煤的族组分形成机理研究

采用CS2/NMP混合溶剂和反萃取剂,将徐州夹河煤在常温常压下分离为萃余煤组分、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)对混合溶剂萃取、反萃取过程进行了追踪研究,主要探讨了族组分中精煤组分和沥青质组分形成的微观机理.结果表明,精煤组分和沥青质组分均是以微纳米颗粒形式从煤大分子基质悬浮到萃取液中,两种颗粒在后续反萃取过程中均发生融并现象.以深灰色呈现的精煤组分颗粒在加入反萃取剂后,融并为网孔状或表层均一的块体;以灰白色(或亮白色)呈现的沥青质组分颗粒在加入反萃取剂前后由分散聚集变为高度聚集,进一步融并成表面极为光滑均一的块体,最后经历了合并和长大的过程,于少量NMP中重新分散成大小均匀的小球体.     

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。     

煤全组分的族分离及应用展望

从煤和石油的加工利用方式出发,比较了当前煤和石油加工转化的主要特点,结合煤结构研究的现实需要,论述了进行煤全组分族分离研究的必要性及其理论与应用价值。介绍了族组分分离方法的进展及存在问题,提出了用萃取与反萃取法进行煤全组分族分离的新工艺。     

徐州镜煤分级分次萃取物的FTIR分析

为了研究煤中可溶有机质的存在方式与溶出行为,采用石油醚和CS2两种溶剂对徐州镜煤进行分级分次萃取,并以FTIR对各次萃取物进行了分析．结果表明：两种溶剂萃取物重要基团FTIR吸收峰随时间的变化关系均呈波形曲线变化规律;石油醚萃取时溶出的主要是煤中以游离态存在的可溶分子,脂肪族成分和含OH（-NH）的成分是其主要产物,且均以中、长链的成分为主;而CS2萃取除溶出游离态的可溶分子外,还可以渗入煤孔隙中溶出孔隙内的可溶分子,且可溶物中有大量的某种特定链长的脂肪族成分存在,而含OH（-NH）的成分则以短链的为主．     

不同煤阶煤的吡啶抽提FTIR谱研究

在相同的实验条件下,对四种不同煤阶的煤用搅拌抽提法进行吡啶抽提,并利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)对原煤及残煤进行了定量测试,讨论了不同抽提率产生的原因,研究了吡啶抽提前后官能团含量的变化。分析表明,溶剂吡啶主要作用于煤基本结构单元芳核的侧链和桥键。     

煤中致粘组分与不粘组分

用二硫化碳－Ｎ－甲基－２－吡啶烷酮（ＣＳ２－ＮＭＰ）混合溶剂对五种不同阶煤进行了萃取,考察了煤的可溶性与粘结性的关系,结果表明,煤的可溶性与粘结性密切相关,由此提出了煤中主要存在的“致粘组会”和“不粘组分“的概念,即煤在ＣＳ２－ＮＭＰ中的萃取物为致粘组分,萃余物为不粘结分。     

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。     

用FTIR法对煤沥青热氧化过程中结构转变的研究

本文采用KBr-CsI压片法研究了若干热氧化煤沥青和中间相样品的红外光谱结构特征。结果表明,沥青的热氧化反应分二段进行,第一阶段发生脂肪性取代基团的氧化,脂链的消耗导致生成羧酸,羧酸酐,脂醚和酮等含氧化合物。而酚羟基则发生缩合反应失去水转成芳醚。脂链氧化消失后转入第二氧化阶段,芳香氢的氧化。芳氢氧化导致芳核缩聚增大。氧化沥青中的QI具有和全沥青相似的结构,不同点仅在脂链少,含OH,COOH取代基较多,芳香氢较少。     

煤中难燃组分的研究进展

简要回顾了煤中难燃组分的研究现状及其最新进展,着重讨论了各种煤岩组分在热解过程中的不同表现,及其造成的煤焦形态差异和由此经起的不同型态煤焦的燃烧特性差别,进而主意述了煤中难燃组分的研究方法及其优缺点。     

大兴煤的氧化产物红外和差热分析

对大兴煤先进行萃取再用双氧水将萃余煤进行氧化,并对其残余产物进行分析。热重结果显示煤有4次比较明显的质量减少,但第三次煤中不太稳定的大分子化合物发生分解、解聚导致失重最多。红外表明原煤的结构最复杂,而萃取和氧化使煤中的官能团种类变化很小但其中某些物质的含量却发生了较大的变化,从而导致大内部结构发生变化。     

煤的超临界萃取液化特征

在半连续装置上，选用几种褐煤、烟煤及乐平煤进行了超临界水萃取液化研究。对反应活性较高的可保煤和乐平煤考察了不同溶剂、不同催化剂、不同温度段及不同压力对萃取结果的影响。对特征煤－乐平煤的萃取物进行了ＧＣ／ＦＴＩＲ和ＦＴＩＲ分析。结果表明：以甲苯为溶剂，在４００￣４３０℃时萃取率较高，ＮａＯＨ催化剂可提高萃取物中油含量。乐平煤萃取物主要是苯类、烷烃类衍生物。     

TGA－FTIR联合技术对煤燃烧过程中氯的析出特征研究

本文借助于ＴＧＡ－ＦＴＩＲ（热重分析联合傅立叶远红外先谱）技术对４种美国煤和４种英国煤进行了氯的析出特征的研究，尽管英国谋的平均氯含量比美国煤高的多，但两种煤在燃烧过程中氯以ＨＣｌ形式析出的特征是相似的。ＦＴＩＲ的气体组分分析还表明英国煤与美国煤的氯的存在方式及分布状态在一定程度上是相似的，ＨＣｌ的初始析出温度一般在２５０℃，最大析出温度因煤的粒度不同而不同，６０目粒度的煤，其最大析出温度在３００℃以上，粒度为２００目和４００目的煤，最大析出温度Ｔｍａｘ在２８０℃左右，８０％的ＨＣｌ在燃烧过程中是在４００℃之前从煤中析出的。ＴＧＡ－ＭＳ氯的析出特征曲线表明与ＦＴＩＲ的结果是一致的。     

热聚合改质过程中煤沥青组分转变规律的研究

在 2 0 L热聚合反应釜中 ,研究了中温煤沥青热聚合改质过程中各种沥青组分随热聚合温度和热聚合时间的转变规律 .结果表明 ,在煤沥青热解缩聚期间煤沥青的甲苯不溶物和次生喹啉不溶物组分生成转变具有一定的规律性 ,并指出了其对煤沥青生产的指导意义 .     

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．     

确定单种煤中纯活性组分质量的方法

在单种煤中分别加入不等量惰性物,通过测定粘结指数来确定各单种煤的惰活比与粘结指数的回归方程,并比较各单种煤纯活性组分的质量差异。     

煤的可溶组分对粘结性的影响

在室温下用二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮(CS2-NMP)混合溶剂对煤样进行了抽提实验,考察了煤的可溶组分对抽提率和粘结性的影响,探讨了抽提率与粘结性之间的关系。结果表明,煤的抽提率对粘结性有较大的影响。     

不同变质程度煤的FTIR和HRTEM及TG分析

为了研究煤的结构演化特征,选用四种不同变质程度的煤样,采用傅立叶红外(FTIR)测试手段从分子尺度上对大分子结构进行解析,得到红外结构参数;应用高分辨率透射电镜(H RTEM)测试手段从聚集态尺度上对微晶结构进行表征,统计分析晶格条纹长度,得到微晶结构参数;利用热重(TG)测试手段对煤样进行热解模拟,得到热解特征参数;分析对比各项参数,探究煤演化过程中的复杂性规律。结果表明:芳香烃含量、脂肪链长度和热稳定性呈正相关;FTIR参数中的有机成熟度指数C、HRTEM参数中的高环数芳香层片(5×5~8×8)含量和TG参数中的热解初始温度θ_i具有相关性。当C减小时,含氧官能团含量的减少为高环数芳香层片中的含氧官能团含量的减少,热稳定性减小,θ_i减小,反之亦然;脂肪烃含量和生烃潜力呈正相关,和芳香烃含量呈负相关。在镜质组反射率R_(max)~o为0.6%~2.05%这一阶段,HDG6和GD2中含氧官能团等杂基脱落后才能继续芳构化。     

生产工艺对煤制天然气中惰性组分含量的影响分析

煤制天然气中的CO2、N2、Ar、H2O等惰性组分的总含量将对最终产品组成和质量产生影响,而其中各自的含量水平受整个生产工艺流程中不同单元工序的影响;结合现有单元过程的技术水平,分析了在正常操作条件下煤制天然气各个单元工序对最终产品气体中惰性组分含量的影响,并归纳得出了惰性组分的含量水平。     

煤岩组分的物化性质对煤自燃的影响

影响煤自燃的因素很多,如煤化程度、煤的岩组成、煤的水分、黄铁矿含量、环境温度、煤堆积密度、煤炭粒度等。笔者主要研究煤岩组分的物化性质对煤自燃的影响。