煤的族组分基本特性研究

以徐州庞庄煤、河南平顶山煤和山西介休煤为研究对象,利用CS_2/NMP混合溶剂和反萃取剂将煤全组分分离成萃余煤组分、沥青质组分、精煤组分和轻质组分四大族组分。通过SEM、FTIR探讨族组分微观形态,同时测定族组分的工业分析指标、粘结指数、収热量以及真密度,对比研究各族组分的基本特性。结果表明,同一煤样不同族组分之间的组成结极差异很大,而不同煤样的同一族组分之间存在枀高的统一性。精煤组分为褐色絮团状颗粒,疏松质轻,微观上呈现出一种蜂窝状或巢状结极分布,孔隙収达,以含氧基团较多的酚、醇、醌酮等芳香族化合物为主;沥青质组分为深黑色,表面晶莹透亮,有直形或弧形边界均一块体,富含脂肪族化合物,微观上是大小均一且高度堆积黏连的灰白色小球体,迚入反萃取剂时小球体经历了融幵长大的过程。二者为煤中靠溶剂的浮沉作用悬浮到溶剂中的中型分子,比萃余煤组分有较多的侧链和官能团,挥収分产率较高,灰分少而密度小,粘结能力尤其以沥青质组分较强。萃余煤组分是不被溶剂溶解的大分子基底,结极致密,芳香族成分多,密度最大,灰分含量最高,挥収分与収热量低,基本无粘结能力。     

精煤组分与沥青质组分性质研究

以徐州夹河气煤、河南平顶山肥煤为研究对象,利用CS2/NMP混合溶剂和反萃取剂在温和条件下将煤全组分分离成萃余煤组分、沥青质组分、精煤组分和轻质组分四大族组分。通过扫描电镜(SEM)探讨精煤组分和沥青质组分微观形态,并针对精煤组分与沥青质组分可能的加工利用方向,分别测定沥青质组分的软化点、QI含量、N和S含量;精煤组分颗粒粒度分布、油煤浆流变特性等。结果表明,精煤组分是孔隙高度发达且呈蜂窝状的质轻疏松体,制备的精细油煤浆具有明显的剪切稀化流变特性,经溶胀煤浆黏度增大,通过升高浆体温度降低黏度,成浆性、流动性和稳定性优良。沥青质组分为400nm左右高度聚集的大小均匀小球体,QI含量(0.22%)极低,灰分产率低,软化点150℃,是制备碳纤维的优良原料。     

回收NMP-CS2混合溶剂萃取原煤基本性状研究

以平顶山煤和徐州煤为原料,利用回收NMP与CS_2混合溶剂和反萃取剂将两种煤全组分分离成萃余煤组分、沥青质组分、精煤组分和轻质组分四大族组分,主要对比原煤及各族组分的真密度、工业分析与元素分析。结果表明,萃余煤组分真密度最大,分别为1.59和1.45,精煤组分与沥青质组分真密度低于原煤。轻质组分具有较多非共价键成键点,易与水分子形成氢键,水分含量最高,分别为6.09%和5.77%,而萃余煤组分水分含量最低,分别为0.96%和0.63%。沥青质组分接近无灰。挥发分含量以轻质组分沥青质组分精煤组分原煤萃余煤组分顺序降低。C元素含量以精煤组分与沥青质组分相对较高,萃余煤组分C元素含量较两者偏低,分别为80.91%和80.65%。轻质组分中N、O和S元素含量较高,C元素含量最低。     

童亭煤族组分的溶剂萃取及萃取物分析

采用正己烷、甲醇、丙酮和氯仿4种溶剂对童亭煤经CS2/NMP混合溶剂萃取和反萃取所分离的3个族组分(沥青质组分、精煤和萃余煤组分)进行索氏分级分次萃取,以FTIR和GC为分析测试手段,研究各组分萃取物的结构特征和其中小分子的赋存规律。结果表明:各族组分在不同溶剂中溶解能力差异显著,沥青质组分在正己烷中有很高的萃取率,而精煤则在丙酮中有大量物质被溶出,萃余煤在氯仿中表现出较高的可溶性;各族组分可溶物在溶出行为和组成结构上既有相似性又存在一定的差别;各族组分可溶物中均有小分子化合物存在,且这些GC可检测的小分子主要集中于一定的保留时间区域内;不同族组分中的小分子的赋存形态具有相似性,且这种赋存形态是影响小分子溶出行为的决定性因素。     

煤中各族组分FTIR解析

采用全组分分离法将徐州夹河气煤(JHM)、河南平顶山煤(PDSM)、徐州庞庄煤(XZM)和山西介休焦煤(JXM)分离成萃余煤组分、沥青质组分、精煤组分和轻质组分四大族组分,通过FTIR比对研究各族组分的官能团结构特征。结果表明:酚、醇、醚等含氧化合物主要富集于精煤组分,沥青质组分中也有一定含量;脂肪族物质主要富集于沥青质组分;而芳香族物质与矿物质主要富集于萃余煤组分;轻质组分中含有很少量酚、醇和醚类物质。回收NMP溶剂可促进酚、醇类物质的溶解。脂肪族物质更易于在二级萃取中溶出。     

山西寺河不同煤体结构煤萃取后的族组成特征

以山西沁水盆地寺河矿无烟煤为研究对象,采用溶剂萃取法,对四类不同煤体结构的煤样分别用苯、四氢呋喃(THF)和1-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)溶剂进行萃取,结合柱层析法,对煤样萃取物进行了族组成分析.研究发现,随煤体结构破坏程度的增加,煤样的溶剂萃取率增大.其中NMP溶剂的萃取率最大,THF次之,苯溶剂萃取率最小;随着煤体结构破坏程度的增高,萃取物中的族组成呈现总烃的含量相对下降、非烃类化合物含量总体增加的变化规律.其中,饱和烃类含量减少,芳香烃含量和非烃含量相对增加,而沥青质组分的相对含量减少.     

塔河油田井筒沥青质堵塞解堵剂的研制

塔河油田部分油井存在沥青质严重沉积堵塞井筒的问题,针对这一问题研制了一种高效沥青分散解堵剂,强渗透分散组分能够有效地渗透分散沥青质颗粒,油溶性阳离子表面活性剂能够吸附在沥青质颗粒表面增加稳定性,高效溶剂能够部分溶解沥青质。结果表明:沥青分散解堵剂能够有效地溶解分散沥青质,70℃下平均溶解效率为81.1%,高于其他市售药剂,现场试验取得较好的效果。     

系列煤分级萃取物的族组成特征

采用不同溶剂对褐煤、焦煤、低变质程度的无烟煤以及较高变质程度的无烟煤等4个煤级煤样分级超声萃取,根据萃取物中的族组成含量的实际测定和分析发现：1）溶剂萃取率主要受控于煤级,实质上是煤的显微组分和小分子化合物的含量对萃取率的控制;2）随着煤化程度的提高,萃取物中烃类含量有增加的趋势,而沥青质＋非烃含量呈现减小的变化规律;3）不同溶剂的前两次萃取即可将煤中的绝大多数游离组分溶出,萃取的继续进行,以吸附态存在于微孔中和镶嵌于大分子网络结构中的组分的相对含量增加．     

高含沥青质超稠油掺入介质的优化

针对TH12419超稠油,在黏温性质、四组分及掺稀降黏效果分析的基础上,考察不同分散体系对稠油分散性的影响,为掺入介质优化提供理论指导,提出适合高含沥青质超稠油开采的掺入介质体系。结果表明,TH12419超稠油高黏、高含沥青质,与稀油无法混合均匀;芳烃有利于沥青质颗粒分散,正庚烷体系加入50%的芳烃后,平均粒径由6 058. 1 nm降低到2 540. 6 nm;稀油中加入SDM-2芳烃体系后可与TH12419超稠油混合均匀且黏度大幅度降低,SDM-2占掺入介质含量30%时,黏度为1 560 m Pa·s,具有较好的流动性。因此,对于高含沥青质超稠油的开采,建议在稀油中加入芳烃体系,利于沥青质颗粒的分散,实现降黏的目的。     

溶剂萃取法分离油砂

溶剂萃取技术是一种很有发展前景的油砂分离方法,具有操作节水节能、适用性广、分离效率高、无乳化现象、溶剂可循环利用、污染小等优点。本研究细致的考察了溶剂种类、溶剂用量、溶剂极性、操作条件(如温度、搅拌强度及时间等)对油砂沥青萃取率的影响,并通过正交实验获得了最佳萃取条件。在此基础上,对萃取组分和残留物质进行族组分分析,发现沥青中的沥青质的溶解性对温度的敏感性大于其余3种组分(饱和分、芳香分和胶质)。同时,通过实验还观察到萃取过程中悬浮于溶液中的沥青颗粒主要以沥青质组分为主,并含有一定量的轻组分;而油砂中的黏土等细颗粒固体(<44μm)则与悬浮沥青颗粒共存于溶液中,有必要采取过滤、离心等手段对萃取液进行处理,以防这些颗粒对后续的炼油过程产生危害。根据前述的实验研究结果,提出了油砂溶剂萃取过程的机理模型。