刘金昌
- 作品数：24 被引量：159H指数：7
- 供职机构：中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院更多>>
- 发文基金：中央高校基本科研业务费专项资金国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：化学工程文化科学矿业工程环境科学与工程更多>>
- 煤基活性炭定向制备:原理·方法·应用被引量：41
- 2021年
- 依托丰富的煤炭资源,我国成为世界上最大的煤基活性炭生产国。简要回顾了我国煤基活性炭工业的起源和发展历程,介绍了煤基活性炭的制备方法、生产工艺及应用现状,分析影响活性炭合理应用的因素,着重讨论了活性炭定向制备的概念、原理、方法及应用,提出了我国活性炭工业发展面临的重要问题和亟待研究的课题。结果表明:活性炭具有发达的孔隙结构,依据其对气、液相中微量成分选择性吸附的能力,在国防、医药、食品、化工行业得到广泛应用,近年来在能源、环境领域发现极大的应用前景;物理活化法是煤基活性炭制备的基本方法,原煤破碎活性炭、柱状活性炭及压块活性炭工艺是目前煤基活性炭的主要工业生产工艺,尤其是压块活性炭工艺,由于产能大、产品质量高且稳定并适于配煤、添加剂调孔,已成为新建、扩建活性炭企业的首选;孔结构、表面化学、形状、机械强度、流体力学性能等是影响活性炭应用的主要因素,"活性炭定向制备"即以用途对活性炭组成、结构和性能的要求为导向,制备具有适宜组成、孔结构、应用性能的活性炭产品,按照煤基活性炭定向制备涉及的指标及相互关系、影响因素、调控方法及难度,以孔结构调节为中心开发煤基活性炭定向制备技术成为主要策略;孔结构调控是在保证活性炭孔隙充分发育的前提下根据应用需求调节活性炭不同尺寸孔在总孔容中的比例,筛选原料煤、配煤、添加剂、优化工艺参数等措施,可以在不同程度上控制炭化过程,使炭化向生成各向同性、非石墨化、反应活性高、初生孔隙发达炭化物的方向发展,为活化阶段活化剂-炭基质间反应速度的调变打下基础,易于孔结构调控;煤基活性炭定向制备技术已应用于低灰高比表面积活性炭、磁性活性炭及兼有双电层电容和法拉第电容的高容量电极
- 解强张香兰梁鼎成曹俊雅刘金昌
- 关键词：煤基活性炭孔结构配煤压块活性炭磁性活性炭
- 沥青基碳纤维的制备工艺、反应机理及调控方法
- 2024年
- 沥青基碳纤维是重要的工程碳纤维之一,在航空航天、国防军工等领域具有广泛应用。沥青基碳纤维制备流程长、影响因素多,归咎于对其制备工艺、反应机理及调控方法的认识不足,迄今工业化生产强度性能优异的沥青基碳纤维仍面临诸多困难。以碳纤维生产流程为主线,针对原料预处理、沥青前驱体调制、熔融纺丝、预氧化及炭化与石墨化的现状、方法、机理及调控进行深入探讨分析。沥青基碳纤维的原料有煤系、石油系、生物质系、高分子系和纯化合物,原料预处理方法主要有蒸馏和萃取;沥青前驱体的调制本质是以氢转移反应和自由基反应并行的液相炭化反应,包括环化、芳构化、低聚和缩聚等复杂的反应过程。芳烃低聚物在高温下缩聚形成稠环芳烃片状大分子的基本结构单元,基本结构单元经过热运动不断聚集,形成聚集体;由于范德华力作用使基本结构单元相互堆叠,形成平行堆积体,进而通过层积、堆积等过程形成基本构筑单元聚集体。基本构筑单元聚集体在不同反应条件下可以转变为长程无序、短程有序的难石墨化结构,也可以转变为长程有序、短程有序的易石墨化结构。以煤系、石油系和生物质系物质为原料调制沥青前驱体时,因其反应活性好,通常选用设备简单、操作容易、成本低廉的热缩聚法;而当以萘、甲基萘等纯化合物为原料时,因其反应活性差,需要较高的温度才能引发自由基反应,故通常采用催化合成法。熔融纺丝宏观上起到塑型的作用,通过改变纺丝参数和喷丝板的形状分别可以调节碳纤维的直径和形状;此外,熔融纺丝对中间相沥青前驱体的重排分子作用尤为明显,使得石墨微晶更易沿轴向一维排列形成有序的石墨晶体结构。为使沥青纤维在炭化过程中不发生融化,需要将沥青纤维由热塑性转变为热固性,即通过轻微的氧�
- 刘金昌严作贤王欣雨解强梁鼎成
- 关键词：碳纤维
- CO_2作煤粉输送载气对GSP气化过程影响的模拟研究被引量：4
- 2014年
- 基于Gibbs自由能最小化原理,将GSP气化过程分解为热解单元和气化单元建模,使用灵敏度工具进行分析,探究CO2和N2分别作为煤粉输送载气时对气化温度、CO和H2以及有效气(CO+H2)产率的影响.结果表明:采用Aspen Plus软件建立的气化模型模拟计算结果与生产数据吻合;与N2相比,以CO2为煤粉输送载气时,气化温度降低约70℃,CO摩尔分数提高约4%、而H2摩尔分数降低约1%,但有效气摩尔分数提高约3%.当CO2流量从12 000Nm3/h升至15 000Nm3/h,气化温度降低约11℃,CO摩尔分数提高约0.15%,H2摩尔分数降低约0.85%,有效气摩尔分数降低约0.7%;当N2流量从12 000Nm3/h升至15 000Nm3/h,气化温度降低约6℃,CO摩尔分数降低约0.33%,H2摩尔分数提高约0.14%,有效气摩尔分数降低约0.19%.CO2作为煤粉输送载气在可减少CO2排放量的同时能够提高气化炉的生产能力和经济效益.
- 刘金昌张玉柱党钾涛曹俊雅解强
- 关键词：CO2ASPENPLUS
- 化工热力学课程思政教学探索与实践被引量：1
- 2022年
- 化工热力学是化学化工类专业的必修课,在专业人才培养中发挥着重要作用,但课程内容原理性强、学习难度大、蕴含思政元素少。本文以基于学习产出的教育理念为指导,挖掘每一章节内容中蕴涵的思政元素,探索化工热力学思政教学的设计方法,并以流体p-V-T关系相关内容为例,展示化工热力学课程思政的教学实践。结果表明:化工热力学与课程思政两者可以很好地融合,通过思政元素的挖掘和依托知识点的选择,可以产生良好的教学效果;学生对于课程思政的学习都表现出积极的态度。借助课程思政教学,可以提高学生们的学习热情和专业认同感。
- 刘金昌曹俊雅解强
- 关键词：化工热力学
- 以KOH为添加剂的苯吸附用活性炭的制备研究
- 论文以太西无烟煤为原料,KOH为添加剂,采用物理活化法制备活性炭并测量其苯吸附容量。论文采用正交实验的方法,考察了KOH添加量和活化参数如活化温度、活化时间和水蒸气通量对活性炭比表面积和孔隙结构的影响；分析了活性炭的比表...
- 姚鑫刘金昌宫国卓解强
- 关键词：活性炭无烟煤氢氧化钾
- 基于Aspen Adsorption的活性炭吸附溶液中镍离子的模拟研究被引量：3
- 2013年
- 利用Aspen Adsorption对活性炭吸附溶液中镍离子的过程进行模拟研究。通过静态吸附实验数据拟合、吸附等温线常数项估算,建立了实验室规模的活性炭吸附溶液中镍离子的单塔吸附模型;在设置的进料流量为0.001m^3/s、进料浓度为50mg/m^3的初始条件下,模拟计算获得了吸附塔出口液相中镍离子浓度随时间的变化和沿床层轴向的分布,并考察了进料浓度、进料流量和传质系数等对吸附过程和穿透曲线的影响。结果表明:模拟计算结果与实验结果基本吻合,模型假设、参数设置合理,研究条件下吸附床层在15000s后被完全穿透;随进料镍离子浓度、进料流量的增大,吸附床层的穿透曲线均前移,进料流量的影响更为显著,进料镍离子浓度由50mg/m^3增大至5000mg/m^3时,穿透时间从3500s提前至1500s,而进料量由0.001m^3/s提高到0.002m^3/s时,穿透时间从3500s即提前至1700s;传质系数≤0.1s^(-1)时对吸附性能影响显著。模拟研究、计算为放大试验及实际工程应用工艺参数的选择提供了依据。
- 刘金昌曹俊雅刘娟解强
- 关键词：活性炭ASPENADSORPTION
- 典型气流床煤气化炉气化过程的建模被引量：7
- 2016年
- 利用Aspen Plus、基于热力学平衡模型对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉的气化过程建模。根据煤颗粒热转化的历程,将煤气化过程划分为热解、挥发分燃烧、半焦裂解及气化反应4个阶段,利用David Merrick模型计算热解过程,采用Beath模型校正压力对热解过程的影响,选用化学计量反应器模拟挥发分燃烧反应,编制Fortran程序计算半焦裂解产物收率,最后基于Gibbs自由能最小化方法计算气化反应。结果表明,采用建立的气流床气化过程模型模拟工业气化过程的结果与生产数据基本吻合,对GSP煤粉气化炉、GE水煤浆气化炉及四喷嘴对置式水煤浆气化炉等3种气化炉有效气成分(CO+H_2)体积分数模拟结果的误差均不超过2%,建立模型的可靠性得到验证。
- 东赫刘金昌解强党钾涛王新
- 关键词：气流床气化炉ASPENPLUS
- 煤系通用型碳纤维的制备与研究被引量：4
- 2021年
- 与聚丙烯腈基碳纤维和中间相沥青基碳纤维相比,通用型碳纤维具有突出的价格优势,但较差的强度性能限制其只能应用在建筑补强等低附加值领域。因此,在控制通用型碳纤维制备成本的同时提高其强度性能从而拓宽其应用领域已然成为研究热点。迄今,原料选择与调整以及沥青前驱体合成方法的改进被认为是解决上述问题的极具潜力的途径。煤加工过程中副产的煤焦油等产品是制备通用型碳纤维的重要原料。结合我国能源结构特点,研发与优化煤系通用型碳纤维的制备方法和技术对我国碳纤维行业的发展具有重要意义。以煤系通用型碳纤维的制备研究为主旨,首先从原料的角度讨论了煤系原料的种类、前处理方法、性质与特点以及在用于通用型碳纤维制备过程中优缺点;此外,详细论述了通用型碳纤维的制备方法,包括热缩聚法、共炭化法、加氢聚合法和卤化-脱卤化法。未来的煤系通用型碳纤维的研究开发工作应该多集中于如何从分子层面实现沥青前驱体的可控合成,从而提高碳纤维的强度性能,而不应该再仅关注简单地改变原料比例和调整反应条件。
- 刘金昌杨帅解强梁鼎成
- 关键词：煤焦油
- Aspen Plus软件在化工热力学教学中应用问题的剖析被引量：6
- 2021年
- 化工热力学概念杂、公式难、模型多,使学生感到枯燥乏味,毫无兴趣。将Aspen Plus软件融入到教学过程中是增强学生理解的有效手段之一。然而学生使用AspenPlus软件时,极易忽略依据化工热力学的所学内容选择物性方法,往往通过不断地尝试从而确定可用的物性方法,这不仅违背了引入Aspen Plus软件的初衷,还助长学生浮躁的学习习惯。
- 刘金昌曹俊雅解强张香兰
- 关键词：化工热力学教学效果
- 低浓度CO_(2)的捕集技术及吸附法在碳捕集中的应用
- 2022年
- 碳捕集是碳封存与利用的先要环节,但迄今针对混合气体中低浓度CO_(2)的捕集问题仍需深入研究。对比研究了吸收法、膜分离法、深冷分离法和吸附法在用于碳捕集时的可行性与优缺点,在综合考量工艺可实现性、工艺成熟度、能耗投资及设备成本等因素后,确定了吸附法在捕集低浓度CO_(2)方面存在的显著优势。在此基础上,对沸石分子筛、金属有机框架化合物、碳纳米管、石墨烯与氧化石墨烯、活性炭及活性炭纤维作为碳捕集吸附剂时的特点与优缺点进行深入剖析。论文研究成果为低浓度CO_(2)的捕集问题提供解决思路。
- 李亚平刘金昌黄卢洁申辰阳安小雅刘思博董云泽徐焓烨李璇
- 关键词：二氧化碳低浓度捕集吸附法吸附剂
