煤萃取过程的TEM分析与煤嵌布结构模型

通过对不同变质程度的两种煤所进行的CS2／NMP混合溶剂萃取,发现该过程并不是单纯的可溶物的溶解,其间有一部分萃取物依靠浮力作用悬浮在溶剂中,在离心分离条件下并不能沉降到萃取残渣中,因此所得的CS2／NMP混合溶剂对某些煤的高萃取率并不是全部由分子意义上的溶解所得．通过向CS2／NMP混合溶剂萃取液中添加反苹取剂的反萃取过程,可以将2种类型的悬浮物高度富集形成固体形态的精煤和黏结组分．提出了煤的嵌布结构理论模型及其概念,认为煤是以大分子组分、中型分子组分（包括中Ⅰ型和中Ⅱ型）、较小分子组分和小分子组分共同组成的混合物,这5种族组分之间主要以镶嵌的分布方式相连接,可以通过CS2／NMP混合溶剂为主的萃取反萃取使其彼此分离．应用该模型可以对萃取过程及现象进行合理解释．     

煤焦油馏分微波萃取神府煤热解液体产物的研究

为提高煤在萃取过程中的转化率,考察微波辅助萃取煤的工业化可行性。在微波辅助下,以神府低温煤焦油馏分为溶剂,在最优操作条件下萃取神府煤,将萃取混合液在510℃条件下热解,分析了热解液体产物的性质及组成,得到了加工方案。结果表明:液体产物主要由酚类化合物、芳烃化合物及烷烃组成,酚类含量较高,其在萃取热解液体产物中的比例均达到50%以上,主要由苯酚、C1～C4苯酚组成,大于C4苯酚的含量很小,其中由苯酚、C1-苯酚、C2-苯酚组成的低级酚含量占总酚含量的70%以上,因此对液体产物进行加工时,需要将低级酚类化合物从液体产物中先分离出来。     

煤的黏结性来源及形成机理

通过对不同变质程度的两种煤所进行的CS2/NMP混合溶剂萃取与反萃取,实现了对煤中强黏结能力组分、弱黏结能力组分和不黏组分等族组分的分离.对各族组分进行了FTIR,GC/MS和黏结指数GR.I的分析测定,探讨了煤中黏结性的来源及形成机理.结果表明:不同变质煤的P4+P3族组分都具有极强的黏结能力,其GR.I值基本相同;有弱黏结能力的P1族组分的GR.I值大小则因煤种而有差异.决定煤黏结性大小的最主要因素是煤中的P4+P3族组分含量,其次是P1族组分含量,再其次是煤的变质程度(决定P1族组分的黏结能力大小).煤中的苯系列化合物、萘系列化合物、蒽与菲系列化合物和长链烷烃是煤黏结性的活性组分;它们有适度的分子结构和大小,使其在热解过程中主要生成胶质体液相;萃余煤具有大分子结构,热解时主要产生气相、焦油蒸汽和固相,不产生液相或液相很少.黏结性活性组分越多,热解时形成胶质体液相就越多,黏结能力也就越强.     

低温煤焦油萃取-热解神府煤耦合新工艺研究

以煤的衍生溶剂——低温干馏煤焦油为萃取剂,对神府煤进行溶剂萃取-热解处理,考察了溶剂体系、萃取温度、溶煤比和时间4个因素对神府煤总转化率的影响。结果表明:以低温煤焦油的200℃~360℃馏分作萃取溶剂、在萃取温度200℃、溶煤质量比4:1、萃取时间30 min的工艺条件下,可以使神府煤的总转化率达到35%左右。     

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。     

煤中小分子的微孔嵌入特征与溶出特性

以CS2为溶剂对童亭暗煤进行了按时间段分次取样的溶剂萃取,采用GC/MS对各次萃取物进行了定性分析,并与童亭亮煤和童亭丝炭的分析进行了比较.结果表明：童亭暗煤中部分化合物溶出时刻具有较高的选择性,即较大微孔中的分子量大的化合物首先溶出,而较小微孔中的分子量小的化合物后期溶出,极性化合物溶出时刻既受微孔大小也受极性强弱影响,但一般是延迟溶出;以细粒分散于有机质基质中的矿物质对游离态化合物的溶出有延迟作用;显微亚组分的不同将决定微孔嵌入态小分子的组成和数目分布,结构镜质体孔隙多较大,不利于对小分子的吸附嵌入,但可有游离态小分子装填;无结构镜质体孔隙多呈微孔分布,对小分子的嵌入较有利;当以微孔嵌入态存在时,长链烷烃溶出顺序总体上是高碳烷烃→中碳烷烃→低碳烷烃.     

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。     

镍铁双金属催化剂的制备及其催化甲烷裂解性能评价

催化甲烷裂解(CMD)可产出不含CO_x的氢气和高附加值的炭材料,是一种潜在的环境友好型制氢工艺。为了开发一种高效的CMD催化剂,以泡沫镍和Fe(NO₃)₃·9H₂O为前驱体、MgO粉末作为载体,采用熔融法制备了镍铁双金属催化剂。考察了双金属负载比例、焙烧温度(550～850℃)和CMD反应温度(600～850℃)对镍铁双金属催化剂的CMD反应催化性能的影响。结果表明,当镍和铁的负载量(质量分数)分别为11%和25%,焙烧温度为600℃时,所得催化剂在850℃下的CMD反应中表现出良好的催化活性和稳定性,甲烷转化率达94%以上。采用塔曼温度分析了镍铁双金属催化剂的形成过程及镍铁双金属之间的潜在协同作用,并利用柯肯达尔效应解释了形成的积炭形态和催化剂的潜在失活原因。