煤化工水处理污泥对准东次烟煤热解和燃烧及气化性能的影响 被引量：1

1

作者 刘竞杰 马亚亚 +5 位作者 张书培 杨晓勤 莫文龙 任铁真 魏贤勇 樊星 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期89-103,共15页

解析煤化工水处理污泥(YS)的组成结构、微观形貌及官能团种类,探究不同实验气氛下其对准东次烟煤(ZSBC)热反应性能的影响,对于合理处置煤化工水处理污泥并实现其资源化利用具有较大现实意义。以ZSBC、YS和Y_(1)Z_(9)(YS与ZSBC按质量比为... 解析煤化工水处理污泥(YS)的组成结构、微观形貌及官能团种类,探究不同实验气氛下其对准东次烟煤(ZSBC)热反应性能的影响,对于合理处置煤化工水处理污泥并实现其资源化利用具有较大现实意义。以ZSBC、YS和Y_(1)Z_(9)(YS与ZSBC按质量比为1∶9混合得到的样品)为研究对象,通过改变热量实验的气体氛围,研究不同反应气氛下YS对ZSBC热反应性能的影响。结果表明:ZSBC较YS富含固定碳和挥发分,而YS中的灰分含量较高且主要组成为含P,Ca和Fe等元素的化合物;YS的官能团种类较ZSBC的官能团种类更加丰富,且YS中主要为脂肪族化合物,而ZSBC中含有大量的芳香族化合物;惰性气氛下,YS的掺杂可以降低快速热解阶段(405℃~485℃)ZSBC活化能并增加指前因子,加快了Y_(1)Z_(9)在405℃~485℃温度段的反应进程;在氧化性气氛下,YS的掺杂可使ZSBC的着火点从475℃下降到443℃,综合燃烧特性指数(S)、燃烧稳定性指数(D)以及燃烧特性因子(A_(c))都得到增加;YS的掺杂可以降低380℃~550℃温度段ZSBC活化能并增加指前因子,促进Y_(1)Z_(9)在此温度段的燃烧反应;在二氧化碳气氛下,Y_(1)Z_(9)的平均初始反应性指数(R_(i))、反应性指数(R_(f))和平均终止反应指数(R_(s))均低于ZSBC的相应参数,表明YS的掺杂会延缓ZSBC的气化反应进程。 展开更多

关键词 水处理污泥 准东次烟煤 热解 燃烧 Coats-Redfern模型

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煤气化灰渣分选技术与资源化利用研究进展 被引量：1

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作者 张迎霜 冯俊 +8 位作者 莫文龙 郭皓 赵雨薇 赵子涛 张书培 符剑刚 杨志强 魏东 黄朝峰 《金属矿山》 北大核心 2025年第1期97-105,共9页

气化灰渣是煤气化转化过程产生的主要副产物,特征分析、炭灰分离和资源化利用是降低其环境危害性、提高煤炭资源利用率的有效途径。论文系统阐释了煤炭气化灰渣的孔隙结构、表面形貌、矿物组成等特征,这有助于根据物化性质设计资源化利... 气化灰渣是煤气化转化过程产生的主要副产物,特征分析、炭灰分离和资源化利用是降低其环境危害性、提高煤炭资源利用率的有效途径。论文系统阐释了煤炭气化灰渣的孔隙结构、表面形貌、矿物组成等特征,这有助于根据物化性质设计资源化利用方案;深入分析了气化灰渣的分级、重选、电选、浮选、化学分选等分离技术,多技术联用可提高炭、灰分选效率;全面综述了气化灰渣的资源化利用途径,硅碳复合材料逐步成为气化灰渣大规模资源化的趋势。研究为促进气化灰渣的循环利用起到支撑作用。 展开更多

关键词 气化灰渣 资源化 炭灰分离 分选技术

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采用智能进化算法的管壳式换热器详细设计

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作者 李海东 张奇琪 +4 位作者 杨路 AKRAM Naeem 常承林 莫文龙 申威峰 《化工学报》 北大核心 2025年第1期241-255,共15页

管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将... 管壳式换热器是石油、化工等过程工业中应用最广泛的热量回收设备,其数学模型通常是十分复杂的非线性优化问题,现有的商业求解器和优化算法存在运算时间长、收敛困难、易陷入局部最优等难题。针对这些难题,参考管壳式换热器制造标准,将换热器内构件尺寸定义成离散变量,分别以最小化换热面积、年度总费用、环境影响因子及最大化传热效率为目标函数,建立管壳式换热器详细设计的混合整数非线性规划模型。同时,对传统智能进化算法包括遗传算法、粒子群算法及模拟退火算法进行改进,使得换热器设计变量能够在一系列离散值中自由选择,不需要对优化结果进行人工圆整处理。案例测试结果表明,改进的智能进化算法能在1.0 s内得到最优设计方案,相对于全局求解器,优化时间节约99%以上,提高了优化求解效率;相对于局部求解器,改进的智能进化算法能够获取全局最优解,换热面积节约15.4%~56.6%,年度总费用节约15.8%~77.8%,保证设计质量。通过多目标优化在不同目标函数之间进行权衡,通过灵敏度分析展示了不同设计变量对目标函数的影响趋势。 展开更多

关键词 传热 管壳式换热器 优化设计 智能进化算法 多目标优化

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煤气化细渣基多功能性碳硅复合材料的气体储存与捕集性能研究

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作者 苏思飞 王超 +3 位作者 程星星 杨晓勤 张书培 崔波 《煤炭转化》 北大核心 2025年第4期1-13,共13页

煤气化细渣的高值利用对煤基固废的消纳至关重要。以煤气化细渣为原料,通过水热处理和化学活化协同处理,成功制备了一种碳硅复合材料。此外,通过正交水热实验研究了煤气化细渣的成孔机理,在HCl浓度(溶质HCl的质量分数)为20%、水热温度为... 煤气化细渣的高值利用对煤基固废的消纳至关重要。以煤气化细渣为原料,通过水热处理和化学活化协同处理,成功制备了一种碳硅复合材料。此外,通过正交水热实验研究了煤气化细渣的成孔机理,在HCl浓度(溶质HCl的质量分数)为20%、水热温度为100℃、水热时间为100 min以及固液比1∶20的工况下得到的样品具有较高的比表面积(470.98 m^(2)/g)和孔体积(0.785 cm^(3)/g)。水热处理可有效地去除细渣中的金属氧化物和部分Si O_(2),使被堵塞的孔隙暴露出来。再通过KOH的活化处理,打开残炭的孔隙结构,最佳活化比下的KFSA-2具有623.18 m^(2)/g的比表面积和1.105 cm^(3)/g的孔体积。在没有经过脱附处理的情况下,KFSA-2室温下具有0.25%的储氢量、5.92 mmol/g的碳捕集量以及160.12 mg/g邻二甲苯和212.3 mg/g邻二氯苯的VOCs吸附量,这些结果说明KFSA-2是一种多功能型碳硅复合材料,可应用于储氢、碳捕集和VOCs治理领域。 展开更多

关键词 煤气化细渣 碳硅复合材料 储氢 碳捕集 VOCs吸附

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五彩湾次烟煤醇解可溶物的组成特征与不溶物的快速热解产物分布 被引量：1

5

作者 焦锟鹏 赵子涛 +8 位作者 犹成裔 莫文龙 郭凤娇 杨晓勤 张书培 郭佳 魏贤勇 樊星 AKRAM Naeem 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2449-2462,共14页

以异丙醇为溶剂在300℃对五彩湾次烟煤(WSBC)进行醇解,得到可溶物(SP)与不溶物(ISP)。GC/MS分析表明,SP中芳烃含量占比最大,质量分数为27.9%;其次是酚类化合物,说明含苯环的化合物在异丙醇醇解时更容易被提取。红外光谱表明,在脂肪族和... 以异丙醇为溶剂在300℃对五彩湾次烟煤(WSBC)进行醇解,得到可溶物(SP)与不溶物(ISP)。GC/MS分析表明,SP中芳烃含量占比最大,质量分数为27.9%;其次是酚类化合物,说明含苯环的化合物在异丙醇醇解时更容易被提取。红外光谱表明,在脂肪族和芳香族区域ISP的吸收峰强度相对于原煤都有明显的升高,说明醇解过程破坏了煤的大分子结构,通过断键和醇解反应产生新的官能团。从TG-DTG曲线可以看出,原煤失重率比ISP大,两者在400~500℃温度段内出现的第二个失重速率峰,其中WSBC在450℃失重速率达到最大,而ISP最大失重速率所对应温度向右移动(480℃),两样品在第二个失重峰温度区间内的热解反应最为剧烈,归属于有机质的热裂解和大量挥发。Py-GC/MS结果表明,WSBC与ISP在450℃热解产物中可检测的化合物均以脂肪烃和含氧化合物为主,醇解使含氧化合物明显下降,但是对ISP中含氮类化合物脱除不明显。 展开更多

关键词 次烟煤 醇解 组成与结构特征 快速热解 气相色谱/质谱

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耦合有机朗肯循环的换热网络全局优化

6

作者 杨路 AKRAM Naeem +2 位作者 常承林 莫文龙 申威峰 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期668-677,共10页

针对换热网络与有机朗肯循环耦合集成优化问题,建立了严谨的混合整数非线性规划(MINLP)模型。同时,通过添加与物流匹配的关键约束,剔除掉重复性的网络结构,开发了一种新型的枚举算法,将复杂的MINLP模型分解为混合整数线性规划(MILP)和... 针对换热网络与有机朗肯循环耦合集成优化问题,建立了严谨的混合整数非线性规划(MINLP)模型。同时,通过添加与物流匹配的关键约束,剔除掉重复性的网络结构,开发了一种新型的枚举算法,将复杂的MINLP模型分解为混合整数线性规划(MILP)和非线性规划(NLP)两个子模型。迭代运行MILP模型,枚举出所有可行的网络结构;再利用全局求解器BARON优化每一个网络结构所对应的NLP模型,求得固定结构的年度总费用;最后对比所有网络结构的年度总费用,筛选出全局最优的设计方案。案例分析结果表明,该算法仅需16 s就能收敛至全局最优解,与文献相比,年度总费用降低33.4%,且所提出的网络结构约束能使重复性的网络结构数量减少81.25%,从而提高算法的优化求解效率。 展开更多

关键词 换热网络 全局优化 能量回收 超结构 混合整数非线性规划

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准东煤掺混焦炭燃烧特性研究 被引量：4

7

作者 魏博 文彪 +3 位作者 谭厚章 王昭 赵亚涛 李广林 《热力发电》 CAS 北大核心 2017年第6期51-55,共5页

目前,新疆准东地区煤化工产业发展较快但产业链并不完善,导致煤化工过程剩余的大量焦炭不能得到有效的综合利用。本文采用热重分析研究了粒径对准东煤、焦炭的燃烧特性及焦炭掺入准东煤后混合煤样的燃烧特性影响。结果表明:混合煤样着... 目前,新疆准东地区煤化工产业发展较快但产业链并不完善,导致煤化工过程剩余的大量焦炭不能得到有效的综合利用。本文采用热重分析研究了粒径对准东煤、焦炭的燃烧特性及焦炭掺入准东煤后混合煤样的燃烧特性影响。结果表明:混合煤样着火特性与准东煤基本一致,但其燃尽点随着掺混比例增加向后推移;混合煤样的着火温度比各粒径下的焦炭颗粒提前近100℃左右;当焦炭颗粒粒径大于150μm时,混合煤样的燃烧特性随着掺烧比例增加线性变差。建议焦炭颗粒与准东煤掺烧时,焦炭粒径应尽可能小,且在实际应用中应在下区燃烧器中掺配,以降低火焰中心的高度,增加焦炭的燃烧时间。 展开更多

关键词 准东煤 焦炭 掺混 燃烧特性 热重分析 粒径

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循环流化床煤气化炉灰渣的组成结构特征与热转化性能 被引量：6

8

作者 胡小波 杨晓勤 +4 位作者 莫文龙 张书培 高吉 魏贤勇 樊星 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1361-1370,共10页

通过工业分析、元素分析和傅里叶红外光谱测试基于循环流化床的新疆准东煤(ZDC)气化灰渣(FA:飞灰;BA:底渣),获得灰渣的基本性质和官能团种类。结果显示,BA的灰分含量高达99.30%,而FA的固定碳和碳元素含量较高,分别为69.30%和73.78%。进... 通过工业分析、元素分析和傅里叶红外光谱测试基于循环流化床的新疆准东煤(ZDC)气化灰渣(FA:飞灰;BA:底渣),获得灰渣的基本性质和官能团种类。结果显示,BA的灰分含量高达99.30%,而FA的固定碳和碳元素含量较高,分别为69.30%和73.78%。进一步采用Raman、XRPES和SEM表征ZDC和FA的碳质形式和表面形貌,利用TG-DTG技术考察ZDC和FA的热解、燃烧和气化反应特性。XRPES结果显示,FA表面C元素含量为89.42%,主要以>C-C<和>C-H的形式存在,而O元素主要以>C=O的形式存在。碱土金属Ca与上述涉碳官能团结合,导致FA无序程度较高。SEM观察到熔融矿物质球形颗粒附着和镶嵌在FA表面和孔道中,导致表面粗糙多孔。热转化特性显示,FA的热解和燃烧最大失重速率峰温度均较ZDC明显升高,表明FA的热解和燃烧性能降低。然而,FA的100%碳转化率所用气化时间仅为ZDC的一半,气化性能显著提高,原因在于FA具有发达的孔道结构、较多的无定形碳及丰富的活性位点,强化了气化剂CO_(2)的扩散过程。因此,FA可直接回收用作循环流化床的气化原料。 展开更多

关键词 煤气化 准东煤 灰渣 组成结构 热转化

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和丰次烟煤逐级萃取物和萃余物官能团组成FT-IR分析 被引量：2

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作者 王越 马亚亚 +5 位作者 莫文龙 龚文涛 马凤云 魏贤勇 樊星 张书培 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期890-901,共12页

以酸洗和丰次烟煤为研究对象,依次采用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和丙酮/二硫化碳对煤样进行超声五级萃取,每级萃取物和萃余物分别记为Ei和Ri(i=1、2、3、4、5)。通过对Ei及Ri进行FT-IR表征,借助分段分峰拟合手段分析了萃取产物的分... 以酸洗和丰次烟煤为研究对象,依次采用石油醚、二硫化碳、甲醇、丙酮和丙酮/二硫化碳对煤样进行超声五级萃取,每级萃取物和萃余物分别记为Ei和Ri(i=1、2、3、4、5)。通过对Ei及Ri进行FT-IR表征,借助分段分峰拟合手段分析了萃取产物的分子结构。结果表明,五级萃取物的羟基氢键结构均以自缔合羟基氢键为主;在脂肪类物质中,除第三级萃取物E_(3)以脂肪族−CH_(3)和不对称的−CH_(2)伸缩振动为主之外,其余几级萃取物均以对称和不对称的−CH_(2)伸缩振动为主;E_(1)主要以脂肪链末端−CH_(3)的对称弯曲振动和−CH_(3)、−CH_(2)的不对称变形振动为主,说明石油醚主要将煤样中易于解离的化学键断裂;五级萃取中CS2溶解了更大比例的含脂肪侧链的芳香结构。各级萃余物所含官能团种类相同,说明煤样主体结构并未因逐级萃取而发生改变。萃取对残渣中芳香结构和羟基氢键结构影响较大。其中,酸洗煤样以苯环二取代为主,而萃取后以苯环四取代为主。萃取前,酸洗煤样中羟基氢键结构以羟基醚氢键为主,而萃取后转变成以自缔合羟基氢键为主。另外,分级萃取对含氧官能团和脂肪类官能团影响较小。对比红外结构参数发现,E_(1)、E_(3)及R5有较高的芳环缩合度,E_(4)的脂肪直链较长、支链较少。 展开更多

关键词 煤结构 红外光谱谱图 官能团 萃余煤

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基于准东煤的Texaco气化炉灰渣组成结构特征与热转化性能 被引量：4

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作者 徐小伟 莫文龙 +4 位作者 郝呈祥 刘一波 魏贤勇 杨晓勤 张书培 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期777-786,共10页

解析以准东煤为原料的Texaco气化炉所排细渣和粗渣的组成结构特征,分析两者的热化学转化性能。结果表明,粗渣固定碳含量为42.31%,说明粗渣可以作为碳基原料实现高附加值利用。FT-IR分析显示,粗渣和细渣中Si−O的吸收峰更强,且细渣中含有... 解析以准东煤为原料的Texaco气化炉所排细渣和粗渣的组成结构特征,分析两者的热化学转化性能。结果表明,粗渣固定碳含量为42.31%,说明粗渣可以作为碳基原料实现高附加值利用。FT-IR分析显示,粗渣和细渣中Si−O的吸收峰更强,且细渣中含有少量的芳香结构。惰性气氛热分解行为发现,粗渣在600℃的失重速率最大,而细渣其最大失重速率峰转移到了620℃左右。氧化性气氛热分解结果表明,在500−700℃条件下,粗渣和细渣均有明显失重,且两者的失重主要源于固定碳的燃烧。采用Coats-Redfern法对惰性气氛和氧化性气氛下粗渣和细渣的失重曲线进行拟合,计算热解/燃烧活化能、相关系数等动力学参数。结果表明,在惰性气氛下,粗渣热解激烈段(560−640℃)反应级数设定为3时拟合效果较好,相关系数R^(2)为0.99,活化能E为38.85 kJ/mol。细渣热解激烈段(590−650℃)同样在反应级数设定为3时拟合效果较好,相关系数R^(2)为0.97,活化能E为79.09 kJ/mol。在氧化性气氛下,粗渣和细渣燃烧激烈段分别在540−605℃和530−605℃,反应级数均以n=1时拟合效果较好,活化能E分别为226.46和154.73 kJ/mol。 展开更多

关键词 煤气化 气化渣 FT-IR 热重分析法 Coats-Redfern模型

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锅炉燃烧稳定性判别方法研究分析

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作者 冷林诺 程星星 +1 位作者 杨晓勤 张书培 《洁净煤技术》 2025年第S1期323-330,共8页

煤炭作为我国能源结构中的核心组成部分,长期以来在电力生产、工业供热及居民生活等多个领域发挥着不可替代的作用,其中燃煤锅炉作为煤炭利用的关键设备,其性能与效率直接影响着能源的有效利用与环境保护的成效。随着全球对“碳达峰、... 煤炭作为我国能源结构中的核心组成部分,长期以来在电力生产、工业供热及居民生活等多个领域发挥着不可替代的作用,其中燃煤锅炉作为煤炭利用的关键设备,其性能与效率直接影响着能源的有效利用与环境保护的成效。随着全球对“碳达峰、碳中和”目标的推进,锅炉技术不断创新与发展,系统结构日趋复杂,使其在运行过程中更易受到燃料质量、空气供给、炉膛设计、运行工况调整等多种因素的影响,进而引发燃烧不稳定问题。燃烧不稳定不仅会导致锅炉热效率下降、能耗增加,还可能引发安全事故,对人身安全及环境造成威胁。因此,需要对锅炉燃烧不稳定情况及时判别并采取针对性的解决措施。为全面了解燃烧稳定性判别方法的研究现状和发展趋势,促进锅炉系统安全高效运行,深入分析了燃烧不稳定的基本原理,包括燃烧稳定性的定义,影响燃烧稳定性的因素,燃烧稳定性判别指标,对燃烧稳定性判别方法的研究进展进行了分类汇总,讨论燃烧不稳定性研究的发展方向。以指标识别为基础的燃烧稳定性判别方法通过对特定的物理信号进行特征分析,能够直观地反映燃烧稳定性状况。结合人工智能技术判定燃烧稳定性的方法具有精准度高、实时性强、适应性强等优势,通过训练神经网络等模型,从大量数据中自动学习燃烧过程中的复杂规律,实现智能化的燃烧稳定性判别和预测。数值模拟判定燃烧稳定性的方法具有成本低、效率高、可重复性好等优点,通过构建燃烧过程的数学模型和仿真平台,模拟不同工况下的燃烧过程,分析燃烧稳定性的影响因素和变化规律。 展开更多

关键词 燃煤锅炉 燃烧稳定性 指标识别 人工智能 数值模拟

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助剂类型对CO甲烷化Ni-Al_(2)O_(3)催化剂结构、性能和表面积碳的影响

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作者 胡小波 莫文龙 +2 位作者 马亚亚 王锋 杨晓勤 《现代化工》 2025年第S2期186-191,197,共7页

采用机械化学法制备了Co、Fe、Ce、Zn等助剂改性的Ni-Al_(2)O_(3)催化剂,考察了助剂对Ni-Al_(2)O_(3)催化剂结构、CO甲烷化性能和表面积碳行为的影响。通过X射线衍射(XRD)、H_(2)-程序升温还原(H_(2)-TPR)、N_(2)-低温物理吸附(BET)和... 采用机械化学法制备了Co、Fe、Ce、Zn等助剂改性的Ni-Al_(2)O_(3)催化剂,考察了助剂对Ni-Al_(2)O_(3)催化剂结构、CO甲烷化性能和表面积碳行为的影响。通过X射线衍射(XRD)、H_(2)-程序升温还原(H_(2)-TPR)、N_(2)-低温物理吸附(BET)和热重分析(TG-DTG)等表征方法,对反应前后催化剂进行了组成、结构和表面特征解析。结果表明,负载Fe助剂可以促进催化剂活性组分Ni在载体Al_(2)O_(3)表面的分散,改善镍铝尖晶石NiAl_(2)O_(4)的存在形式,强化活性组分与载体的相互作用。该催化剂表现出更为优异的活性和选择性,其CO转化率、CH_(4)选择性和CH_(4)收率分别为96.03%、89.05%和82.6%。基于反应后催化剂的XRD分析和氧化性气氛下TG-DTG积碳烧失测试发现,负载Fe助剂的催化剂具有更好的抗烧结能力和抗积碳性能。 展开更多

关键词 CO甲烷化 Ni-Al_(2)O_(3)催化剂 助剂 积碳

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制备方法对CO_(2)甲烷化Ni/ZSM-5结构和催化性能的影响

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作者 黄贤金 莫文龙 +5 位作者 马童童 丛兴顺 卢立菊 马亚亚 王锋 杨晓勤 《分子催化(中英文)》 2025年第5期405-414,I0001,I0002,共12页

采用等体积浸渍法、旋转真空浸渍法、机械化学法和机械化学/旋转真空浸渍法分别制备了IWIP、RVIP、MC和MC/RVIP四种Ni/ZSM-5催化剂.通过XRD、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、N2吸附/脱附、SEM、EDX-mapping、TG-DTG和H_(2)-TPH等分析催化剂的... 采用等体积浸渍法、旋转真空浸渍法、机械化学法和机械化学/旋转真空浸渍法分别制备了IWIP、RVIP、MC和MC/RVIP四种Ni/ZSM-5催化剂.通过XRD、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、N2吸附/脱附、SEM、EDX-mapping、TG-DTG和H_(2)-TPH等分析催化剂的晶相结构、还原性、酸碱性、织构性质、微观形貌和积炭含量.结果表明,IWIP催化剂的Ni颗粒尺寸较大,金属-载体相互作用较弱,主要是游离态α-NiO.RVIP催化剂的活性组分前驱体在真空状态下被充分浸入载体孔隙内部,较大的比表面积有助于提高RVIP催化剂活性金属的分散性.MC和MC/RVIP催化剂的Ni颗粒尺寸较小,且金属-载体相互作用显著增强.在温度为250~550℃、压力为0.1 MPa、CO_(2)流量为80 mL·min^(-1)、CO_(2)∶H_(2)体积比4∶1条件下反应10 h评价催化剂反应性能,MC/RVIP催化剂表现出最佳的反应活性,其CO_(2)转化率、CH4选择性分别为84.8%、94.1%.通过稳定性测试发现,MC/RVIP催化剂的稳定性效果较好,反应后催化剂的积炭量较少,活性较高,积炭类型主要是β型炭物种. 展开更多

关键词 制备方法 二氧化碳 甲烷化 Ni/ZSM-5催化剂 积炭

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