时,污泥中的C元素分别向气体和油中迁移了40.35wt.%和43.92wt.%,C元素的回收效率高达84.27wt.%。为了进一步提高生物气的产量和H2的产量,本文研究了不同催化剂对污泥气化的影响,对比分析结果表明,Fe、Fe3O4和Fe2O3三种铁系催化剂产气量排序为:Fe>Fe3O4>Fe2O3>无催化剂,以铁(20wt.%)作为催化剂时产气量达到最高,为519.56 L/kg OM,比无催化剂产气量高232.29 L/kg OM,产气量提高了83.5%,且氢气产量从3.69 mol/kg,提高到8.66 mol/kg。Fe3O4和Fe2O3对产油率提升较大,在无催化剂时氮气氛围下的产油率只有25.02%,而Fe2O3将产油率提高到29.26%,提高了4.24%。Fe与污泥的质量比为30%时,氢气产量从3.3 mol/kg增加到9.2 mol/kg,提高了2.8倍,C元素平衡分析表明,随着Fe催化剂添加量的增加,生物油中的C元素往生物气中转移,这主要因为Fe具有还原催化作用。在催化过程中Fe被氧化成Fe2O3和Fe3O4,变成了+2或+3价,且生成的铁氧化物进一步促进了生物油的气化,提高了生物气的产量。综上所述,温度、含水率和氛围气是影响污泥热解产轻质燃料的关键参数,温度为440℃和含水率为90%时,生物气产量达到最大,温度为420℃和含水率为85%时,生物油产量最高。CO2在重利用的同时提升了生物油的产量,以单质Fe为催化剂的CO2-SCW体系,定向提高了生物气中H2的含量。本文的研究为实现CO2利用和超临界水催化气化污泥提供了新思路。
赵骏[8](2020)在《超精煤制备及其在炼焦中应用基础研究》文中提出我国是一个富煤,贫油、少气的国家,褐煤和烟煤等非炼焦煤资源相对丰富,优质炼焦煤资源极其匮乏。伴随着国民经济的快速发展,我国钢铁工业发展迅猛,规模不断扩大。然而钢铁生产所需要的优质炼焦煤和焦炭的供应越来越紧张,矛盾日益突显。以扩宽炼焦煤资源、节约优质主焦煤为目标,针对利用低阶煤制备炼焦用新型粘结剂以及粘结剂在炼焦中的应用基础展开研究,以期获得高反应性和高反应后强度焦炭,为高炉低燃料比下提高冶炼效率和维持稳定顺行提供原料支撑。本论文首先研究了单一煤粉制备超精煤粘结剂(HPC)的有机溶剂热萃取工艺;为提高煤粉萃取率,探究了低阶煤与生物质协同热萃取制备生物质-煤粉混合型超精煤(BIOC-HPC)的可行性;基于HPC的强粘结性,进行了配加HPC炼焦研究,探究了不同HPC类型对焦炭质量的影响以及作用规律具体包括:(1)从化学成分、形貌特点、碳质结构和显微组分特点等方面分析了原煤与HPC的基础性能异同,探究了低阶煤制备HPC的工艺条件。与原煤相比,溶剂热萃取得到的HPC理化性质变化明显,燃烧性能、高位发热值和粘结性都大幅提高,灰分含量显着降低。研究了煤阶、反应温度、热萃取时间、液固比对HPC萃取率的影响,得到了适宜的反应条件:反应温度为340-360℃,液固比为50 mL/1 g,反应时间为60 min。获得了HPC与原煤在碳质结构、光学组织和元素含量上的变化规律,与原煤相比,HPC的H/C 比提高,O/C比降低,镜质组含量提高,说明溶剂热萃取过程中低阶煤的碳骨架结构发生断裂,HPC中脂肪烃含量增加,有序碳含量降低。(2)利用红外光谱、拉曼光谱、XPS光电子能谱和X射线衍射仪对低阶煤和生物质协同共热萃取制备的BIOC-HPC的理化性能进行了分析。结果表明,生物质种类对BIOC-HPC萃取率有一定的影响,木质素含量高的生物质对煤的萃取具有协同作用,而油脂含量高的生物质对煤的萃取具有拮抗作用。生物质的配加比例对BIOC-HPC萃取率的影响与煤的煤阶有关,对于煤阶高的煤种,提高生物质配比有助于提高BIOC-HPC的萃取率;对于煤阶低的煤种,生物质的配比不宜超过50%,主要原因是过多的添加生物质,会增加溶液中小分子物质的含量,在高温高压作用下自身会发生络合反应生成难萃取的大分子化合物,从而降低了萃取率。通过分析BIOC-HPC碳质结构的变化规律,明晰了生物质对低阶煤萃取的作用机理,为实现低阶煤和生物质的高值化应用提高了理论基础。(3)从BIOC-HPC焦炭(配煤中添加BIOC-HPC炼焦制得的焦炭)的微晶结构、孔结构分布、光学组织等方面分析了生物质添加量、BIOC-HPC添加量对BIOC-HPC焦炭强度的影响规律。结果表明,萃取时生物质的适宜添加比例为20%,继续增加生物质含量,BIOC-HPC的粘结指数下降,制备焦炭的冷态强度降低。生物质的增加会提高BIOC-HPC中氧氮杂环的含量,BIOC-HPC的挥发分含量升高,在碳化过程中孔隙结构发生变化,不均匀度提高,减小了 BIOC-HPC的热塑区间,导致成焦过程中焦炭的劣化;过多的生物质热解,容易产生小分子和还原性氢,使得萃取后的中型分子继续断裂,降低了胶质体含量,BIOC-HPC的粘结性能变差。(4)研究了 BIOC-HPC添加比例对焦炭气化反应以及气化前后焦炭冷热强度的影响。BIOC-HPC可以作为添加剂配煤炼焦,但存在适宜的使用比例。通过分析BIOC-HPC焦炭反应前后碳质结构和强度变化,得到了 BIOC-HPC适宜添加比例为10%-15%。当BIOC-HPC的添加量超过20%时,焦炭的冷热强度都急剧下降。探究了 BIOC-HPC添加比例对焦炭CO2气化反应行为的影响,并对焦炭的气化反应动力学进行研究,发现与RPM模型具有较高的拟合度,计算了不同配比下BIOC-HPC焦炭气化反应动力学参数,发现BIOC-HPC焦炭在气化过程中存在动力学补偿效应。随着BIOC-HPC比例的增加,焦炭的气化反应性提高,说明添加BIOC-HPC可以提高焦炭的气化反应性能。通过探究碳质结构、挥发分含量、比表面积和光学组织对焦炭气化反应性能的影响,发现比表面积和光学组织是决定BIOC-HPC焦炭气化反应性能的主要因素。研究结果将为低阶煤和生物质的绿色、高值化应用提供新的思路。
鲁阳[9](2020)在《准东煤与昌吉油页岩混合燃料热解/燃烧特性及其动力学研究》文中进行了进一步梳理碱金属和碱土金属(Alkali and alkaline earth metals,简称AAEMs)对化石燃料的热转化具有一定的促进作用。油页岩中富含有机质干酪根,其热解产生的液体产物页岩油类似于天然石油,有利于弥补我国石油短缺的困境。但由于昌吉油页岩的灰分较高导致其热解油产率较低,而准东煤中富含AAEMs,因此,利用准东煤中的AAEMs促进油页岩的热解行为具有重要研究价值。此外,当准东煤用于燃烧发电时,AAEMs会挥发至气相或造成灰分的熔融和烧结,而昌吉油页岩/页岩焦中富含Si、Al元素,可作为准东煤燃烧的固碱剂和耐熔剂,以解决由准东煤中AAEMs带来的沾污、结渣和腐蚀问题。进一步,新疆地区由于油页岩的运输成本较高而将其用于当地燃烧发电,然而油页岩较高的灰分阻碍了其燃烧行为,因此,利用准东煤中的AAEMs来提高昌吉油页岩的燃烧性能具有现实意义。综上所述,本文利用准东煤和昌吉油页岩的固有性质,即准东煤富含AAEMs,油页岩富含有机质,无机质中富含Si、Al元素。因此,将二者制成混合燃料,研究二者的共热解和共燃烧特性。通过研究其共热解行为,阐述了热解产物分布及产物特性,揭示了AAEMs对昌吉油页岩热解催化机理及二者共热解的协同效应,以达到增油提气的效果。通过选取油页岩/页岩焦作为准东煤添加剂进行固碱燃烧,研究其固碱率、矿物组分变化、灰熔融特性,灰颗粒的形貌变化及粒度变化,揭示了准东煤与油页岩/页岩焦共燃烧过程AAEMs的迁移规律,以实现抑制AAEMs挥发,提高灰熔点的目标。通过研究二者共燃烧行为,阐述了其燃烧特性的变化规律,提出了AAEMs对昌吉油页岩燃烧催化机理及二者共燃烧的协同效应,以达到降低着火点和燃尽点,提高燃烧性能的目的。最后,进行了动力学分析,建立了混合燃料热解/燃烧过程的机理函数。为准东煤和昌吉油页岩的清洁高效利用提供新途径。本论文所得到的主要结论如下:(1)碱金属与碱土金属催化了昌吉油页岩的热解行为。乙酸钠、乙酸钙和氧化镁均促进了昌吉油页岩的热解,其中乙酸钠催化效果最显着,页岩油产率提高了6.7%,热解气产率提高了5.6%。三种AAEMs均促进了H2和CO2的释放,抑制了C2H4和C2H6的析出。AAEMs促进了油页岩热解过程中H向页岩油的转化,抑制了C的转化,增加了页岩油的H/C比。同时,AAEMs提供了Lewis酸性位,促进了长链脂肪烃裂解,使页岩油轻质化。乙酸钠和氧化镁的存在降低了油页岩热解反应的活化能。乙酸钠和氧化镁的存在使昌吉油页岩的热解活化能降低,而乙酸钙呈相反趋势,Na+和Mg2+可作为极性中心嵌入到干酪根大分子结构中,改变了其中共价键的电子云排布,发生动态诱导效应,并逐渐迁移至C-C键上,促进了C-C键的断裂,而Ca2+的半径较大,嵌入干酪根大分子较困难,则先在干酪根外围提供活性位,并逐渐向分子中心移动,加速了热解反应的进行。随着热解转化率的增加,CJ、CJ+Na、CJ+Mg样品的活化能呈上升趋势,而CJ+Ca样品呈波动趋势。Ca2+在500℃以前是通过增加活性位点的方式促进油页岩热解行为,而500℃以后则是降低了热解反应活化能。负载AAEMs没有改变昌吉油页岩热解的机理函数模型,即均为级数模型,但改变了n值。通过主曲线法求得CJ、CJ+Na、CJ+Ca和CJ+Mg四种油页岩样品热解反应的机理函数分别为f(α)=(1-α)2.1,f(α)=(1-α)3.1,f(α)=(1-α)1.3,f(α)=(1-α)2.4。(2)准东煤与昌吉油页岩共热解存在协同效应。在单独热解过程中,昌吉油页岩以产油为主,而准东煤以产气为主。在二者共热解过程中,混合燃料的热解油和气产率均高于二者单独热解的加权值,当准东煤比例为5%时,其增油效果最佳,混合燃料热解油产率提高了8.20%。准东煤的存在使得混合燃料的热解气中H2、CH4和CO2的浓度高于二者的加权值,表现出促进作用,而C2H4、C2H6和CO的浓度均低于二者的加权值,表现出抑制作用。页岩油的组分中以脂肪烃为主,而准东煤焦油中以芳香烃为主。混合燃料共热解的油产率与原料H/C比的关系为η(wt.%,daf)=19.1935×ω×(H/C)ZD+0.6314×(1-ω)×(H/C)CJ。准东煤的加入使得混合燃料的热解油中短链脂肪烃增加,导致了热解油的轻质化。油页岩与准东煤共热解过程的协同效应发生在455℃以后,且当准东煤比例为10%时,协同指数最高,转化率提高最明显,协同效应最显着。二者共热解反应的活化能低于单独热解反应活化能的加权值,产生了协同效应,协同效应来源于准东煤中AAEMs的催化作用,同时,当准东煤比例为10%时,混合燃料MF2的热解活化能最低。昌吉油页岩、准东煤单独热解及混合燃料共热解的机理函数分别为fCJ(α)=(1-α)2.1,fZD(α)=(1-α)3.1,fMF1(α)=(1-α)4.3,fMF2(α)=(1-α)3.4,fMF3(α)=(1-α)4.0和fMF4(α)=(1-α)4.5。(3)昌吉油页岩/页岩焦有效地缓解了燃用准东煤带来的沾污、结渣和腐蚀等问题。准东煤中钠元素主要以水溶态为主,其含量占总钠的74.36%,而钙元素主要以盐酸溶态和不可溶态的形式存在,二者的含量占总钙的85.61%。准东煤在高温燃烧过程中,所得灰分中有40%-50%的含钠矿物质从原煤挥发至气相,而含钙矿物质的挥发性较低。当准东煤与油页岩/页岩焦共燃烧时,油页岩或页岩焦抑制了准东煤中钠/钙元素的挥发,油页岩/页岩焦的固钠率可达70%-88%,固钙率可达88%-98%,二者在低温下的固钠/钙效果优于高温,且页岩焦的固钠/钙效果略优于油页岩。当油页岩/页岩焦配比由0%增至25%时,在高温燃烧过程中生成了高熔点的蓝晶石和莫来石,其软化温度ST分别升高了79℃和91℃,油页岩及页岩焦对提高准东煤灰熔点具有很好的效果。当油页岩比例为5%时,混合燃料MF1的灰分中各个组分比例处于低温共熔区,使其四个特征熔融温度均降低。(4)认识了准东煤与昌吉油页岩/页岩焦共燃烧过程AAEMs的迁移规律。准东煤中的原生矿物质以方解石、硬石膏和芒硝为主,这些矿物质极易以气态形式挥发释放或生成低温共熔体。掺配油页岩或页岩焦等添加剂以后,当燃烧温度为800℃-1000℃时,混合物的灰分中形成了钠长石、钙长石、钙黄长石和镁黄长石等,而当温度进一步升高至1000℃-1200℃时,高熔点的霞石、透辉石等矿物质进一步生成。准东煤中的AAEMs元素均逐渐迁移至硅铝酸盐相,使得准东煤中的含AAEMs矿物质以固态形式沉积在灰中,抑制了其挥发,有效解决了燃用准东煤AAEMs带来的沾污、腐蚀等问题。准东煤中的原生矿物质以晶粒较小的AAEMs等助熔性矿物质为主,其粒度小于10μm的颗粒占84.31%。当温度达到1150℃时,粒径较小的助熔性矿物质发生严重的烧结和熔融,粒度大于100μm的颗粒占主导地位,形成了较大的团簇型灰渣。当配入油页岩或页岩焦以后,生成了大量的硅铝酸盐、莫来石等粒径较大、熔点较高的耐熔性矿物质,这些矿物质在高温下能保持自身的形状而不发生熔融和烧结。当温度升高至1150℃时,混合燃料MC2和MF2的灰分中大于100μm的颗粒降至5%以下,烧结和结渣情况得到了有效的抑制和缓解。(5)准东煤中的AAEMs均改善了昌吉油页岩的燃烧性能且准东煤与油页岩共燃烧过程存在协同效应。乙酸钠、乙酸钙和氧化镁均提高了昌吉油页岩的燃烧特性,降低了其着火点和燃尽点,其中氧化镁表现出最佳效果。随着氧气浓度是升高,昌吉油页岩的着火点和燃尽点降低,燃烧性能提高,但燃烧反应活化能增加。在相同氧气浓度下,昌吉油页岩在O2/CO2气氛下的燃烧性能均低于O2/N2气氛。昌吉油页岩和不同比例的准东煤混合燃烧过程中均产生了协同效应,该协同效应发生在着火点至550℃之间,且随着准东煤比例的升高,协同效应逐渐增强。昌吉油页岩和准东煤共燃烧过程的协同效应来源于AAEMs的催化作用,AAEMs可以促进混合燃料挥发分的析出,同时还可以充当氧载体,形成AAEM-O2中间体,将更多的氧气输送到颗粒表面,加速燃烧反应的进行。而乙酸钠和乙酸钙的存在降低了昌吉油页岩燃烧反应的活化能,而氧化镁提高了其活化能。乙酸钠在油页岩燃烧全过程和乙酸钙在达到油页岩燃烧失重峰值温度以前主要是通过促进有机质的裂解和挥发分的析出的方式改善其燃烧行为,而乙酸钙在超过油页岩燃烧失重峰值温度以后和氧化镁在油页岩燃烧全过程主要以充当氧载体的方式提高其燃烧行为。负载AAEMs没有改变昌吉油页岩燃烧的机理函数模型,即均为级数模型,但改变了n值。通过主曲线法求得负载AAEMs催化剂油页岩样品的燃烧机理函数分别为fCJ(α)=(1-α)2.4,fCJ+Na(α)=(1-α)3.1,fCJ+Ca(α)=(1-α)3.2,fCJ+Mg(α)=(1-α)3.5。
高志远,祖静茹,程乐明,宋成才,王青,马江山,聂俊国[10](2018)在《泥煤在超临界水中气化实验研究》文中指出采用间歇式超临界水气化装置对泥煤进行气化实验,系统研究了催化剂、反应温度、反应时间对泥煤气化效果的影响。结果表明:四种催化剂均可将煤转化率从79%提高到95%以上,其中以KOH为催化剂时H2和CH4的产率最高,分别达到了422mL/(g daf coal)和184 mL/(g daf coal)。在催化剂存在条件下,温度升高和延长反应时间均可促进H2和CH4的生成。温度650℃时CH4产率是550℃时的2.6倍。当停留时间达到30 min时,H2和CH4的产率分别达到了555 ml/(g daf coal)和212 ml/(g daf coal)。
二、KOH对低阶煤在超临界水中制取富氢气体的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、KOH对低阶煤在超临界水中制取富氢气体的影响(论文提纲范文)
(1)预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
引言 |
1 文献综述 |
1.1 煤热解概述 |
1.1.1 煤的结构模型 |
1.1.2 煤热解反应过程及机理 |
1.1.3 煤热解研究现状 |
1.2 废塑料回收利用概述 |
1.2.1 废塑料的回收 |
1.2.2 PVC脱氯研究现状 |
1.2.3 PVC热解研究现状 |
1.3 煤与PVC共热解研究现状 |
1.4 热解动力学研究 |
1.4.1 基于分子结构的动力学模型 |
1.4.2 基于TG曲线拟合的热解动力学模型 |
1.5 选题依据和研究内容 |
2 实验部分 |
2.1 样品的制备与分析 |
2.2 实验设备及方法 |
2.3 动力学分析方法 |
2.3.1 热解动力学基础 |
2.3.2 等转化率法理论基础和FWO模型 |
2.3.3 动力学实验方法 |
2.4 产物计算与分析 |
2.4.1 热解产物产率计算 |
2.4.2 气体组成分析 |
2.4.3 焦油和半焦分析 |
2.4.4 氯的分析方法 |
3 PVC的预脱氯处理及平朔煤与预脱氯处理PVC共热解动力学研究 |
3.1 PVC的预脱氯处理 |
3.1.1 温度对PVC单独热解产率影响 |
3.1.2 不同温度预脱氯半焦分析 |
3.2 平朔煤与预处理PVC共热解TG和DTG曲线实验值与理论值对比 |
3.3 平朔煤与预处理PVC共热解动力学研究 |
3.4 本章小结 |
4 平朔煤与预脱氯处理PVC共热解特性 |
4.1 温度对平朔煤单独热解影响 |
4.2 平朔煤与预脱氯PVC混合比例对共热解产物产率影响 |
4.2.1 共热解产物产率及协同效应分析 |
4.2.2 气体组分及协同效应分析 |
4.3 平朔煤与预脱氯处理PVC共热解对焦油组分的影响 |
4.3.1 模拟蒸馏组分分析及轻质焦油含量协同效应分析 |
4.3.2 共热解焦油GC/MS分析 |
4.3.3 共热解焦油~1H-NMR和 ~(13)C-NMR分析 |
4.4 平朔煤与预脱氯PVC共热解对半焦性质影响 |
4.4.1 半焦SEM分析 |
4.4.2 半焦FTIR分析 |
4.4.3 半焦拉曼光谱分析 |
4.4.4 半焦氮气吸脱附分析 |
4.5 共热解产物氯含量分析 |
4.5.1 焦油、半焦、水、气体Cl含量 |
4.5.2 氯质量衡算 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(2)煤与秸秆共降解产甲烷的秸秆组分影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 微生物增产煤层气研究现状 |
1.3 秸秆与煤厌氧共降解研究进展 |
1.4 论文研究方法及技术路线 |
1.4.1 论文研究方法及内容 |
1.4.2 技术路线 |
第2章 秸秆原始组分与煤共降解增产生物甲烷实验 |
2.1 实验材料与方法 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 微生物菌群和厌氧培养 |
2.1.3 共降解实验设计 |
2.1.4 气相色谱仪测定气体成分 |
2.1.5 扫描电子显微镜(SEM)分析 |
2.2 结果和讨论 |
2.2.1 秸秆原始组分对煤与秸秆共降解生物甲烷产量的影响 |
2.2.2 共降解对煤表面结构的影响 |
2.2.3 共降解过程中秸秆原始组分与煤的相互作用分析 |
2.3 本章小结 |
第3章 秸秆萃取组分与煤共降解增产生物甲烷实验 |
3.1 实验材料与方法 |
3.1.1 实验样品处理和微生物菌群 |
3.1.2 不同化学试剂/不同时间萃取秸秆 |
3.1.3 共降解实验设计 |
3.1.4 气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)检测 |
3.1.5 傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试 |
3.2 结果与讨论 |
3.2.1 不同试剂萃取秸秆的萃取物有机组成分析 |
3.2.2 乙醇萃取秸秆不同时间萃取物的有机组成分析 |
3.2.3 萃取后秸秆官能团结构变化分析 |
3.2.4 不同有机溶剂萃取对生物甲烷产量的影响 |
3.2.5 萃取时间对共降解生物甲烷产量的影响 |
3.2.6 降解后液相有机物组成分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 秸秆预处理组分与煤共降解增产生物甲烷实验 |
4.1 实验材料与方法 |
4.1.1 实验材料 |
4.1.2 秸秆生物预处理 |
4.1.3 秸秆化学预处理 |
4.1.4 共降解实验设计 |
4.1.5 傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试 |
4.1.6 高通量测序 |
4.2 结果与讨论 |
4.2.1 秸秆预处理液中的有机物组成分析 |
4.2.2 预处理液体产物对煤与秸秆共降解生物甲烷产量的影响 |
4.2.3 有机酸在秸秆与煤共降解过程的重要作用 |
4.2.4 共降解作用下煤官能团结构变化分析 |
4.2.5 共降解对微生物群落结构的影响 |
4.3 秸秆与煤共降解应用模式探讨 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论及展望 |
5.1 研究结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士期间取得的科研成果 |
致谢 |
(3)煤有机地球化学研究进展与展望(论文提纲范文)
0 引言 |
1 煤中有机元素 |
2 煤生物标志化合物 |
3 煤大分子结构 |
4 煤中石墨烯结构 |
5 煤有机组成的不同尺度研究 |
6 煤中孔隙结构 |
7 煤同位素有机地球化学 |
8 煤有机地球化学方法 |
9 煤有机地球化学应用 |
9.1 地质应用 |
9.2 工业应用(液化、焦化、气化与燃烧) |
9.3 环境与生态应用 |
10 问题与展望 |
10.1 存在问题 |
(1)有机元素问题。 |
(2)不同地质时代的煤性质问题。 |
(3)树皮煤科学与工程问题。 |
(4)煤有机地球化学与热工艺性问题。 |
10.2 展望未来 |
(4)煤气化技术在中国:回顾与展望(论文提纲范文)
0 引言 |
1 国外煤气化技术在我国的应用历程 |
1.1 国外煤气化技术的发展 |
1.2 煤气化技术在我国的早期应用 |
1.3 新中国建立初期煤气化技术的应用与发展 |
1.4 改革开放后煤气化技术的引进及应用 |
1.4.1 固定床气化技术的引进及应用 |
1.4.2 流化床气化技术的引进及应用 |
1.4.3 气流床气化技术的引进及应用 |
2 国内煤气化技术的自主研发和应用进展 |
2.1 改革开放前煤气化技术的研究开发 |
2.1.1 固定床气化技术 |
2.1.2 K-T炉常压粉煤气化技术 |
2.1.3 水煤浆气化技术 |
2.1.4 常压旋流式粉煤气化炉 |
2.1.5 空气-粉煤熔渣池气化 |
2.1.6 流化床气化技术 |
2.2 改革开放以来自主煤气化技术的研发及应用 |
2.2.1 固定床气化技术的研究及应用 |
2.2.2 流化床气化技术的研究及应用 |
2.2.3 气流床气化技术的研究及应用 |
2.2.4 其他气化技术的研究开发及工程示范 |
2.2.5 国家科技计划的支持 |
3 结语与展望 |
3.1 结语 |
3.2 展望 |
(5)准东煤微波热解并向功能性碳材料转化的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号及略缩语表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 微波加热在煤热解领域的应用 |
1.2.1 煤的微波加热原理 |
1.2.2 煤的微波温升特性 |
1.2.3 煤微波热解对热解产物的优化 |
1.3 煤热解过程的分子动力学模拟 |
1.3.1 分子动力学模拟原理 |
1.3.2 ReaxFF反应力场简介 |
1.3.3 基于ReaxFF力场探究煤热解过程 |
1.4 煤基甲烷催化裂解(CMD)催化剂 |
1.4.1 煤基碳催化剂的制备 |
1.4.2 煤基金属碳杂化催化剂的制备 |
1.4.3 微波加热制备活性炭 |
1.4.4 催化剂表面结构对CMD性能的影响 |
1.4.5 碳催化剂表面活性的来源 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 微波加热下准东煤的温升及理化特性演变 |
2.1 引言 |
2.2 研究思路及方法 |
2.2.1 研究思路 |
2.2.2 研究方法 |
2.3 微波热解过程中准东煤碳微晶结构演变对其温升的影响 |
2.3.1 准东原煤热解特征温度 |
2.3.2 微波加热下准东原煤及吸波剂的升温特性 |
2.3.3 煤-吸波剂混合物的温升特性 |
2.3.4 热解半焦的微波吸收能力 |
2.4 微波和常规热解焦理化特性对比 |
2.4.1 常规焦的制备 |
2.4.2 工业分析和元素分析 |
2.4.3 红外光谱的曲线拟合 |
2.4.4 XRD表征 |
2.4.5 N_2吸附表征 |
2.4.6 燃烧性能测试 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于ReaxFF MD方法微波煤热解非热效应分析 |
3.1 引言 |
3.2 研究思路及方法 |
3.2.1 研究思路 |
3.2.2 研究方法 |
3.3 原煤3D体系模型的构建与优化 |
3.4 ReaxFF MD模拟参数 |
3.5 ReaxFF MD模拟方法 |
3.6 模拟结果的合理性验证 |
3.7 模拟结果与讨论 |
3.7.1 微波源振幅参数的影响 |
3.7.2 热解产物分布 |
3.7.3 主要气体产物的演化 |
3.7.4 热解过程中主要元素的迁移 |
3.8 本章小结 |
第4章 微波辅助氢氧化钾活化准东煤快速制备活性炭 |
4.1 引言 |
4.2 研究思路及方法 |
4.2.1 研究思路 |
4.2.2 研究方法 |
4.3 煤基活性炭的制备 |
4.3.1 微波加热下煤-氢氧化钾混合物的温升特性 |
4.3.2 活性炭的孔隙结构特征 |
4.4 甲烷裂解活性测试 |
4.5 本章小结 |
第5章 微波辅助制备掺铁碳材料特性 |
5.1 引言 |
5.2 研究内容及方法 |
5.2.1 研究内容 |
5.2.2 研究方法 |
5.3 硝酸铁为铁源制备掺铁碳 |
5.3.1 硝酸铁-原煤混合物的温升特性 |
5.3.2 热解温度对掺铁碳CMD过程的影响 |
5.3.3 掺铁量及催化反应温度对催化剂性能的影响 |
5.4 二茂铁为铁源制备掺铁碳 |
5.4.1 微波等离子体辅助二茂铁裂解 |
5.4.2 二茂铁裂解产物的SEM表征 |
5.4.3 铁颗粒聚团 |
5.4.4 铁颗粒聚团对碳纳米管生长的影响 |
5.4.5 离散铁颗粒 |
5.4.6 铁颗粒聚团上碳纳米管的成核生长机制 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)褐煤及其解聚物构建金属催化剂与解聚物金属离子配位分离(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 褐煤非能源利用方式简介 |
1.3 褐煤解聚方法研究进展 |
1.3.1 低温萃取 |
1.3.2 高温热溶解 |
1.3.3 微生物降解 |
1.3.4 氧化解聚 |
1.4 褐煤解聚产物利用现状 |
1.4.1 解聚产物组成分析 |
1.4.2 现有解聚产物利用途径 |
1.5 褐煤解聚产物分离研究进展 |
1.5.1 离心或过滤 |
1.5.2 溶剂萃取 |
1.5.3 柱层析(色谱)分离法 |
1.5.4 低共熔溶剂法 |
1.5.5 抗溶剂法 |
1.6 褐煤及解聚物利用存在问题与选题依据 |
1.7 本文研究内容与思路 |
1.8 研究意义与创新点 |
第二章 褐煤原煤构建锆基催化剂 |
2.1 实验部分 |
2.1.1 实验试剂及仪器 |
2.1.2 催化剂制备 |
2.1.3 催化剂表征 |
2.1.4 转移加氢反应 |
2.1.5 催化剂稳定性和异质性实验 |
2.2 结果与讨论 |
2.2.1 催化剂筛选 |
2.2.2 催化剂结构表征 |
2.2.3 催化剂用量对活性的影响 |
2.2.4 反应温度对催化剂活性的影响 |
2.2.5 反应时间对催化剂活性的影响 |
2.2.6 加氢催化剂性能对比 |
2.2.7 催化剂稳定性 |
2.2.8 底物普适性及煤种适用性 |
2.2.9 催化机理分析 |
2.3 小结 |
第三章 褐煤解聚产物构建金属催化剂 |
3.1 实验部分 |
3.1.1 实验试剂 |
3.1.2 褐煤钌离子催化氧化解聚 |
3.1.3 锆基解聚产物催化剂制备及催化糠醛加氢反应 |
3.1.4 其它金属基解聚产物催化剂制备及催化相应反应 |
3.1.5 解聚产物中不同组分锆基和铜基催化剂制备 |
3.2 褐煤解聚物构建锆基加氢催化剂结果与讨论 |
3.2.1 催化剂筛选 |
3.2.2 氧化解聚产物表征 |
3.2.3 催化剂结构表征 |
3.2.4 催化剂用量对活性的影响 |
3.2.5 反应温度对催化剂活性的影响 |
3.2.6 反应时间对催化剂活性的影响 |
3.2.7 催化剂稳定性 |
3.2.8 底物拓展 |
3.2.9 解聚产物锆基催化剂与原煤锆基催化剂比较 |
3.3 褐煤解聚物构建其它类型催化剂结果与讨论 |
3.3.1 褐煤解聚物构建铜基氧化催化剂 |
3.3.2 褐煤解聚物构建铁基光催化催化剂 |
3.4 解聚物组分结构对催化剂性能影响及解聚物利用率分析 |
3.4.1 组分结构对催化剂性能影响 |
3.4.2 解聚物组分利用率分析 |
3.5 小结 |
第四章 褐煤氧化解聚产物金属离子配位分离有机酸 |
4.1 实验部分 |
4.1.1 实验试剂与设备 |
4.1.2 解聚物模拟母液制备及分析方法建立 |
4.1.3 解聚物真实母液制备 |
4.1.4 分离操作步骤 |
4.2 模拟母液体系分离结果与讨论 |
4.2.1 金属离子种类对模拟母液分离的影响 |
4.2.2 金属离子用量对模拟母液分离的影响 |
4.2.3 配位反应温度对模拟母液分离的影响 |
4.2.4 母液pH对模拟母液分离的影响 |
4.3 真实母液体系分离结果与讨论 |
4.3.1 金属离子种类对真实母液分离的影响 |
4.3.2 其它条件对真实体系分离的影响 |
4.3.3 分离中间体的结构表征 |
4.3.4 金属离子回收利用 |
4.4 小结 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
附录A 模拟体系分离HPLC附图 |
附录B 真实体系分离HPLC附图 |
攻读学位期间研究成果 |
个人简介 |
(7)CO2与超临界水共气化污泥产轻质燃料关键影响因素研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超临界水气化技术简介 |
1.1.1 超临界水的特性 |
1.1.2 超临界水的作用 |
1.1.3 超临界水气化技术及其研究现状 |
1.2 超临界水气化污泥影响因素研究概述 |
1.2.1 污泥性质 |
1.2.2 工艺操作参数 |
1.2.3 超临界水气化设备材质 |
1.2.4 氛围气 |
1.3 超临界水催化气化反应研究进展 |
1.3.1 强碱或强碱弱酸盐催化剂 |
1.3.2 金属或金属氧化物催化剂 |
1.3.3 活性炭和矿石类催化剂 |
1.4 研究内容与研究目的 |
1.4.1 研究背景 |
1.4.2 研究目的与意义 |
1.4.3 研究内容 |
1.4.4 创新点 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验装置 |
2.1.1 实验装置图 |
2.1.2 实验路线流程图 |
2.1.3 实验步骤 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 主要实验试剂 |
2.2.2 主要实验仪器 |
2.3 实验污泥特性 |
2.4 实验分析方法 |
2.4.1 气态产物分析方法 |
2.4.2 液态产物分析方法 |
2.4.3 固态产物分析方法 |
第3章 超临界水作用下CO_2与污泥共气化关键因素研究 |
3.1 二氧化碳/氮气对比研究 |
3.1.1 关键操作参数筛选 |
3.1.2 实验设计与产物质量核算 |
3.1.3 含水率变化条件下三态产物分布 |
3.1.4 温度变化条件下三态产物分布 |
3.2 CO_2/N_2气氛下产物分析 |
3.2.1 生物气 |
3.2.2 生物油 |
3.2.3 水相 |
3.2.4 固体残渣 |
3.3 能量回收与C元素迁移 |
3.3.1 轻质能源能量回收分析 |
3.3.2 C元素分布及转移规律 |
3.3.3 CO_2在C元素迁移中的作用 |
3.4 小结 |
第4章 铁和铁氧化物催化SCWG污泥 |
4.1 铁和铁氧化物催化剂对产物分布及组成的影响 |
4.1.1 生物气的提质 |
4.1.2 液态生物油的优化 |
4.1.3 污泥的深度热解 |
4.1.4 C元素的迁移转化 |
4.2 不同Fe单质添加量催化条件下产物分布与元素迁移转化 |
4.2.1 关键产物分布与组成 |
4.2.2 C元素迁移规律 |
4.2.3 Fe在 SCWG中的变化 |
4.3 小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
学位论文的学术评语 |
答辩委员会决议书 |
附录 |
致谢 |
攻读硕士学位期间的研究成果 |
(8)超精煤制备及其在炼焦中应用基础研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 引言 |
2 文献综述 |
2.1 低阶煤资源状况及性质 |
2.1.1 我国能源应用现状 |
2.1.2 我国低阶煤资源状况 |
2.1.3 我国低阶煤的煤质特征 |
2.2 低阶煤作为能源的重要性 |
2.3 低阶煤溶剂萃取技术的研究现状 |
2.3.1 极性溶剂萃取制备超精煤 |
2.3.2 非极性溶剂萃取制备超精煤 |
2.3.3 混合溶剂萃取制备超精煤 |
2.3.4 温度对萃取率的影响 |
2.3.5 压力对萃取率的影响 |
2.3.6 煤粉粒径对萃取率的影响 |
2.3.7 煤粉理化性质对萃取率的影响 |
2.4 生物质与低阶煤联合萃取的协同作用 |
2.5 超精煤的应用 |
2.5.1 超精煤在化学链燃烧技术中的应用 |
2.5.2 超精煤催化气化制备合成气 |
2.5.3 超精煤作为粘结剂配煤炼焦 |
2.5.4 超精煤在碳阳极材料中的应用 |
2.5.5 超精煤在燃料电池中的应用 |
2.5.6 超精煤在水煤浆中的应用 |
2.6 超精煤的经济可行性 |
2.7 研究内容与方法 |
2.7.1 课题的提出和意义 |
2.7.2 主要研究内容 |
3 超精煤(HPC)的制备及其理化性质研究 |
3.1 实验原料 |
3.2 实验设备及方法 |
3.2.1 超精煤萃取装置 |
3.2.2 超精煤萃取工艺 |
3.2.3 超精煤表征方法 |
3.3 低阶煤的基础性能研究 |
3.3.1 煤成分分析 |
3.3.2 煤的表观形貌分析 |
3.4 N-甲基吡咯烷酮(NMP)单独热萃取四种低阶煤 |
3.4.1 煤岩组分分析 |
3.4.2 煤种对萃取率和灰分的影响 |
3.4.3 温度对萃取率和灰分的影响 |
3.4.4 液固比对萃取率和灰分的影响 |
3.4.5 萃取时间对萃取率和灰分的影响 |
3.5 超精煤的理化性能 |
3.5.1 超精煤的工业分析及元素分析 |
3.5.2 超精煤的热重分析 |
3.5.3 超精煤的红外光谱分析 |
3.5.4 超精煤的显微组分及煤岩组成 |
3.5.5 超精煤的燃烧特性分析 |
3.5.6 超精煤粘结性能分析 |
3.6 本章小结 |
4 生物质与低阶煤协同共萃取研究 |
4.1 实验生物质原料选择 |
4.2 检测分析方法 |
4.3 N-甲基吡咯烷酮(NMP)单独热萃取生物质和低阶煤研究 |
4.3.1 生物质与煤粉的单独萃取率 |
4.3.2 生物质与煤粉单独萃取物表征 |
4.4 N-甲基吡咯烷酮(NMP)协同热萃取生物质和低阶煤 |
4.4.1 协同萃取的萃取率变化 |
4.4.2 协同萃取超精煤的工业分析及元素分析 |
4.4.3 协同萃取超精煤的红外光谱分析 |
4.4.4 协同萃取超精煤的碳质结构分析 |
4.5 生物质与低阶煤共萃取反应机理的探讨 |
4.6 本章小结 |
5 添加煤/生物质协同萃取超精煤(BIOC-HPC)对焦炭强度影响研究 |
5.1 实验原料 |
5.2 实验设备与方法 |
5.2.1 炼焦装置介绍 |
5.2.2 BIOC-HPC焦炭制备工艺 |
5.2.3 焦炭强度表征方法 |
5.3 生物质添加量对BIOC-HPC焦炭冷强度的影响 |
5.3.1 生物质添加量对BIOC-HPC焦炭转鼓强度的影响 |
5.3.2 生物质添加量对BIOC-HPC焦炭抗压强度的影响 |
5.3.3 孔隙结构对焦炭冷强度的影响 |
5.3.4 BIOC-HPC碳结构对焦炭强度的影响 |
5.3.5 BIOC-HPC热解特性对焦炭强度的影响 |
5.3.6 BIOC-HPC的粘结机理 |
5.4 BIOC-HPC添加比例对焦炭冷强度的影响 |
5.4.1 配煤试验方案及对焦炭成分影响 |
5.4.2 BIOC-HPC添加比例对焦炭表观形貌的影响 |
5.4.3 BIOC-HPC添加比例对焦炭抗压强度的影响 |
5.4.4 BIOC-HPC添加比例对焦炭转鼓强度的影响 |
5.4.5 BIOC-HPC焦炭光学组织与焦炭冷强度关系 |
5.4.6 BIOC-HPC焦炭孔隙结构与焦炭冷强度关系 |
5.4.7 BIOC-HPC焦炭碳结构与焦炭强度关系 |
5.4.8 BIOC-HPC对焦炭冷强度的作用机理 |
5.5 本章小结 |
6 添加BIOC-HPC炼制焦炭的反应性研究 |
6.1 实验原料 |
6.2 实验设备与方法 |
6.3 BIOC-HPC添加比例对焦炭热态性能的影响 |
6.3.1 BIOC-HPC添加比例对焦炭气化率的影响 |
6.3.2 BIOC-HPC添加比例对焦炭反应后强度的影响 |
6.3.3 BIOC-HPC添加比例对焦炭反应后表观形貌的影响 |
6.3.4 BIOC-HPC焦炭碳结构与强度的关系 |
6.4 配加BIOC-HPC炼制焦炭的CO_2气化反应性研究 |
6.4.1 常用气固反应模型 |
6.4.2 BIOC-HPC焦炭的表观形貌 |
6.4.3 BIOC-HPC焦炭气化动力学研究 |
6.4.4 配加BIOC-HPC炼制焦炭的气化动力学 |
6.4.5 配加BIOC-HPC炼制焦炭反应后强度的劣化机理 |
6.5 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
作者简历及在学研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)准东煤与昌吉油页岩混合燃料热解/燃烧特性及其动力学研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 准东煤热解/燃烧过程AAEMs的迁移及作用机理 |
1.1.1 准东煤的结构及煤质特征 |
1.1.2 准东煤中AAEMs的释放行为及迁移过程 |
1.1.3 准东煤中AAEMs挥发的控制方法 |
1.1.4 准东煤灰的熔融特性 |
1.1.5 准东煤中AAEMs对其热解行为的影响 |
1.2 油页岩热解/燃烧特性及机理研究 |
1.2.1 油页岩的组成及转化方式 |
1.2.2 油页岩热解机理 |
1.2.3 油页岩热解影响因素 |
1.2.4 油页岩燃烧特性研究 |
1.3 准东煤与油页岩共热解/燃烧特性研究 |
1.3.1 准东煤与油页岩共热解特性 |
1.3.2 准东煤与油页岩共燃烧特性 |
1.4 燃料热解/燃烧动力学 |
1.4.1 动力学分析基础 |
1.4.2 动力学分析方法 |
1.5 本文研究内容及技术路线 |
第二章 实验原料、仪器及方法 |
2.1 实验原料 |
2.1.1 实验用原料 |
2.1.2 实验用化学试剂 |
2.2 实验设备 |
2.2.1 固定床热解实验装置 |
2.2.2 固定床燃烧实验装置 |
2.2.3 催化燃烧实验装置 |
2.3 表征方法 |
2.3.1 热重分析(TG) |
2.3.2 气相色谱(GC) |
2.3.3 气相色谱-质谱(GC-MS) |
2.3.4 傅里叶红外光谱仪(FTIR) |
2.3.5 元素分析仪 |
2.3.6 电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES) |
2.3.7 灰熔点测定仪 |
2.3.8 X射线衍射(XRD) |
2.3.9 扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS) |
2.3.10 激光粒度仪 |
第三章 昌吉油页岩催化热解产物特性及其动力学 |
3.1 引言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 样品准备 |
3.2.2 热解实验 |
3.2.3 表征方法 |
3.2.4 动力学分析 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 油页岩负载催化剂的热重分析 |
3.3.2 热解温度对油页岩热解产物分布的影响 |
3.3.3 催化剂对油页岩热解产物分布的影响 |
3.3.4 油页岩催化热解产物特性 |
3.3.5 油页岩催化热解动力学分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 准东煤与昌吉油页岩共热解产物特性及其动力学 |
4.1 引言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 样品准备 |
4.2.2 热解实验 |
4.2.3 表征方法 |
4.2.4 协同性分析 |
4.2.5 动力学分析 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 准东煤和油页岩的热重分析 |
4.3.2 准东煤配比对油页岩热解产物分布的影响 |
4.3.3 准东煤与油页岩共热解产物变化规律 |
4.3.4 准东煤与油页岩共热解协同性分析 |
4.3.5 准东煤与油页岩共热解动力学分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 昌吉油页岩/页岩焦与准东煤共燃烧过程AAEMs的迁移规律 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 实验原料 |
5.2.2 固定床燃烧实验 |
5.2.3 表征方法 |
5.2.4 固钠/钙率的计算 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 准东煤中AAEMs的赋存形态 |
5.3.2 温度和油页岩/页岩焦配比对固钠/钙率的影响 |
5.3.3 温度和油页岩/页岩焦配比对灰熔点的影响 |
5.3.4 准东煤和油页岩/页岩焦共燃烧过程AAEMs的迁移规律 |
5.3.5 准东煤与油页岩/页岩焦共燃烧过程灰形貌变化 |
5.3.6 准东煤与油页岩/页岩焦共燃烧过程灰粒度变化 |
5.4 本章小结 |
第六章 昌吉油页岩催化燃烧特性及其动力学 |
6.1 前言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 样品准备 |
6.2.2 TGA实验 |
6.2.3 燃烧特性参数 |
6.2.4 协同性分析 |
6.2.5 动力学分析 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 油页岩和准东煤单独燃烧过程 |
6.3.2 催化剂对油页岩燃烧特性的影响 |
6.3.3 升温速率对油页岩燃烧特性的影响 |
6.3.4 气氛对油页岩燃烧特性的影响 |
6.3.5 油页岩催化燃烧机理分析 |
6.3.6 准东煤与油页岩共燃烧协同性分析 |
6.3.7 油页岩催化燃烧动力学分析 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与建议 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 建议与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间的主要成果 |
致谢 |
(10)泥煤在超临界水中气化实验研究(论文提纲范文)
1 实验 |
1.1 样品与试剂 |
1.2 反应装置及试验方法 |
2 结果与讨论 |
2.1 催化剂对气化的影响 |
2.2 反应时间对气化的影响 |
2.3 反应温度对气化的影响 |
3 结论 |
四、KOH对低阶煤在超临界水中制取富氢气体的影响(论文参考文献)
- [1]预脱氯处理PVC残渣和平朔煤共热解行为研究[D]. 张康莹. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]煤与秸秆共降解产甲烷的秸秆组分影响研究[D]. 成雅彤. 太原理工大学, 2021(01)
- [3]煤有机地球化学研究进展与展望[J]. 唐跃刚,王绍清,郭鑫,李瑞青,林雨涵. 矿物岩石地球化学通报, 2021(03)
- [4]煤气化技术在中国:回顾与展望[J]. 王辅臣. 洁净煤技术, 2021(01)
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