煤的油团聚化学动力学理论

对煤的油团聚形成过程——用煤粒与分散的液相桥间的碰撞来测定速率，描述油团聚过程的化学动力学．预言油团聚的形成属于二级反应．在建立模型和测定速率方面来评价预言的倾向性．由煤的批处理过程得出不同的操作影响，如液体油的用量、搅拌程度等有关动力学参数，通过实验及提供基础了解来定性团聚过程的动力学模型．     

神华煤高压釜加氢液化等温反应的动力学研究

在高压釜中对神华液化示范工程用煤进行了450℃等温加氢液化动力学研究,提出了液化反应网络,建立了相应的动力学模型,通过实验求出各反应速率常数.结果表明,在等温反应阶段,可按液化反应动力学性质将煤划分为易转化和难转化两种煤组分;易转化煤组分生成各产物的反应速率顺序为沥青烯组分＞油＞气态产物,其生成沥青烯组分的速率常数是难转化煤组分转化的12.56倍;反应后期沥青烯组分转化为油的速率是油产率增加的主要控制因素.     

油水界面张力和煤的变质程度对煤油团聚脱灰的影响

通过理论推导和试验证明，油水界面张力大的油对煤的选择性好，能提高精煤的脱灰率。变质程度深的煤可直接进行油团聚，而年轻煤则需加入醇类改善煤的表面性质，才能达到团聚的目的。     

依兰煤油煤浆流变特性的初步研究

在常压和30-70℃的条件下,采用旋转式粘度计测定了依兰煤油煤浆体系的表观粘度,考察了油煤浆体系的表观粘度随溶剂种类、煤颗粒直径、煤浆浓度、温度以及剪切速率等因素的变化规律,建立了实验条件下煤浆体系的流变方程。结果表明：依兰煤油煤浆体系的流变特性符合幂定律模型。     

枣泉煤分子模型构建及热解的分子模拟

以宁东枣泉煤为研究对象，使用工业分析、元素分析、X射线光电子能谱、¹³C固体核磁等表征手段和计算机辅助，构建获得枣泉煤大分子结构模型。经过分子动力学退火动力学模拟和几何结构全优化，与初始结构相比键长、键角发生明显改变，立体构型显著，芳香层片之间近似平行的排列方式明显。获得的傅里叶变换红外和¹³C固体核磁的实验与计算谱图总体吻合较好，进一步证明了构建模型的合理性。使用反应分子动力学方法模拟枣泉煤的热解过程，考察不同热解终温和升温速率对热解行为的影响。结果发现，随着温度的升高，反应速率逐渐加快。不同升温速率对枣泉煤热解过程中气体的产生有显著影响。在动力学模拟中大多产生C₁₅以下的碎片，大分子的种类则并不多。随着升温速率的增加，气、液、固三相产物整体上都呈现下降的趋势。此外，还根据反应分子动力学模拟结果追踪了热解过程中CO₂的形成机理，获得了三种不同的CO₂形成路径。     

系列药剂量分选超细粒煤试验研究

变化乳化药剂量进行超细粒煤的分选试验，贯穿运用3种细粒煤界面分选工艺方法；通过控制加药量，从少油量的泡沫浮选过渡到稍多油量的选择性疏水聚团，再逐渐增加油量，一直到大油量的油团聚，通过观察测量絮团大小，分析测定产物灰分、收率，寻找从小油量到大油量这整个过程所涉及的分选行为关系规律，此过程的研究对于细粒煤界面分选最佳条件的选择具有参考意义。     

艾丁褐煤 SO2-4/Fe2 O3温和催化液化动力学研究

为了研究艾丁褐煤液化反应动力学,通过对煤液化产物进行分级处理,得到SO24-/Fe2 O3催化艾丁褐煤温和液化动力学模型,通过 origin 软件回归出各反应速率常数及相应的表观活化能和指前因子,最后对褐煤温和液化分级反应工艺提出初步设想。结果表明,模型能够较好地模拟动力学试验结果;液化反应中沥青质向酚转化的活化能为267.62 kJ/ mol,该过程对温度较敏感;反应组分的主要转化为油和沥青质,分别占48%和37%;随反应时间的延长,由沥青质转化得到的油和酚的量逐渐增加,由反应组分转化得到的油和酚的量先增加后趋于恒定,在一定时间内,反应组分是直接转化成油和酚的主要来源;沥青质向油的转化是油增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化是酚增加的速率控制步骤,在煤液化工艺流程中,实行分级加氢液化有利于控制、提高油和酚产率。     

艾丁褐煤SO_4~(2-)/Fe_2O_3温和催化液化动力学研究

为了研究艾丁褐煤液化反应动力学,通过对煤液化产物进行分级处理,得到SO2-4/Fe2O3催化艾丁褐煤温和液化动力学模型,通过origin软件回归出各反应速率常数及相应的表观活化能和指前因子,最后对褐煤温和液化分级反应工艺提出初步设想。结果表明,模型能够较好地模拟动力学试验结果;液化反应中沥青质向酚转化的活化能为267.62 k J/mol,该过程对温度较敏感;反应组分的主要转化为油和沥青质,分别占48%和37%;随反应时间的延长,由沥青质转化得到的油和酚的量逐渐增加,由反应组分转化得到的油和酚的量先增加后趋于恒定,在一定时间内,反应组分是直接转化成油和酚的主要来源;沥青质向油的转化是油增加的速率控制步骤,沥青质向酚的转化是酚增加的速率控制步骤,在煤液化工艺流程中,实行分级加氢液化有利于控制、提高油和酚产率。     

煤直接液化动力学模型及其研究进展

简述了煤直接液化机理,详细介绍了煤直接液化动力学模型及其研究方法,包括单组分分析模型、多组分分析模型及煤液化过程的分段处理研究。通过对煤直接液化动力学模型研究进展的综述,认为近年来煤直接液化动力学的主要发展方向之一是通过分段处理,并根据多组分"集总"反应模型来处理煤直接液化动力学模型。     

神华煤在有机溶剂中溶胀动力学的研究

研究了不同温度( 4 0℃～1 2 0℃)下神华煤在有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺、四氢萘和循环油中的溶胀动力学.结果表明:随温度升高,神华煤在有机溶剂中的溶胀速率在增大,但在极性溶剂N,N-二甲基甲酰胺中的溶胀速率远大于在非极性溶剂四氢萘中的溶胀速率;神华煤的溶胀行为符合一级反应动力学方程;神华煤在三种溶剂中的活化能均小于1 0 k J/mol,表明在溶胀过程中,其速度由溶剂分子在煤中的扩散所控制.     

神华煤直接液化油煤浆常温流变特性研究

研究了常温放置不同时间神华煤直接液化油煤浆随存放时间、测定温度、剪切速率的不同流变特性的变化规律,并分析了可能的原因.结果表明,常温放置不同时间,在相同温度和相同剪切速率下,油煤浆的黏度与油煤浆常温放置时间关系不大;相同的存放时间和相同的剪切速率,油煤浆黏度随着温度的升高而下降;在相同的存放时间、相同的温度和不同剪切速率下,油煤浆黏度随着剪切速率的增加而升高.     

酸洗对黄陵富油煤结构和动力学特征的影响

利用热重分析、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和分布活化能模型(DAEM)研究了黄陵富油煤酸洗脱灰前后的热解特性和动力学特征的差异.选用盐酸-氢氟酸对黄陵煤进行酸洗处理,用Gaussian曲线拟合FTIR谱表征煤样的化学结构,利用热重实验测定了不同升温速率下煤样的热解特性,通过等转化率DAEM对热重实验数据进行处理,得到...     

油团聚脱灰工艺的研究

本文论述了利用１０种煤进行油团聚脱灰的研究。经过大量实验，总结出影响油团聚脱灰的主要因素，提出了进一步降灰的方法和步骤。     

油煤浆表观黏度测定方法研究

为建立油煤浆表观黏度测定标准,实现油煤浆表观黏度的准确测量,研究了多种煤液化油煤浆在不同条件下的流变行为,考察了剪切速率、测量温度、样品放置时间、读数开始时间等因素对油煤浆表观黏度测值的影响,并确定了油煤浆表观黏度测定方法的精密度。结果表明:测定油煤浆表观黏度的最佳条件为:剪切速率100 s-1,测量温度60℃,油煤浆取样后应立即进行黏度测定,启动旋转黏度计后,第11 min开始记录读数,每隔10 s记录一次,共计30次,以测定结果的平均值为样品黏度值,修约到整数位报出。规定油煤浆表观黏度测定方法的重复性限r=0.13η100 s-1-4.30,由于试验仪器条件的限制,未对再现性做出说明。     

明胶层中的扩散和反应的动力学研究——(Ⅳ)扩散伴随油珠界面反应的动力学数值模型

设计了一个数值模型来模拟一个反应物在明胶层中边扩散边在油珠界面上与另一个反应物反应的动力学过程。提出了处理油珠界面反应的动力学方程,并应用在模型设计中。采用模型模拟与动力学实验测量相结合的方法不仅可以获得反应物在明胶层中的扩散系数和界面反应的比速率常数等重要动力学参数,而且可以提供反应物和生成物在明胶层中的时空分布,并预测不同条件下的动力学过程。对模型的适用性也作了详细的讨论。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)和Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。     

基于热重法的准东煤等转化率热解动力学模型

准东煤热解脱挥发分特性对其热加工利用过程具有重要影响,建立准东煤热解通用动力学模型对预测挥发分产率及反应性能具有重要意义。采用热重测量了不同升温速率条件下的准东煤脱挥发分失重特性,使用Friedman、Flynn-Wall-Ozawa（FWO）和Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）3种等转化率模型来处理热重实验数据,仔细分析了不同模型参数的获得方法及不同模型中活化能及指前因子的差异。研究结果表明,准东煤活化能分布函数呈现单峰分布;相比其他模型,FWO模型能够较好地描述准东煤的热解过程。     

五彩湾煤和吐鲁番煤热解动力学模型评估与应用

煤热解是煤热加工利用的基础反应,热解动力学模型有助于预测煤在热解过程中挥发分脱除规律,当前文献中已报道了多种热解动力学模型,厘清不同热解模型参数选择的差异,评估不同模型对煤种及热解反应适应性可为热解工艺设计提供参考。采用¹³C NMR核磁共振测量了五彩湾煤和吐鲁番煤的碳化学结构,并使用热重法测量了不同加热速率下的两种低阶煤失重曲线,结合分段式单一速率扫描法、等转化率法和3段式高斯分布活化能模型（3-DAEM）分析热重实验数据。结果表明单一速率扫描法得出的动力学参数难以准确揭示热解反应机理;等转化率法可以较好地得出热解活化能及指前因子分布图;将等转化率方法获得的指前因子赋值给分布活化能模型,可以避免分布活化能模型指前因子选择的盲目性;3-DAEM模型仅需要一条TGA曲线便可获得适用于整个加热速率的动力学参数,其预测结果与实验数据吻合最好,且模拟得出的活化能分布图很好地反映了煤热解三个阶段特征。     

用热分析技术研究煤的热解特性

用热分析技术研究了自洗蒙古煤和乌煤在氮气中的热解特性,探讨了升温速率和煤样粒径对热解过程的影响,根据煤热解产物释放特性指数r的大小来确定两种煤的热解性能。结果表明:同一升温速率下,自洗蒙古煤的热解特性要好于乌煤;同一种煤,升温速率越高,r值越大,热解特性越好。应用不同升温速率下的热解曲线计算出两种煤热解过程的动力学参数。用等转化率法求得热解过程的活化能;用主曲线法确定失重过程的最可几机理函数。     

煤直接液化制油技术研究现状及展望

煤直接液化制油技术是促进煤炭清洁高效利用、缓解石油供需矛盾、保障我国能源安全的重要途径。为全面了解煤液化反应机理、动力学、催化剂及工艺的全过程,促进煤直接液化技术基础研究的快速进步和新工艺的开发,笔者综述了国内外在煤加氢液化反应机理、反应动力学、催化剂以及液化工艺方面取得的研究成果,重点介绍了德国IGOR、日本NEDOL和我国的神华煤液化工艺,分析了这些典型煤液化工艺的开发历程和特点;指明了煤直接液化制油技术发展趋势。煤的加氢液化反应是自由基反应机理,是一系列顺序反应和平行反应的综合结果,包含煤的热解、自由基加氢、脱杂原子和缩合反应等,总体上以顺序反应为主。借助同位素示踪、原位实时检测、等离子体技术以及微波快速加热技术等现代分析方法和试验手段,重点研究自由基的产生速率、活性氢产生速率及定量传递机理,有助于深入认识和精准阐明煤加氢液化反应机理。各国学者利用不同的研究方法,针对不同煤种、催化剂、工艺条件和供氢溶剂等,建立了各种各样的动力学模型。动力学模型从单组分到双组分和多组分,从连续反应、平行反应到复杂的网络反应,从最初的一步反应到后来较为合理的多段反应,模型越来越复杂,越来越接近工业应用。根据反应阶段不同进行分段处理的多组分"集总"反应动力学模型将是今后煤加氢液化反应动力学发展的主要方向。借助先进分析手段及科学的处理方法,建立真正揭示不同条件下煤液化动力学规律的通用型动力学模型是未来的发展趋势。借助纳米合成、等离子体等高新技术,调控组分配伍、降低催化剂粒径、优化制备方法是制备高活性催化剂的有效手段。强化系统合理配置和优化集成,重视煤的温和液化和分级转化,优化产品结构,发展直接液化-间接液化耦合技术是煤直接液化未来的发展趋势。