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焙烧温度对费托合成铁基催化剂还原动力学的影响

王洪 , 杨勇 , 吴宝山 , 许健 , 王虎林 , 定明月 , 相宏伟 , 李永旺

采用沉淀法和喷雾干燥技术制备了一个典型的费托合成铁基催化剂(100Fe/3K/6SiO_2,质量比)所得样品在不同温度下焙烧5 h.分别利用N_2吸附和穆斯保尔谱表征了催化剂的织构和物相性质,同时利用热重分析仪记录了催化剂在H2气氛中的还原过程,并利用气固反应模型对还原曲线进行了动力学模拟.结果表明,300~600℃焙烧后催化剂的还原过程可用相同的模型拟合,其中由α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4的过程可用一维晶相形成与生长模型或三维相界面反应模型描述,Fe_3O_4还原为α-Fe的过程受二维晶相形成与生长模型控制.而对于700℃焙烧后的催化剂,其还原过程可能受晶相形成与生长模型和收缩核模型共同影响.随着焙烧温度的提高,催化剂的还原能力减弱,还原过程活化能升高.这可能是由于焙烧温度的提高导致晶粒尺寸增大和晶格缺陷减少所致.

关键词: 费托合成 , 铁基催化剂 , 焙烧温度 , 还原动力学 , 表观活化能

水分压对铁基费托合成催化剂还原动力学的影响

王洪 , 杨勇 , 吴宝山 , 许健 , 王虎林 , 青明 , 相宏伟 , 李永旺

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.90820

利用恒温还原和程序升温还原技术研究了水分压对铁基费托合成催化剂还原路径、还原机理和表观活化能的影响.程序升温还原结果表明,水分压对催化剂的还原路径没有明显的影响,催化剂均首先由α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4,然后超顺磁态Fe_3O_4先还原为FeO,再还原为α-Fe,而顺磁态Fe_3O_4则直接还原为α-Fe.恒温还原结果表明,催化剂在2.5%H_2O-97.5%H_2气氛中还原时,还原过程达到平衡时的还原程度随还原温度的升高而增加.利用Hancock-Sharp方法分析了恒温还原过程的动力学模型.结果表明,还原温度较低时,催化剂在2.5%H_2O-97.5%H_2气氛中还原时受内扩散模型控制;还原温度较高时则受晶相形成与生长模型控制.利用Kissinger方法计算了还原过程的活化能,发现随着水分压的增加,表观活化能呈增大的趋势.水分压对Fe_3O_4还原为α-Fe过程的影响大于其对α-Fe_2O_3还原为Fe_3O_4过程的影响.

关键词: 水分压 , 费托合成 , 铁基催化剂 , 还原动力学 , 表观活化能

Cr助剂对Fe基催化剂结构和费托合成性能的影响

王虎林 , 杨勇 , 王洪 , 青明 , 相宏伟 , 李永旺

催化学报 doi:10.3724/SP.J.1088.2010.91246

采用N2吸附-脱附、X射线衍射、穆斯堡尔谱、X射线光电子能谱、程序升温还原和热重分析等技术研究了助剂Cr含量对Fe基费托合成催化剂的织构性质、还原行为以及物相变化的影响.在H2/CO=2.0,260～300℃,1.5 MPa和2000 ml/(g·h)条件下,在固定床反应器中考察了Cr含量对Fe基催化剂费托合成反应活性和产物烃选择性的影响.结果表明,在氧化态催化剂中,Cr助剂与Fe物相存在较强的相互作用,形成固溶体相α-(Cr1-xFex)2O3;随着Cr含量的增加,逐渐由单一的富Fe相α-(Fe1-xCrx)2O3向富Fe相和富Cr相α-(Cr1-yFey)2O3两相过渡.Fe-Cr固溶体的生成显著抑制了催化剂的还原,导致催化剂还原度降低,因而催化剂活性下降.同时,Cr的添加提高了甲烷和轻质烃选择性,但抑制了水煤气变换活性.

关键词: 费托合成 , 铁基催化剂 , 铬助剂 , 固溶体 , 固定床反应器

一种改进的脱水方式对费托合成铁基催化剂结构性质与催化性能的影响

余伟奇 , 吴宝山 , 王洪 , 王虎林 , 相宏伟 , 李永旺

催化学报

研究了一种改进的脱水方式对费托(F-T)合成铁基催化剂结构性质与催化性能的影响.在n(H2)/n(CO)=0.67,WHSV=1000 h-1,p=1.5 MPa和t=250 ℃的条件下对催化剂进行了浆态床F-T合成反应性能评价实验,并采用低温N2物理吸附、X射线衍射、原子发射光谱、X射线光电子能谱、氨程序升温脱附、穆斯堡尔谱和高分辨透射电镜等技术对催化剂进行了表征.结果表明,水处理和二次干燥得到的催化剂比表面积增加,颗粒减小,铁氧化物的分散程度增大,其表面的SiO2/Fe比例明显减小;该催化剂F-T合成反应活性有所增加;表面酸性有所增强,导致烃产物选择性向低碳数方向偏移.

关键词: 脱水方式 , 费托合成 , 铁基催化剂 , 结构性质 , 浆态床反应器

基于组态王的包钢耐火配料系统设计

胡万里

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2010.01.023

介绍了利用组态王作为监控,可编程控制器作为下位机,实现了耐火厂散料配料系统的自动化生产,该系统具有手动功能和自动功能,手动功能具有现场手动和上位机手动功能,自动功能具有全自动和半自动功能.该系统可实现配方和配料制度的任意更改,投资低,故障少,自动化程度高.

关键词: 组态王 , 配料 , 上位机

“王”字型左手材料结构的设计与仿真

孙振 , 竹有章 , 何星 , 杨成莱 , 李磐石

材料科学与工程学报

针对目前由金属开口谐振环与金属杆构成的左手材料结构存在构造比较复杂、工艺实现较难的缺点,设计实现了一种基于金属条的改进结构一”王”字型结构.通过理论分析和电磁仿真软件Ansoft HFSS 10模拟仿真,利用散射参量法提取参数结果表明该结构可以在X波段实现介电常数和磁导率同时为负.讨论研究了该左手结构的金属条宽度、中间缺口宽度、中间条宽度三个结构尺寸参数变化对谐振频率和透射峰幅值的影响,结果表明三个参数的变化都会对二者产生影响,其中金属条宽度改变对透射峰值影响幅度相对较大,缺口宽度改变对谐振频率影响幅度相对较大.

关键词: 金属条 , 左手材料 , 负折射率 , 谐振频率 , S参数

寿山千寻碧，桃李几度红——热烈祝贺王启东先生九十华诞

无

材料科学与工程学报

2011年9月27日，正值《材料科学与工程学报》第四届编辑委员会荣誉主任王启东先生九十华诞暨从教68周年。在此，我们向王启东先生表示最热烈的祝贺。

关键词: 材料科学与工程 , 编辑委员会 , 桃

王窑矿区恒利铁矿0-15线矿体安全开采技术研究

余斌 , 龚宇同 , 谢源 , 褚志勇

金属世界 doi:10.3969/j.issn.1000-6826.2006.03.006

恒利铁矿是王窑矿区的一部分,该矿0-15线矿体一期开采深度在-40m以上,一期开采储量为705万t,矿石品位平均为TFe48.07%.文章针对恒利铁矿矿产资源特点,研究制定了综合开采工程技术方案,并详细进行了技术论证和经济分析,以确保该部分矿产资源能安全高效地获得回收.

关键词: 恒利铁矿开采 , 方案研究 , 投资估算 , 财务评价

海南省东方市踏王山金矿床流体包裹体特征及矿床成因

熊瑛 , 朱自强 , 胡祥昭 , 鲁光银

中国有色金属学报

踏王山金矿位于海南省戈枕金矿带东南部,矿体主要产于东西向构造蚀变带中,矿石类型为蚀变岩型和石英脉型.在详细的野外地质调查基础上,对踏王山金矿床流体包裹体特征进行研究,并结合矿体产出形态特征,对流体来源以及矿床成因进行探讨.结果表明:矿区流体包裹体主要为气液两相包裹体和纯CO2包裹体,成矿流体具有中低温(均一温度为192～362℃)、中盐度(平均值为7.52％)及低密度(0.46～0.87g/cm3)的特征,成矿深度为中深环境.从包裹体成分上看,流体包裹体既有岩浆水特征(高H2O、H2含量,w(F-)/w(Cl-)≥1),又具有地下热卤水的特征(w(Na+)/w(K+)＞1),明显富集Ca2+或者Ca2+含量较高的成分,显示可能为混合流体.矿床成因为岩浆热液与地下热卤水叠加的复合型中低温热液矿床.

关键词: 流体包裹体 , 矿床成因 , 金矿 , 海南