水热处理对神华煤质的影响

结合水热处理煤的元素、灰分、挥发分分析以及IR光谱研究，讨论了水热处理对神华煤溶胀、抽提及液化性能的影响。结果表明，较高温度下水热处理存在明显的加氢作用，H/C摩尔比高于原煤；水热处理具有脱挥发分和脱灰作用，水热处理温度升高挥发分降低，灰分增加；水热处理的气态产物主要是CO2，250℃以上产生CO和CH4，其中CO2产率不受水热处理温度影响，CO和CH4产率则随水热处理温度升高而增加；水热处理降低了神华煤的溶胀性能，CS2/NMP混合溶剂抽提减小了抽余物在NMP溶剂中的溶胀度；适当温度水热处理能够提高CS2/NMP抽提率，但是索氏抽提性能有所降低；250℃~300℃水处理能够提高液化转化率，但是油气收率低于原煤，前沥青烯收率显著高于原煤。IR光谱分析表明,水热处理改变了煤分子中氢键等非共价键作用，其中较高温度水热处理将导致醚键、酯键等弱共价键水解和芳环侧链的断裂。     

煤的水热处理对其缔合结构的影响

对四种不同变质程度的烟煤进行了热处理和水热处理，采用二硫化碳N甲基吡咯烷酮（CS2 NMP,1∶1 volume ratio）混合溶剂在室温下对原煤及处理后的煤进行了抽提。结果发现，适当条件的热处理和水热处理均可以提高其在混合溶剂中抽提率，水热处理较热处理更能有效增加煤的抽提率。红外光谱分析表明，水热处理的煤样在波数为3410cm－1左右的吸收峰变小，由于水热解处理后氧的脱除而使—OH减少，使得由羟基形成的H键被削弱，因而抽提率增加。水热处理具有脱除矿物质的作用，对高变质程度的煤还可以脱除原煤中的π阳离子缔合，从而可以明显提高其抽提率。此外，对煤的水热解机理进行了探讨。     

溶剂抽提法研究煤中小分子相结构

在90 ℃～100 ℃温和实验条件下,采用溶剂N-甲基-2吡咯烷酮(NMP)及其与二硫化碳(NMP+CS2)混合溶剂体系对我国7个典型煤种进行抽提研究。研究表明,NMP+CS2(75∶1 v/v)混合溶剂体系对煤有较好的抽提效果。除无烟煤外,其他6个煤种获得了20%以上的抽提率,长焰煤的抽提率为41%。抽提可溶物利用高效液相色谱进行分离并结合色谱保留指数对物质结构进行分析,实验发现,煤中的活性组分为C6以下的极性组分,而惰性组分为3个芳环的芳烃衍生物。     

神华抽余煤的溶胀动力学研究

研究了五种神华抽余煤在不同溶剂中的溶胀动力学,考察了溶剂抽提对溶胀性能的影响,探讨了神华抽余煤的溶胀机理.实验结果表明,CS2/NMP混合溶剂抽余煤的溶胀速率随着溶胀温度升高而增大;溶剂抽提对抽余煤的溶胀具有较大影响,其中抽余煤在NMP溶剂中溶胀速率明显大于THN;抽提率越大的抽余煤,溶胀表观活化能越大,溶胀越难进行;两种溶剂中抽余煤溶胀表观活化能均小于10 kJ/mol,表明其溶胀过程由溶剂分子的扩散控制.     

溶剂萃取预处理对低阶煤大分子结构的影响

为了研究溶剂预处理对低阶煤的固有大分子结构的影响,本研究对锡林郭勒褐煤（XLL）和神府次烟煤（SFC）分别进行了四氢呋喃（THF）索氏抽提、二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS₂/NMP）混合溶剂抽提及热溶处理,并对所得抽余煤进行了傅里叶红外漫反射光谱分析（DRIFT）、热重分析（TGA）、压汞法分析（MI）和溶胀度测定。结果表明,溶剂抽提导致煤大分子结构重排和再缔合。其中,THF索式抽提和CS₂/NMP混合溶剂抽提可以改变非共价键交联作用,特别是氢键作用分布,从而不同程度地松弛煤大分子结构。然而,高温溶剂热溶处理主要促进了煤大分子的共价键交联,尤其是对锡林郭勒褐煤（XLL）。所有抽取煤的溶胀都受Fickian扩散控制,且所有抽取煤的溶胀活化能都低于原煤。     

溶剂萃取预处理对低阶煤大分子结构的影响（英文）

为了研究溶剂预处理对低阶煤的固有大分子结构的影响,本研究对锡林郭勒褐煤(XLL)和神府次烟煤(SFC)分别进行了四氢呋喃(THF)索氏抽提、二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮(CS2/NM P)混合溶剂抽提及热溶处理,并对所得抽余煤进行了傅里叶红外漫反射光谱分析(DRIFT)、热重分析(TGA)、压汞法分析(MI)和溶胀度测定。结果表明,溶剂抽提导致煤大分子结构重排和再缔合。其中,THF索式抽提和CS2/NM P混合溶剂抽提可以改变非共价键交联作用,特别是氢键作用分布,从而不同程度地松弛煤大分子结构。然而,高温溶剂热溶处理主要促进了煤大分子的共价键交联,尤其是对锡林郭勒褐煤(XLL)。所有抽取煤的溶胀都受Fickian扩散控制,且所有抽取煤的溶胀活化能都低于原煤。     

煤的缔合结构研究Ⅱ溶液黏度变化

采用Pal-Rhodes方程描述了一种煤可溶组分PI-1溶液黏度随时间的变化关系,并计算得到了缔合物的缔合维数。25 ℃下PI-1在NMP和CS2/NMP混合溶剂中缔合物的缔合维数分别为2.08和2.19,表明其在低温下缔合属于反应控制机理。随着温度的提高,缔合维数趋于减小,表明在较高温度下,PI-1具有较快的缔合动力学过程,在50 ℃时PI-1在NMP中的缔合维数大于在CS2/NMP混合溶剂中的缔合维数,表明PI-1在NMP的缔合速率相对低于CS2/NMP混合溶剂。     

先锋褐煤的热处理和水热处理改质

通过先锋褐煤热处理和水热处理,结合处理煤结构与性质表征,研究了热处理和水热处理对先锋褐煤结构、抽提和溶胀性能的影响,探讨了热处理过程水的作用。结果表明,低于热解温度下的热处理以非共价键解缔合及部分弱共价键热解为主,水与煤的水热反应能够抑制水热处理过程中煤的热解和小分子化合物释放。高温热处理以热解和脱氧为主,水热反应可以稳定煤热解活性基团,避免其二次裂解和交联,在一定程度上提高处理煤的混合溶剂抽提率,改善其溶胀性能。     

煤的缔合结构研究 Ⅰ 溶液缔合动力学

研究了煤可溶组分——吡啶不溶物（PI）在溶液中的缔合动力学，该PI系二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂可溶组分。结果表明PI在NMP溶液中的缔合属于反应控制机理，并提出了二步动力学反应过程，即基本缔合单元的生成和缔合单元之间的缔合。通过实验获得了有关缔合的动力学参数，PI在NMP溶液中二步缔合的活化能分别为73.3 kJ/mol和21.6 kJ/mol。温度对缔合速率的影响显著，随着温度的升高，缔合速率增加。由于PI分子在CS2/NMP混合溶剂中相对NMP具有较高的扩散性，因而其在CS2/NMP混合溶剂中缔合速率较NMP快。此外，还讨论了PI在溶液中的缔合机理。     

溶剂溶胀对鄂尔多斯褐煤结构及热解产物分布的影响

采用四种有机溶剂对鄂尔多斯褐煤进行溶胀预处理并在粉-粒流化床上进行快速热解,探究溶胀对褐煤结构及热解特性的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、气相色谱-质谱联用仪、固体核磁、X射线衍射、全自动化学吸附仪等仪器对溶胀煤及热解产物进行表征。结果表明,非极性溶剂对煤结构影响较小。极性溶剂可以降低褐煤含氧官能团的氢键交联,增加小分子的流动性,增加煤的平均孔径。溶胀后的煤热解焦油和气相产率提高,热解水产率降低。与原煤相比,极性溶剂甲醇、丙酮、四氢呋喃处理煤样的热解焦油产率分别提高了18.88%、26.72%、33.58%,焦油的轻质组分中酚类、单环和双环类芳香烃组分含量明显增加。     

红球菌对煤中硫的脱除及对煤溶胀和抽提性质的影响

中国能源工业是以煤为主、多能互补的能源生产体系。为适应国民经济的发展速度，中国能源工业仍将保持快速发展的势头。煤炭的生产和利用中缺乏对污染物的有效控制将引起大气污染、酸雨等区域性环境问题，以及气候变化等全球环境问题。中国煤炭资源中约15％的原煤硫的质量分数高于2％；高硫煤利用所导致的环境问题已经成为制约中国经济和社会发展的因素之一。因此，开发有效而经济的煤炭脱硫方法具有重要的现实意义。     

煤岩组分在二硫化碳-N-甲基-2-吡咯烷酮混合溶剂中的可溶性

在常温常压下用二硫化碳Ｎ甲基２吡咯烷酮（ＣＳ２ＮＭＰ）混合溶剂对徐州庞庄煤和淮北童亭煤中的各宏观煤岩组分进行了萃取实验，考察了宏观煤岩组分与其可溶性的关系。结果表明：所研究的两种煤中的各宏观煤岩组分在ＣＳ２ＮＭＰ混合溶剂的可溶性顺序为：镜煤＞亮煤＞暗煤＞丝炭；各宏观煤岩组分的可溶性的差别与其中镜质组成分含量，尤其是无结构镜质体含量密切相关。     

低品质煤提质后快速热解大分子挥发分产物的析出特性

对3种低品质煤进行200、250和300℃下的水热提质实验。将水热提质前后的煤样进行氮吸附测试和红外光谱测定,获得其孔隙分布和含氧官能团的变化规律。结果表明,水热提质后,各煤种平均孔径、比孔容明显降低,煤中羟基、羧基减少,环化程度升高,单环芳烃结构向多环芳烃转化,煤中有机质逐渐成熟,煤阶升高。利用快速热解仪在升温速率5000℃/s、终温1000℃条件下进行实验,获得低品质煤热解大分子挥发分的析出规律。结果表明,随着反应终温的升高,各煤种热解产生的脂肪烃含量减小、芳香烃的含量升高、酸类和酚类减少、酯类变化规律不明显。     

环己酮抽提煤的研究

报道了环己酮在索氏抽提及回流抽提等条件下对不同煤队煤样的抽提行为，并探讨了抽提机理与特点，研究结果表明五己酮是一种良好的氢键受体，它与煤分子间相互作用同煤中羟基有密切关系。     

酸洗脱灰及离子交换对低阶煤热溶剂提质分离的影响

采用酸洗脱灰、酸洗和Na/Co离子交换对两种低阶煤(MM和LY)进行预处理,然后以1-甲基萘为溶剂对预处理煤进行热溶剂提质萃取,把煤分成提质煤(UC)、高分子量萃取物(deposit)和低分子量萃取物(soluble)3种主要固体组分,以及少量水和气体产物。结果表明,通过脱灰和离子交换均提高了两种萃取物的收率及碳含量,并明显促进了煤中含氧官能团的脱除。脱灰后MM煤的高分子量萃取物收率从3.5%增加到9.5%,Na离子交换LY的低分子量萃取物的碳含量高达85.3%、氧含量低于6.4%。离子交换对两种萃取物的物理化学性质有明显的影响,Na+的影响尤为显著。酸洗脱灰和离子交换对低阶煤热溶剂提质萃取有明显促进作用。