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。     

沁水盆地煤层气富集影响因素及富集区类型划分

为了对沁水盆地的煤层气富集特征有更清楚的认识,在总结盆地研究成果基础上,针对盆地15#煤层,分析影响煤层气富集的因素。认为影响煤层气富集的因素中煤层埋藏史、煤岩组成、水动力条件及顶板性质是最主要的因素:埋深大、高镜质组含量、弱水动力条件、致密岩层封盖等有利于煤层气的富集。将煤层气富集区分为8种类型,其中向斜带泥岩、灰岩封盖区有利于煤层气保存,断裂带区、单斜带砂岩封盖区最不利于煤层气保存;背斜带灰岩封盖区及断裂带区有利于煤层气开发,是潜在煤层气高产区。     

镜煤和丝炭的液化差异及其红外光谱分析

为探讨镜煤与丝炭的加氢液化差异及其原因,对采集的煤样手工剥离出富镜煤和富丝炭,并对其进行了加氢液化试验和红外光谱分析。液化试验结果表明,镜煤的油收率和转化率都要高于丝炭。采用WIN-IR软件中的谱图解叠子程序对镜煤和丝炭进行了红外光谱分峰模拟,分析表明,与丝炭相比,镜煤的芳香氢含量低,脂肪氢含量高,这是导致镜煤液化转化率、油收率高于丝炭的重要原因;丝炭的含氧官能团含量高于镜煤,是丝炭液化气体产物中CO2和CO高于镜煤的主要影响因素;镜煤和丝炭的液化水产率非常接近,其部分原因归因于二者所含的羟基强度近似相等。     

不同变质程度煤的液化差异及其分子结构研究

对霍林河14煤、补连塔2-2煤和新疆41煤三个不同变质程度煤样,分别进行了加氢液化实验.结果表明,三种煤样的油产率和转化率高低顺序为霍林河14煤、新疆41煤、补连塔2-2煤,并采用红外光谱实验方法对三种煤样液化的差异进行了分析.分析认为,煤中芳香氢和脂氢强度的不同是导致不同煤液化转化率和油收率差异的重要原因;羟基和含氧官能团的丰度则对不同煤液化水产率的高低和气体产物中CO2和CO气体的多少具有较高的影响;此外,利用三个煤样的元素分析数据和红外光谱实验结果,采用Chem3D软件分别模拟建立了三种煤样的分子结构,通过与实验数据比较,认为所建立的煤分子结构比较合理.     

煤显微组分结构特征及其与热解行为的关系

利用XRD和FTIR对平朔煤和神东煤的惰质组和镜质组结构进行了测试,并利用TG/MS对其热解脱挥发分行为进行了升温速率为20℃/min条件下的在线测试.通过XRD测定,揭示了煤的类石墨结构特征,计算了样品的晶格结构参数:d002,dγ,Lc,La,Me和fa.利用FT-IR测定,计算了表征煤结构特征的三个重要参数:脂氢与芳氢比率、脂肪侧链的链长和芳香氢取代情况,揭示了样品的富氢程度、脂肪链的连接及芳核氢的取代情况.样品的热失重和挥发分析出行为与其结构特征相关,重点分析了C1~C4轻质烃类、氢气、苯和苯基的析出行为及机理.