煤基高能量密度燃料的合成及表征

高能量密度燃料是为新型高性能飞行器提供动力保障的关键,其合成及应用研究具有重要的前瞻性和重大战略意义。煤炭是我国的主体能源和重要原料,通过煤直接转化获取的煤基油,充分保留了煤中特有的环状分子化学结构,具有良好的热安定性和较高的能量密度,被认为是高超音速飞行器的优选燃料。以煤直接液化工艺生产的煤液化石脑油馏分为起始原料,通过富集轻质芳烃、化学合成、催化加氢稳定和产物分离提纯等方法制备煤基高能量密度燃料,并对其产物进行分子结构表征和性能评价。结果表明,煤直接液化生产的石脑油馏分是一种优异的催化重整原料,经催化重整富集轻质芳烃后,其轻质芳烃质量分数高达71.05%。Diels-Alder化学合成主产物是由多个封闭环平面组成且具有空间立体构型的二环或三环烃类物质,质量分数为46.18%,因分子内存在较大的张力能,结构紧凑,其拥有更大的密度和体积热值。煤基高能量密度燃料的密度和体积热值分别为0.8990 g/cm3与38.06 MJ/L,均大大超过现行的国内石油基喷气燃料(RP-3和RP-6)、煤基大比重喷气燃料、美国和俄罗斯军用标准。与单一纯物质合成高能量密度燃料(JP-10和T-10)比较,其密度与体积热值偏小。究其原因主要是轻质芳烃的富集度仅为71.05%,需进一步提高其轻质芳烃质量分数。另外,制备的煤基高能量密度燃料种类复杂,其主产物质量分数仅46.18%,下一步可重点调控合成产物的分子构型和纯化分离。     

薄壁注塑专用煤基聚丙烯K1860的工业化生产及应用

在Innovene气相工艺聚丙烯生产装置上,选用专用成核剂,采用氢调法成功生产出各项性能良好的薄壁注塑专用煤基聚丙烯K1860,其熔体流动速率稳定在60～70 g/10 min,弯曲模量为1 870～1 886 MPa,黄色指数为-1.1～-1.3,拉伸屈服应力为38.3～38.6 MPa,负荷变形温度为107～111 ℃。将K1860应用于食品包装容器(一次性餐盒)的生产,其透光度、成型效果、柔韧性以及耐热性均较好,制品完全满足食品包装要求。     

KOH添加方式对煤热解活化气固产物的影响

以陕西低阶烟煤为原料,研究了在低碱煤质量比(m_(KOH):m_(coal)=1:1)下,不同温度时浸渍法、超声法和干混法三种KOH添加方式对煤热解活化过程中气相产物CH4,CO和CO_2释放规律及固相产物中活性炭和碳纳米管混合物的影响。结果表明:浸渍法中KOH通过扩散作用进入煤颗粒内部孔隙,KOH充分分散与煤接触良好,活化反应剧烈,所制备固相产物的比表面积为1 081.31 m~2/g(40℃),远大于超声法制备的固相产物的比表面积(880.39 m~2/g)和干混法制备的固相产物的比表面积(425.66 m~2/g);气相产物中CO和CO_2累积量由大到小的KOH添加方式依次为浸渍法、超声法、干混法,CH_4累积量由大到小的KOH添加方式依次为干混法、超声法、浸渍法;KOH在活化煤过程中,使煤中固有Fe等矿物元素暴露出来,二者共同催化煤热解过程中产生的CH_4等烃类气体转化为碳纳米管,固相产物碳纳米管的表观含量由大到小的KOH添加方式依次为浸渍法、超声法、干混法。     

煤基石脑油加氢研究

采用三段加氢工艺对煤基石脑油进行了加氢处理,重点研究了反应温度、压力、空速对一段加氢效果的影响,并对该段催化剂的使用寿命进行了考查,初步探讨了三段加氢反应温度对加氢性能的影响。研究结果表明经过三段加氢后的产品溴值小于1.0 g Br/100 g,总硫小于0.5μg/g,可用于汽油调和组分、芳烃抽提或环保溶剂油。     

铁矿石粉循环流化床煤基直接还原的实验研究

在小型循环流化床中对铁矿石粉在氮气气氛下用大同煤粉直接还原进行了实验研究,在800~950℃考察了反应温度对铁矿石粉的还原程度及还原产物微观结构的影响. 结果表明,随反应温度提高,铁矿石粉还原产物的金属化率及还原度均增加,800~850℃时增幅较大,850~900℃时增幅平缓,900~950℃时又出现较大增幅,950℃时达到63%的金属化率和87%的还原度;与还原前的铁矿石粉相比,还原产物的比表面积和总孔体积在800℃时均增加,而在其他温度时均减小,对应的平均孔径变化规律则相反.     

离子液体/低共熔溶剂在煤基液体分离中的应用

为了实现煤基液体各组分利用价值最大化,本文综述了离子液体和低共熔溶剂对组分组成复杂的煤基液体进行高效萃取分离的研究进展。首先介绍了离子液体和低共熔溶剂的性质及分类;其次根据分离目标的不同,将离子液体和低共熔溶剂对煤基液体典型组分的萃取分离分为四个方面进行阐述：煤基液体提酚、燃料油萃取脱硫、燃料油萃取脱氮、芳烃和脂肪烃的分离。分析表明,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的提酚效果较好,能分离出绝大多数的酚类化合物;燃料油萃取脱硫时,离子液体和低共熔溶剂对实际煤基液体的单次脱硫率均不高,需3～5次重复萃取后才能获得理想效果;燃料油中的碱性及非碱性含氮化合物很难被同一种离子液体或低共熔溶剂一次性分离出,导致实际油品的脱氮率较低;大多数离子液体和低共熔溶剂进行芳烃和脂肪烃的分离时不能获得理想的分配系数和选择性,尚无法用于实际芳烃和脂肪烃的分离。氢键、π-π、CH-π、范德华力等分子间相互作用的差异是实现离子液体或低共熔溶剂进行煤基液体典型组分分离的主要原因。依据分离对象,设计合适的离子液体和低共熔溶剂,提高实际煤基液体分离时的萃取率和选择性;分析并解决离子液体和低共熔溶剂用于实际煤基液体各组分分离时可能出现的问题,势必会推进煤基液体高值化分离的工业化进程。     

水溶煤基酸(降解法黄腐酸)增效型农药田间药效试验(Ⅰ)

简要介绍了水溶煤基酸(降解法FA)与化学杀虫剂、杀菌剂、除草剂(含生物制剂)等复合制剂的田间药效结果。试验表明，煤基酸增效型草甘膦、煤基酸增效型巨星对果园杂草、麦田杂草要比单用草甘膦或巨星效果明显。所有实验结果均表明，降解法水溶煤基酸对多种化学生物农药均有显著的增效作用，以纯含量对比煤基酸的增效作用要优于从煤中直接提取的FA，其应用前景十分广阔。     

煤基聚苯胺防腐蚀性能的研究

采用加速浸泡和电化学测试方法，研究了煤基聚苯胺(CPANi)用于防腐蚀涂料中对碳钢的保护性能和效果。结果表明，煤基聚苯胺对涂料的性能没有太大的影响，用于涂料中对基体金属(碳钢)具有明显的阳极保护作用。     

不同态煤基聚苯胺的结构与性能

采用溶液再掺杂法制备了DBSA二次掺杂态煤基聚苯胺(CBP-R-DBSA),得出较佳的二次掺杂条件:时间24 h,温度30℃,酸浓度1.2 mol/L,所得产物电导率为6.08×10-2 S/cm.分析探讨了煤基聚苯胺的掺杂-脱掺杂过程及不同态煤基聚苯胺的结构与性能,结果表明:原位聚合引入的外加酸与煤大分子酸对聚苯胺具有协同掺杂效应,煤基聚苯胺的掺杂-脱掺杂不完全可逆,煤表面酸性基团的掺杂作用相应减少了聚苯胺链上的掺杂活性点,这限定了DBSA对U-CBP的有效二次掺杂,其掺杂效果逊于乳液聚合原位掺杂.