溶胀对新疆淖毛湖煤样结构组成及热解性能的影响

分别采用洗油(WO)、2-甲基萘(MN)和喹啉(QL)三种溶剂对淖毛湖煤样进行溶胀处理,研究溶胀作用对煤样物理和化学结构的影响. 结果表明,与原煤相比,溶胀煤样的挥发分含量和C元素含量不同程度降低,其中C含量降幅明显,约为8.63%,而H和O含量增加. 用WO, MN和QL溶胀的煤样的亚甲基碳含量分别降低6.37%, 5.74%和7.55%,而羧基碳和羰基碳含量分别增至10.60%, 11.40%和11.10%. 溶胀煤样的比表面积比原煤降低30%以上,平均孔径不同程度增加. 溶胀后煤样结构重排,表面能下降. 溶胀煤样的热解焦油产率和气产率均增加,H2和CO产率增幅明显. 溶胀抑制了交联反应,导致CO2产率降低.     

电缆绝缘用LDPE的结构与性能

选用3种国内商品化的电缆用低密度聚乙烯(LDPE),利用凝胶渗透色谱仪、升温淋洗仪、红外光谱仪、差示扫描量热仪研究了其链结构和交联性能,探讨了相对分子质量及其分布、链支化、双键等因素对树脂结晶行为和交联性能的影响.结果表明:支链含量越少,亚甲基序列越长,结晶能力越强,其结晶度越高;端双键含量越高,其交联反应速率越快;凝...     

水热处理对褐煤提质及其热解产物分布的影响

为了提高褐煤利用效率,强化水处理技术对褐煤提质的影响,采用高压反应釜对褐煤进行水热处理,考察了水热处理条件对煤低温热解产物分布的影响。结果表明,处理后煤样的碳、氢含量增加,氧含量降低,水热处理对煤样有脱氧提质作用。处理温度为260℃时,热解焦油产率相对提高19%,热解水产率降低了20%。通过固体核磁共振(NMR)分析可知,水热处理温度在180~260℃条件下,煤中分子有机结构中的弱化学键有一定断裂,含氧官能团逐步减少,热解水产率降低;芳香碳含量基本不变,芳香侧链增加,热解时容易断裂形成焦油,达到提高煤焦油产率之目的。但水热处理温度过高时,其热解焦油产率下降。     

碱性阶段起始F/U配比对UF最终结构影响的~(13)C-NMR研究

采用两种工艺[如传统工艺(记为A工艺)、低起始n(甲醛或F)∶n(尿素或U)比例工艺(记为B工艺)]合成脲醛树脂(UF),并用定量13C-NMR(核磁共振碳谱)法跟踪检测UF的结构变化。研究结果表明:当碱性阶段起始n(F)∶n(U)≥2.0∶1.0时,A工艺合成的UF最终结构中亚甲基醚键含量比B工艺高11%。这是由于前者在碱性缩聚阶段中醚键生成占优势,而后者因亚甲基桥键生成参与竞争反应而使醚键含量下降,并且两者在该阶段醚键含量差异贯穿整个树脂的合成过程中。由于空间位阻效应,碱性阶段N,N′-二羟甲基脲间的反应主要生成醚键,而含游离氨基的一羟甲基脲自聚或与其他羟甲基化合物的缩聚可生成亚甲基桥键。     

二羟甲基脲与三聚氰胺共缩聚反应研究

采用高分辨超导13C-NMR(核磁共振碳谱)法和ESI-MS(电喷雾电离质谱)法对碱性条件下模型化合物UF2(N,N′-二羟甲基脲)与M(三聚氰胺)的共缩聚反应进行了分析。研究结果表明:在UF2的反应体系中,UF2发生了一定程度的缩聚反应,产物中亚甲基醚键占主导地位;经典理论认为碱性条件下很难生成亚甲基桥键,但13C-NMR谱图中观测到化学位移为47.77×10-6、54.36×10-6和54.54×10-6处是亚甲基桥键的特征峰。在UF2/M的反应体系中,UF2大量水解并导致M羟甲基化和UF2/M的共缩聚反应;仅根据13C-NMR谱图难以确认M/UF2反应体系中发生了共缩聚反应,但结合ESI-MS谱图可以确认质荷比为221~341的对应结构是共缩聚反应产物。     

过渡金属硝酸盐浸渍对和丰煤表面形貌及热解行为的影响

采用SEM和FTIR技术分析浸渍过渡金属硝酸盐的脱灰和丰煤样(DC)的表面结构变化特征,利用TG-MS和固定床研究煤样的热解和气体逸出行为,探讨金属组分对半焦结构和焦油组成与品质的影响。结果表明:浸渍Fe~(3+),Ni~(2+(和Co~(2+)的硝酸盐后,煤样表面疏松并重构,热解半焦产率增加,焦油产率下降,其中在Fe组分的作用下,焦油产率比DC热解焦油产率低53.71%。Fe~(3+)有利于CO和CO_2的生成。XRD结果表明:Ni盐经由分解为NiO和还原生成Ni的过程来影响煤样的热解行为,而Fe和Co的作用形态主要为Fe_2O_3和Co_3O_4。在Ni和Co组分的催化作用下,半焦的不饱和度增加。与DC热解焦油相比,Fe,Ni和Co组分均可增加焦油中的轻质组分含量,促进沸点高于300℃的长链烷烃分解,使得C≥17组分含量分别比无金属组分作用时降低23.12%,11.90%和18.59%。     

基于13C NMR技术的桦甸油页岩热解行为

基于13C NMR技术,研究了桦甸油页岩及其不同终温下的热解固体残余物中有机质的化学结构,对典型页岩油与热解气的有机组分进行了简要分析。通过对油页岩及其热解固体残余物的谱图分峰拟合分析,获得了芳碳率、脂碳率等11个基本结构参数和平均亚甲基链的碳数、芳环取代度、桥接芳碳与周碳之比3个重要结构参数,探讨了热解过程中相应结构参数的变化特性。结果表明,油页岩在生油阶段开始之前就已经有部分亚甲基基团析出生成烃气或缩合成为芳环,而油页岩的热解过程是芳环不断缩合的过程。结合化学结构与热解固体残余物的潜在产物产率之间的关系可知,油页岩热解固体残余物的热解半焦、热解气的潜在产率分别与油页岩芳碳率、脂碳率成线性关系,而热解油的潜在产率与亚甲基基团率有直接关系。     

基于固体13C核磁共振技术对油砂沥青质结构的研究

采用固体13C核磁共振(13C NMR)技术对油砂沥青质的化学结构特征进行详细的研究。通过对油砂沥青质的核磁谱图分析,获得了表征油砂沥青质结构特征的12个碳结构骨架参数。根据研究分析结果,油砂沥青质中的脂碳含量达60%左右,表明其化学结构主要以脂碳结构为主。在脂碳中,亚甲基含量最多,主要出现在脂肪链中,且其脂肪链平均长度小于8个碳原子,可推断为中等长度脂链;芳香碳含量小于40%,其中质子化芳香碳含量多于非质子化芳香碳。在非质子化芳香碳中芳香桥碳含量最多,可推断芳香碳呈多环模式;羰基碳在油砂沥青质结构中所占比例极小。虽然基于获得的油砂沥青质的元素组成,可以将油砂沥青质归类到Ⅰ型干酪根,但是两者在成烃潜量和结构特征都存在较大差异,由此判断油砂沥青质并非干酪根的降解产物。     

大港减渣及其超临界萃取残渣沥青质中的桥接链和烷基侧链分布

利用钌离子催化氧化（RICO）方法研究了大港减渣庚烷沥青质和大港减渣超临界萃取（SFEF）残渣庚烷沥青质的化学组成和结构特征。结果表明,两种庚烷沥青质的芳香结构上都存在一定量的烷基侧链和桥接不同芳碳的聚亚甲基桥接链,烷基侧链碳数最大约为33,聚亚甲基桥最大碳数约为24,含量均随碳数的增加呈递减趋势,并存在不同程度的偶碳优势。SFEF残渣沥青质C_25＋烷基侧链比减渣沥青质少,但C₁₆～C₂₅的烷基侧链比减渣沥青质多,SFEF残渣沥青质的聚亚甲基桥接链含量比减渣沥青质少约25倍,这说明减渣沥青质中部分长链结构在SFEF过程中可能发生了热裂化反应。     

聚甲基硅烷稳定性的研究

聚甲基硅烷对氧气敏感,甚至能在空气中自燃。在较高的温度和湿度下,其Si—Si键和Si—H键不稳定,很容易被氧化成Si—O—Sir由于含有大量的Si—H键,120℃以上它会发生明显的脱氢交联反应,并且随着温度的升高,脱氢交联的速度明显增大。由于聚甲基硅烷热分解过程中低分子量组分的逸出,其陶瓷产率并不高,热分解产物为β-SiC,其Si与C的摩尔比为1．23,并含有少量氧。     

二氧化氯作用后煤结构~(13)C-NMR的变化特征

选择五种不同变质程度的煤样,分别测试二氧化氯作用前后的13C-NMR谱,并对比其变化特征.结果表明,二氧化氯作用后煤中化学活性较高的脂族碳基团因部分转化为较稳定的其他基团而导致含量减少,含氧官能团含量有所降低,稳定的羧基碳和羰基碳含量增加,芳香烃中不饱和烃键以及芳香环上的醚氧键断裂,部分芳香环被打开,芳香度降低.研究结果为揭示二氧化氯对煤储层吸附能力和渗透率影响机理提供了实验支撑.     

低密度聚乙烯长支链含量的测定

针对低密度聚乙烯(LDPE)支化度计算困难的问题,采用旋转流变法及核磁共振碳谱(~(13)C-NMR)法分别计算Basell管式法装置生产的系列LDPE的长支链含量。结果表明:随着LDPE熔体流动速率的提高、相对分子质量的降低,其长支链含量降低;探讨了旋转流变法和~(13)C-NMR法的差异,采用~(13)C-NMR法计算得到的长支链数差异小,无法准确表征支化结构接近的工业化LDPE各批次间的差异;采用旋转流变法测定的LDPE长支链数具有检测时间短、长支链敏感性高的特点,适合工业上快速、准确地表征LDPE支化结构。     

E_0级木地板胶粘剂用MUF结构的~(13)C-NMR分析

以甲醛、尿素和三聚氰胺为主要原料,合成了E0级木地板胶粘剂用MUF(三聚氰胺-尿素-甲醛共聚树脂),并采用13C-NMR(核磁共振碳谱)法对MUF、UF(脲醛树脂)、MF(三聚氰胺-甲醛树脂)的结构进行了表征。研究结果表明:3种树脂在制备过程中的酸性条件下都能产生亚甲基、二亚甲基醚键,MUF中三聚氰胺单元与尿素单元之间是以亚甲基醚键的形式相结合的。     

甲烷及水蒸气对生物质催化气化合成气和焦油的影响

以松木木屑为生物质原料，在两段式反应器上进行甲烷、水蒸气对生物质催化气化影响的实验研究，考察了甲烷与生物质之比α、水碳比S/C对气体产率、碳转化率、焦油产率、焦油组分和露点温度影响的变化规律。结果表明：α从0增加到0.4，合成气中H₂的产率增加了57.4%，甲烷的加入有利于生成富含氢气的合成气；α为0.2时碳转化率最高，为86.9%，焦油产率下降了30.5%，第二、五类焦油的产率达到最低，可见适量CH₄的添加能促进焦油的转化，特别是大分子焦油和酚类的反应。随着S/C的提高，H₂产率升高，CO产率降低；S/C从1增加到1.5，各类焦油的含量均有所降低，当S/C进一步增加到2时，第二、五类焦油含量却有所上升，说明水蒸气可以促进焦油向气体分子转化的反应，但过量的水蒸气抑制酚类和大分子焦油的分解。总之，甲烷和水蒸气的适量添加均可以提高合成气中H₂的含量，降低焦油产率，提高合成气的品质，有利于气化产物的进一步利用。     

感冒清热颗粒中药渣中试规模循环流化床气化实验

以感冒清热颗粒中药渣为原料,在双回路循环流化床中试设备中进行热解气化实验,研究原料含水率、原料粒径以及空气当量比ER对其气化特性的影响。结果表明：①随着原料含水率的提高,炉内平均温度降低,产生的燃气中焦油含量、CO2含量明显提高;CO含量、气体产率、碳转化率显著降低;H2含量、燃气热值以及气化效率均呈现先增大后减小的趋势。②原料粒径越小,反应炉内平均温度越高,燃气中焦油含量越低,燃气热值和气体产率越高,气化效率以及碳转化率越高;H2、CH4、CO、CnHm含量增加,CO2含量减少。③随着ER的增大,可燃气体尤其是CO的浓度不断降低,CO2含量不断增加;炉内平均温度、气体产率以及碳转化率均逐渐增大;燃气热值和燃气中焦油质量浓度逐渐减小;气化效率则呈现先增大后减小的变化趋势。④当原料含水量<9%、原料粒径<4mm以及ER在0.25~0.27时,气化效率较高,具有较好气化特性。     

两种西部煤的化学结构及加氢液化性能

为探究西部煤的加氢液化反应性能,对新疆淖毛湖煤和内蒙古不连沟煤在间歇高压反应釜中进行了加氢液化实验,借助固体13 C-NMR和FTIR分析手段,对比研究了不同类型碳和官能团在两种煤及反应中间产物沥青质(PAA)中的分布.结果发现:淖毛湖煤的转化率和油产率分别为96.33%和47.86%,明显高于不连沟煤的转化率(76.18%)和油产率(23.44%).煤中脂肪碳和芳香碳所占比例是造成加氢液化反应转化率差异的主要因素,脂肪类和芳香类官能团的含量与反应性的关系分别呈正相关和负相关;液化油产率与原料煤中亚甲基碳和次甲基碳含量有关;与原煤相比,沥青质中的脂肪碳比例减少而芳香碳比例增加,说明脂肪碳是加氢过程中发生裂解加氢的主要活性结构.     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

霍林河褐煤化学结构特性的13C NMR与FTIR对比分析

采用¹³C NMR及FTIR对霍林河褐煤的化学结构特性进行深入分析,通过¹³C NMR计算得到霍林河褐煤包含34.32%的脂肪族碳、61.25%的芳香族碳以及4.43%的羰基碳。平均每个芳环团簇包含1~2个芳香环,每个芳香环中平均碳原子取代数为3~4。平均亚甲基碳链数为1.4,烷链支化度为25.47%,说明脂肪族多以短链分支形式存在。通过对霍林河褐煤红外光谱进行分峰拟合,计算得到煤的FTIR结构参数（平均亚甲基碳链数、芳香环取代度、烷链支化度）与¹³C NMR计算结果相吻合。虽然芳碳率（f_ar-F=55.37%）与¹³C NMR计算结果存在一定的偏差,但是FTIR很大程度上仍然可以反映煤的碳骨架结构特性。     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

疏水缔合型两性聚丙烯酰胺增稠剂的制备及性能研究

以司班-80、OP-10为复配乳化体系,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(甲叉)为交联剂,丙烯酸十八酯(ODA)为长碳链疏水单体,用过硫酸钾引发丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)进行反相乳液聚合,制备了疏水缔合型两性增稠剂。探讨了增稠剂的交联结构、交联剂用量、长碳链疏水单体用量,DMC用量以及所得产品的耐盐性、流变性和耐稀释性。结果表明:当交联剂占单体量0.17%,长链疏水单体为0.6%,DMC为13.8%时,其综合增稠效果最佳。