探究利用粉煤灰研制抗氮型促燃剂的研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20071142硕士学位论文类别:全日制硕士研究生题目：利用粉煤灰研制抗氮型促燃剂的研究英文题目：StudyonNitrogen-resistantCombustion-supportingCatalystfromFlyAsh研究生：师庆勇学科名称：化学工程指导教师：吉仁塔布教授孙俊民教授级高工二零一零年六月摘要当前，包括我国在内的世界各国原油重质化和劣质化速度明显加快，已有大量的重油和劣质油囤积，这些资源的合理利用迫在眉睫。随着煤制油项目和焦化项目的上马，煤液化残渣及焦化蜡油等高氮油类大量产生。这

2、些劣质油类难以完全燃烧，且燃烧过程中会产生烟尘（主要由碳黑和焦油构成)而造成环境污染，同时还会引起燃烧器传热效率下降，使重油设备受到腐蚀而不能正常工作。对于以上有机燃料，由于碱氮的存在，一般的促燃剂容易中毒而失去活性，从而失去促燃性能。而抗氮促燃剂能在很大程度上提高这类高氮燃料的燃烧效率，降低烟尘的排放量。本文以火电厂排放的固体废弃物——粉煤灰为原料，通过碱溶提取其中的Si元素，并将其作为抗氮基质来制备抗氮型促燃剂。首先对原料粉煤灰进行化学及物相分析，根据其化学与物相组成的特点，确立了利用较高浓度NaOH溶液低温条件下提取非晶态二氧化硅的工

3、艺路线，克服低浓度氢氧化钠碱溶法需要对粉煤灰进行热处理、液固比较大，物料流量大且SiO2溶出率不高等主要弊端。研究了以氢氧化钠溶液为溶剂，低温常压下搅拌反应，考查了固定灰碱比条件下浸溶温度、碱浓度、搅拌时间等因素对非晶态二氧化硅溶出效果的影响。并利用正交试验法确定了提取非晶态SiO2最佳工艺条件：NaOH的浓度为8mol/L，灰碱质量比为2∶1，反应温度为95℃，反应时间为6h。从粉煤灰中将非晶态SiO2溶出以后，采用CO2气体沉淀法从提取液中中制备具有催化活性的SiO2基质，着重考察了碳分温度及碳分二氧化硅浓度对基质比表面积、孔结构的影响

4、。实验证明该法制备的活性SiO2比表面积可达730㎡/g。实验结果显示：最佳的碳分条件为二氧化硅浓度45g/L、碳分温度30℃，该条件下通入CO2气体制备出的活性SiO2基质比表面积大、孔分布宽泛且性能稳定，具有发达的孔结构，这种结构的活性SiO2基质能提高反应的催化性能，可以用于异相催化反应中。将上述基质与超稳Y分子筛按比例打浆混合（即基质+分子筛），可制备成具有抗碱氮能力的促燃剂。结果表明，上述抗氮基质和超稳Y分子筛采用稀土金属铈直接浸渍的方式改性后（基质+分子筛+活性元素），催化促燃效果更加明显，能有效降低了煤液化残渣的燃点，提高了其

5、燃烧效率。当添加量为5%时，煤液化残渣的燃点的降幅即达到8.4%，燃烧效率增加20.27%。关键词：粉煤灰；煤液化残渣；抗氮促燃剂；碱溶；活性sio2AbstractAtpresent,countriesallovertheworldinvolvingChinahavestoredmoreheavyoilandlow-gradeoilthanbefore.Thesituationhasnotbeensignificantlyimprovedrecentlyunlesstheseresourcescanbeusedeffectively,As

6、projectsofcoal-to-oilandcokemakinglaunched,inferioroilwithhighnitrogenmaterialfromcoalliquefaction,cokinggasoil,otherlow-qualityresidueoilandorsowasproducedgreatly.Theinferioroilisdifficulttocompletecombustion,andwillproducesmoke(sootandtar)causingenvironmentalpollution.At

7、thesametimethisprocesswilldecreasedtheheatefficiencyoftransferburner,sothatheavyequipmentcannotworkproperlybecauseofcorrosion.Forthistypeoforganicfuel,thegeneralagentorpromoteburning,poisoningandlossofactivityofthecatalystiseasytolosepromotingburningperformance.Theanti-nit

8、rogenflameretardantscanpromoteanincreaseintheextentofsuchhighnitrogenfuels,andcombustionh