凝结热对低阶煤低温氧化过程的影响

选用Pulse Calorimeter仪器，研究了低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程的反应热和相对湿度为80％的氮气下凝结热与温度的变化，以研究凝结热对低阶煤低温氧化过程的影响。结果表明,随着温度的上升体系的反应热增加，而凝结热减少。在26℃~60℃的低温下，体系的凝结热明显高于反应热。因此，低温下凝结热是影响低阶煤的低温氧化过程的重要因素。研究还得到了低阶煤在干燥氧气下低温氧化过程的动力学方程及活化能。     

用电子自旋共振谱研究我国一些煤的自由基

本文用电子自旋共振谱(ESR)研究了我国十种不同变质程度的煤。电子自旋共振最重要的参数是g值、自由基的浓度、线宽和线形。用这些参数与煤中的碳、氧等元素相关联,发现ESR参数与煤的变质程度有密切关系。     

粒径对不同煤阶煤焦气化反应活性的影响研究

选取气流床气化炉所使用不同煤阶的八种煤焦,通过多级筛分制得单分散煤粉样本,利用热重分析仪考察了气化温度、煤焦粒径对不同煤阶煤焦CO_2气化反应的影响。对比了不同碳转化率阶段下的反应差异,并讨论了高碳转化率阶段的情况。研究表明,随着煤阶的升高,煤焦碳微晶结构更为有序,其气化活性也随之降低。煤焦粒径对气化反应的影响与煤阶有关。对于无烟煤,平均粒径300μm的无烟煤煤焦转化率达到95%所需时间可达40μm煤焦的7倍;对于褐煤与烟煤,由于其孔隙结构较为发达,粒径变化对煤焦气化活性的影响并不明显。综合煤阶、气化温度、煤焦粒径对气化反应活性的影响发现,相较低阶煤,提高气化温度、减小煤焦粒径能够更有效地提升高阶煤气化反应活性。     

煤的吡啶吸附等温线及影响煤吸附行为因素的研究

采用四种标准煤样和模型化合物(WK11离子交换树脂及其Na和Ca类型),在30℃～60℃对比研究煤的吡啶气相吸附等温线和影响其吸附行为的因素。模型化合物结果表明:吡啶能断开WK11中的固有氢键,形成更强的吡啶-羧基官能团氢键,Na或Ca型WK11由于无法与吡啶形成氢键,因此吸附量很小,并几乎无溶胀现象。四种煤样的吡啶吸附结果表明:由于煤化程度和结构的不同,至少有两种类型的吡啶吸附等温线。同时,煤的吡啶吸附总量并不仅取决于在吸附过程中形成的氢键数量,而且也受其它特殊作用力的影响,这种影响对于高阶煤尤其显著。     

低煤化度煤低温热解脱氧后结构的变化

采用低温热解脱氧方法对低煤化度煤中含氧官能团化学活性进行了系列研究,测定了ＦＴＩＲ、１Ｈ－ＮＭＲ、１３Ｃ－ＮＭＲ及比表面积和孔径分布。得出了煤中含氧官能团的化学活性顺序,并发现低温热解脱氧的同时,煤分子中的Ｏ重新分布,Ｈ分布、Ｃ分布及孔径分布的变化,是低温热解导致煤分子改性的原因所在     

三种高变质程度煤热解过程中H2的逸出特征研究

氢气是煤热解的主要气体产物之一。近年来,随着氢能源研究热潮的兴起,煤制氢成为煤转化技术新的研究热点。由于煤的热解是煤热转化过程的初次阶段,深入分析煤热解过程中氢的析出特征不仅可以深入理解煤的热解机理,而且也可以为煤热转化的后续工艺设计提供基础。同时,也是理解地     

几种烟煤及其热处理后的溶胀性能研究

研究了四种不同变质程度烟煤及其二硫化碳/N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2/NMP）混合溶剂(1∶1,vol)的抽提物在不同溶剂中的溶胀性能，同时考察了四种煤样不同温度热处理后其溶胀性能的变化。结果表明，煤的溶胀率随煤化度增加而有所降低;变质程度较低的烟煤在极性溶剂中的溶胀率大于非极性溶剂，随着煤化度的增加，两者溶胀度差距减小;四种烟煤经混合溶剂抽提后，其抽余煤的交联密度降低，溶胀率增加。四种煤样150℃热处理后在CS2中的溶胀率均有所增加，表明热处理可以降低煤的交联密度。随着热处理温度提高至240℃，除气煤外，其余三种煤样在NMP和CS2中溶胀率均进一步增大，说明其交联密度进一步降低。这一结果与热处理煤样在混合溶剂中抽提率的变化趋势一致，如240℃热处理后瘦煤的抽提率由原煤的6.9%提高到17.3%。红外光谱研究表明，经过适当温度的热处理，可以脱除煤分子中的羰基和羟基等含氧官能团，破坏煤结构中的氢键，从而降低煤的交联密度，提高煤的溶胀率及其在混合溶剂中的抽提率。     

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。     

煤热解过程中含氮产物的析出及金属离子的催化特性研究

选择3种典型煤种为研究对象,通过脱灰和添加含Fe、Ca、Na等金属盐,研究煤热解过程中金属离子对含氮气相产物析出特性的影响以及与煤种和温度的交互关联。结果表明,脱灰煤HCN和NH3的产率均比原煤样下降,而随温度的升高HCN的产率逐渐增大,NH3的产率则先增加后减小,在800℃有最大值。金属离子对不同变质程度煤的含氮气相产物析出的催化作用不同;Fe和Na抑制中等变质程度煤HCN的析出,而对低变质程度煤起促进作用,Ca则对HCN的析出均有一定的促进作用。而对于NH3的形成,3种离子均对中等变质程度煤有抑制作用,而对低变质程度的煤则有促进作用。不同金属离子对HCN和NH3析出的催化作用均有一定的范围。煤热解时含氮气相产物的析出是煤中固有多种金属离子共同作用的结果。     

加压下煤的着火特性的研究 Ⅱ.煤及煤焦性质的影响

在加压条件下,研究了煤化程度、煤的岩相成分、煤焦及其制备方法、添加催化剂等与着火特性的关系。随煤化程度增加,煤的着火点和燃烧时间随之增加。所研究煤中镜质组的着火点高于丝质组的,而快速成焦后丝质组焦的着火点高于镜质组的。快速干馏焦的着火点显著地低于慢速干馏焦的,且煤焦着火温度随干馏温度增加而下降。在无烟煤及煤焦中添加催化剂K,Na碳酸盐后,可使着火点下降。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究: Ⅹ 分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明，多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后，又形成多层吸附，单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下，煤的变质程度越低，表面含氧亲水官能团的比例越高，孔隙率越高，比表面积越大，这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高，其表面疏水区面积的比例越高，分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大，这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤，是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素，主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤，疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂，吸附量明显高；而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂，吸附量明显小。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究Ⅹ分散剂在煤粒表面上的吸附作用特征

研究了6种水煤浆分散剂在14种不同变质程度煤上的吸附作用特征。结果表明,多数分散剂在煤粒表面达到单层饱和吸附后,又形成多层吸附,单层饱和吸附量与煤的变质程度、比表面积以及分散剂的性质有关。在相同粒度分布下,煤的变质程度越低,表面含氧亲水官能团的比例越高,孔隙率越高,比表面积越大,这对增大吸附量有利。煤的变质程度越高,其表面疏水区面积的比例越高,分散剂通过疏水基团紧密吸附在煤表面的比例越大,这对增加高阶煤的吸附量有利。对不同煤,是变质程度还是比表面积为吸附分散剂的主控因素,主要依赖于分散剂的结构与性质。对同种煤,疏水与亲水基团呈线型分立分布的分散剂,吸附量明显高;而疏水与亲水基团呈线型间隔分布的分散剂,吸附量明显小。     

高硫炼焦煤化学结构及硫赋存形态对硫热变迁的影响

利用红外、拉曼、热重及XANES等技术对不同煤阶高硫炼焦煤的化学结构、原煤及焦样形态硫分布进行了准确判定,对煤中化学结构及硫赋存形态与硫的热变迁行为进行了关联分析。结果表明,高硫炼焦煤中硫的热变迁行为不仅与硫赋存形态有关,而且受化学结构不同的高硫炼焦煤热解挥发分释放特性的影响。较低煤阶高硫炼焦煤中脂肪结构热分解产生大量挥发分,且挥发分释放温区较宽,形态硫分解产生的活性硫与挥发分中富氢组分相结合,形成更多的含硫气体转移到气相中,提高了热解脱硫率,焦炭体相中噻吩硫相对含量高于表面,硫化物硫则与之相反。煤化程度升高,煤中稳定噻吩类硫含量增多,挥发分释放量减少,热解脱硫率降低,且形态硫在焦炭体相与表面的分布差异不明显。无机硫脱除率与黄铁矿硫分解程度直接相关,热解过程中也将形成部分新的无机硫滞留于焦中。煤结构及有机硫的赋存形态决定了有机硫脱除率,煤阶升高时有机硫脱除率明显降低。     

A study of sulphonated and oxidized coals by thermal analysis

Earthy and xylytic brown coals from Poland have been sulphonated with 98% sulfuric acid at temperatures of 60°, 90° and 140°C. The main exothemic peak shifts to higher temperatures with increase in sulphonation reaction temperature whereas overall weight loss to 1000°C decreases. DTA curves of earthy and xylytic coals sulphonated at higher temperatures are similar, even though DTA curves of the unmodified coals differ appreciably. Thermal decomposition of earthy coal oxidized by nitric acid follows a different pattern. Nitric acid causes oxidation and depolymerization of the organic components and this is reflected in the shapes of DTA and TG curves of oxidized coals. As the nitric acid concentration and reaction temperature increase, the main exothermic peak shifts to lower temperatures (from 330°C for basic coal to 270°C for coal oxidized with 30 and 50% nitric acid). The weight loss is higher for oxidized coal than for coal unmodified by nitric acid.     

外来水分对煤自燃过程影响及作用机制研究

通过浸泡方法制备一系列不同外来水分含量的煤体,利用程序升温氧化实验模拟煤自燃过程,研究外来水分对煤自燃特性的影响;结合热分析和孔结构表征实验,探讨外来水分对煤自燃过程影响作用机制。外来水分对煤自燃过程的作用机制随着煤自燃状态发展而发生变化,主要表现出四个阶段。在缓慢氧化阶段,外来水分主要隔离煤与氧气的接触反应,对煤自燃起到物理抑制作用;在加速氧化阶段,水分可直接参与煤氧反应,起到化学促进作用;经过缓慢氧化阶段和加速氧化阶段,大量外来水分的蒸发导致煤颗粒表面裂隙增大,水分越大的煤生成的活性点位会更多,当煤自燃进入快速氧化阶段,外来水分对煤氧化反应的影响表现出延迟促进效应;当煤体温度达到180℃后,随着煤体温度进一步升高,不同初始外来水分含量的煤体自燃特征逐渐趋于一致。     

不同水煤浆分散剂与煤之间的相互作用规律研究 Ⅶ 酸碱脱灰处理煤的性质变化及其对成浆性的影响

研究了酸－碱脱灰处理对鹤壁、淮南和靖远煤的有机组成、表面性质以及成浆性的影响。结果表明，酸－碱脱灰处理后煤质特性都发生了明显变化。主要表现在灰分下降，水分增加，挥发分降低，总碳量和芳香碳增加；氧的质量分数下降，酚羟基氧质量分数增加；硫的质量分数降低。酸－碱脱灰处理后煤的成浆性明显变差，在煤粒度分布、分散剂种类和用量相同时，脱灰处理使鹤壁、淮南、靖远三种煤成浆的定黏（1 000 mPa·s）浓度，分别比相应原煤下降了4.6%，6.6%和4.4%。进一步研究表明，经酸－碱脱灰处理，上述3种煤对所用4种分散剂的吸附量都明显增加，煤粒的Zeta电位也明显增加。酸－碱脱灰处理使研究用煤的成浆性变差，主要是由于煤的有机组成和表面性质变化引起的。     

Induction period in the low‐temperature thermal oxidation of saturated hydrocarbons: Example of polyethylene

Thermal oxidation of hydrocarbon substrates at low‐to‐moderate temperature, typically T ≤ 150^°C, results from a radical chain process initiated by hydroperoxide decomposition and displays an induction period. A reliable model exists to simulate oxidation kinetics, but an incertitude remains on initial steps because they are out of reach of all available analytical methods. This work is aimed to have a kinetic approach of the problem, by comparing various mechanisms, i.e., (A) bimolecular decomposition of initially present hydroperoxides; (B) combined uni‐ and bimolecular decomposition of hydroperoxides; (C) the presence of radicals at the beginning of the exposure; and (D) radicals generation at (low) constant rate from irradiation, for instance by ionizing radiation linked to natural radioactivity or from a direct oxygen–substrate reaction. Scheme A is not realistic at low initial hydroperoxide concentrations. All the other mechanisms generate similar behaviors: the induction time tends toward a constant value almost independent of the nature of initial steps, when the concentration of precursors (initially present hydroperoxides or radicals) or the rate of their initial production (from species other than hydroperoxides) tends toward zero. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Int J Chem Kinet 40: 769–777, 2008     

Principal Limitations in Homogeneous Gas Phase Chemistry in Non-Thermal Plasmas

This study highlights the oxidation of H₂, CH₄, and HCl present in the range of some volume percent in a homogeneous O₂ or air phase in a flow through glass barrier discharge reactor. The oxidation of all three compounds is highly exothermic and exergonic at ambient temperature and proceeds at sufficiently high temperatures as radical chain reaction. The conversion of each compound was below 10% in a non-thermal oxygen plasma under various reaction conditions. Increasing concentrations of H₂ and CH₄ above the lower explosion limit did not lead to higher conversion degrees. It is assumed that only initial radical formation by electron impact dissociation and exothermic steps within the chain process run in a sufficiently fast manner at ambient temperature. For endothermic steps within the radical chain, the necessary activation energy is not available and the chain reaction aborts, most likely, after formation of peroxyl (hydro- or methyl-peroxyl) radicals.     

用热重红外光谱联用技术研究混煤热解特性

用热重分析仪和傅里叶红外光谱仪，对混煤在惰性气氛中的慢速热解特性进行了动态分析，考察了煤种、掺混比例以及加热速率对热解的影响。结果表明，混煤的热解与单煤的热解有相似之处，热解组分的析出随温度的变化规律一致，但其组分析出量并不是单煤热解析出量的简单叠加。由于掺混煤种间的相互作用，混煤热解气体在析出时间和析出量上均发生了变化。通过对红外吸收光谱的分析，发现混煤热解气体析出规律受掺混煤种的影响很大，高活性煤种的存在会降低混煤热解的初析温度，增加热解气体的析出量，其掺混比例越高，影响也越明显。     

Hydrogen Bonds in Coal -The Influence of Coal Rank and the Recognition of a New Hydrogen Bond in Coal

By means of in-situ diffuse reflectance FTIR.The IR spectra of 6 coals with different ranks were obtained from room temperature to 230℃.A new curve fitting method was used to recognize the different hydrogen bonds in the coals.and the influence of coal ranks on the distribution of hydrogen bonds(HBs) in the coals and their thermal stability were discussed.The results show that there is another new HB(around 2514cm^-1) between the-SH in mercaptans or thiophenols and the nitrogen in the pyridine-like compounds in the coals.and the evidence for that was provided.The controversial band of the HB between hydroxyl and the nitrogen of the pyridine-like compounds was determined in the range of 3028-2984cm^-1,and the result is comsistent with but more specific than that of Painter et al.It was ound that the stability of different HBs in the coals is influenced by both coal rank and temperature,For some HBs.the higher the coal rank,the higher the stability of them.Within the temperature range of our research,the stability of the HB between the hydroxyl and the π bond increases to some extent for some coals at temperatures higher than 110 or 140℃.