低阶煤半焦利用热重在O_2/CO_2、O_2/N_2和O_2/Ar气氛下燃烧特性研究（英文）

利用热重研究了两种中国西北典型低阶煤半焦的燃烧特性。探究了不同气氛(O_2/CO_2、O_2/N_2和O_2/Ar)和不同氧气浓度对其燃烧特性的影响。实验结果表明,无论是反应气氛还是氧气浓度都会对低阶煤半焦的燃烧产生影响。相比于N_2和Ar,CO_2明显有利于燃烧反应进行:当反应气氛由O_2/CO_2变为O_2/Ar时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了63.7和68.8℃;而当反应气氛由O_2/CO_2变为O_2/N_2时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了135.9和129.6℃。在研究范围内,氧气浓度的提高也能明显提高半焦的燃烧性能。与此同时,半焦燃烧特性的动力学分析表明,随着氧气浓度提高,两种半焦燃烧反应的表观活化能E和指前因子A均呈增大趋势。通过对E和A两者关系的分析结果表明,半焦富氧燃烧的活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

马瑞原油在空气和氮气中的热解-氧化性能

低温氧化是注空气采油及原位燃烧采油技术中的重要化学反应,为深入认识原油在有氧环境下复杂热反应过程中的低温氧化特性,我们采用热重/差热分析法(TG/DTA)研究了线性升温和等温条件下马瑞(Merey)原油的热反应行为。 结果表明,Merey原油在空气及线性升温条件下的受热过程分4个阶段:气化段、低温氧化段、热解段和高温氧化段;相邻阶段的物理、化学主导过程的重叠增加了分析原油热反应特征的难度。 升温速率提高,气化段和低温氧化段的终止温度不变;热解段和高温氧化段的终止温度以及热解段的峰温随升温速率的增加而升高。 N₂气与空气下Merey原油的热重/微分热重(TG/DTG)数据对比表明,升温速率越高,空气下的高温氧化段与热解段重叠程度越大,这有利于燃烧但会降低原油采收率。 空气下等温时的TG/DTA结果表明随升温速率增加,升温至300 ℃时的失重率降低,不利于原油轻组分的气化。 反应温度越高,气化过程时间越长,失重分数越大。 Merey原油在低于300℃时低温氧化反应不是主导反应。     

胜利褐煤低温氧化过程中微结构的转化特性研究

选用内蒙古的胜利褐煤作为研究对象,通过固定床反应装置对褐煤进行不同温度(200-300℃)下的低温氧化,利用FT-IR、Raman和XPS等方法对氧化处理后煤样的结构进行了表征,考察了不同温度下低温氧化对褐煤微结构和质量变化的影响,并利用热重分析仪研究了氧化后煤样的燃烧反应性能。结果表明,温度对低温氧化过程中胜利褐煤的质量变化率影响较大,低于220℃时,褐煤的质量变化率很小,高于220℃时,质量变化率有明显的改变。特别在220-230℃,煤样的质量变化率由5. 80%(220℃)突变为42. 55%(230℃)。FT-IR/Raman/XPS表征结果显示,220℃氧化后的煤样中有明显的苯醌类结构形成,此结构的形成使苯环骨架C=C的伸缩振动吸收峰发生红移,且Raman谱图中D峰位置偏移,D峰和G峰两峰间距增大。氧化温度低于220℃的煤样表面C-O-和C=O的含量均增加,推测煤样在220-230℃质量变化率的突变主要与苯醌类结构的氧化分解有关。     

重度原油注空气低温氧化过程研究(英文)

低温氧化反应对现场燃烧(ISC)技术点火的成功有十分重要的影响.采用高压氧化管,研究了不同温度压力下,新疆克拉玛依重度原油的低温氧化过程.结果表明,温度和压力的变化对低温氧化反应的放热程度、持续时间以及气体产物有明显影响.适合油样低温氧化反应的温度和压力分别为150℃和10MPa.此外,采用纯组分替代原油族组分进行低温氧化实验,研究低温氧化反应对原油族组分(饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质)含量的影响.结果表明,原油所含族组分中,芳香烃组分最易被氧化,其含量由氧化前的19.17%减少到12.38%(150℃)和9.51%(250℃).随着低温氧化过程的进行,结构复杂的族组分(胶质、沥青质)的含量明显增加.实验数据对油藏实施注空气技术,以及该技术现场实施条件的确定有十分重要的指导意义.     

低阶煤半焦利用热重在O2/CO2、O2/N2和O2/Ar气氛下燃烧特性研究

利用热重研究了两种中国西北典型低阶煤半焦的燃烧特性。探究了不同气氛（O₂/CO₂、O₂/N₂和O₂/Ar）和不同氧气浓度对其燃烧特性的影响。实验结果表明,无论是反应气氛还是氧气浓度都会对低阶煤半焦的燃烧产生影响。相比于N₂和Ar,CO₂明显有利于燃烧反应进行：当反应气氛由O₂/CO₂变为O₂/Ar时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了63.7和68.8℃;而当反应气氛由O₂/CO₂变为O₂/N₂时,两种不同低阶煤半焦的燃尽温度分别升高了135.9和129.6℃。在研究范围内,氧气浓度的提高也能明显提高半焦的燃烧性能。与此同时,半焦燃烧特性的动力学分析表明,随着氧气浓度提高,两种半焦燃烧反应的表观活化能E和指前因子A均呈增大趋势。通过对E和A两者关系的分析结果表明,半焦富氧燃烧的活化能和指前因子存在动力学补偿效应。     

希土永磁材料Nd-Fe-B氧化过程及抗氧化新体系的研究

Nd-Fe-B永磁体的热稳定性较差,易氧化,氧化使材料的结构受到破坏,永磁性能受到不可恢复的损失。氧化过程是分阶段的,在室温和干燥的空气中是稳定的,150℃左右受到破坏的主要原因是体系中钕的氧化,230℃以上铁开始氧化,温度升高使氧化加快,800℃左右氧化基本结束,最终产物主要是Fe_2O_3、Nd_2O_3和NdBO_3。新研制的Nd-Fe-B-Si四元体系的抗氧化能力有较大的提高,居里温度也提高了许多,是一种大有发展前途的新材料。     

无催化剂条件下环辛烯环氧化反应的研究

以氧气为氧源,在无溶剂无引发剂条件下,研究了非催化剂体系中环辛烯环氧化反应,并考察了反应温度、时间、压力、自由基引发剂以及自由基阻聚剂对环辛烯环氧化反应的影响。实验结果表明,在无催化剂条件下,当反应压力0.60MPa,反应时间2.0 h时,在140℃的较高温度下,以分子氧为氧源,环辛烯的转化率为44.46%,环氧环辛烷的选择性可达到64.39%。     

β-环糊精变温红外光谱的二维相关分析

基于热分析和变温红外光谱，借助于二维相关分析法，揭示了β-CD在空气中的热变行为，22—150℃，脱出吸附水和结晶水；150—260℃，伯羟基被空气中的氧气氧化为醛；当温度高于20℃时，β-CD发生了强烈的氧化反应，糖环和大环均被破坏，最终生成C02和H2O。该法为环糊精热稳定性机理的研究提供了一个有价值的理论依据。     

催化剂对原油低温氧化的影响

在模拟地下油藏条件下,加入催化剂进行重质原油低温氧化反应实验研究,对氧化前后的气体组成及含量变化、原油组分变化进行分析.结果表明,加入催化剂后在150℃以下显著提高了原油低温氧化效率,且与未加入催化剂的低温氧化反应对比,加入催化剂后氧气消耗更多,生成二氧化碳含量增加.200℃以下原油重质组分含量下降,饱和烃、芳香烃轻质组分含量增加.     

低温常压氧气液相氧化邻硝基甲苯的表观动力学研究

文章讨论了低温常压条件下氧气液相氧化邻硝基甲苯的表观动力学。在确定了邻硝基苯甲醛和邻硝基苯甲酸为主要产物的基础上，建立了连串反应模型，根据不同温度下的实验数据，确立了首步一级，第二步二分之一级的反应级数，进而求得了两步反应的速率参数k1、k2，并将实验数据与理论计算值相比较，表明在较低温度(0℃以下)下，拟合的级数与使用符合较好。     

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     

低阶烟煤热解过程中氯的迁移释放特性研究

为探明氯元素在低阶烟煤热解过程中的释放机制行为,采用热重红外光谱质谱(TG-IR-MS)联用技术和管式热解炉,考察热解温度、粒径等级、升温速率对陕北低阶烟煤热解过程中氯的迁移转化行为特性的影响,并建立氯迁移释放动力学模型。红外光谱和质谱分析结果表明,陕北低阶烟煤热解气体产物中含氯组分主要为HCl和微量的Cl_2。管式炉热解过程中,相比于粒径和升温速率而言,氯的释放率受温度影响最为显著。在300-800℃,随着温度升高,煤中氯的释放率迅速增大,800℃时氯的释放率为49.5%;半焦中氯的分布率逐渐减小,焦油和热解气中氯的分布率逐渐增大。煤样粒径为3.0-4.0 mm时,氯的释放率达到最大值35.8%;粒径的变化也会一定程度影响热解产物中氯的分布率。提高热解升温速率有利于挥发分的释放,升温速率为15-25℃/min时,煤中氯的释放率变化趋势明显,但过高的升温速率不利于煤中氯的释放。热解焦油中氯元素主要以无机含氯化合物的形式存在,超纯水萃取可明显降低焦油中氯的含量。低阶烟煤中低温热解过程中,氯释放的活化能均在20 k J/mol左右。     

Stable radicals formation in coals undergoing weathering: effect of coal rank

Once coal is excavated it comes into contact with atmospheric oxygen and begins to undergo low temperature oxidation. The mechanism by which the molecular oxygen interacts with the coal macromolecule is suggested to occur in several steps. These steps primarily involve O(2) diffusion to the surface where physical adsorption followed by chemical adsorption takes place. The chemical adsorption forms several types of oxides that can subsequently react to form several products, primarily CO(2). It has also been suggested that some of these oxidation mechanisms might involve radical reactions. As the previous studies were conducted under conditions where significant structural changes occur it is possible that in the low temperature range (T < 100 °C) the oxidation mechanism is different. Several different rank (lignite-subbituminous-bituminous) coals were isothermally heated at 95 °C in an air atmosphere for a period of up to 6 months and samples were collected at two week intervals. The radical concentration of each sample was measured by Continuous Wave Electron Paramagnetic Resonance (CW-EPR). It is apparent that there are distinct differences between the lower rank (lignite) and the higher rank (subbituminous, bituminous) coals. The lower rank coals exhibited only carbon centered radicals with an adjacent oxygen atom and the higher rank coals exhibited only carbon centered radicals. Interestingly, the lower rank coals exhibited no change in radical concentration due to the long term oxidation treatment while the higher rank coals showed a distinct increase in the radical concentration. These findings shed new light on the complex heterogeneous low temperature oxidation reactions occurring at the coal surface.     

原煤低温氧化预脱硫的实验研究

采用三种高硫煤，在固定床反应器中考察了原煤在空气、空气水蒸气和空气氮气气氛下低温氧化预脱硫过程的影响因素，包括煤种（总硫含量、形态硫分布和挥发分含量）和化学反应条件（温度、停留时间）。脱硫前后的样品中硫及硫形态、热值、工业分析和元素分析依据国际进行测定。实验结果表明硫及碳质的氧化在开始阶段以不同的速率析出，随后反应中差别减小；黄铁矿硫可得到高的脱除率；水蒸气适当比例的加入可以增加黄铁矿的脱除，同时降低碳的转化和热量的损失；而氮气的加入在降低碳和热量的损失外，降低了硫的脱除。     

低阶煤温和液化特征分析

利用管弹反应器考察了霍林郭勒褐煤在温和条件下的液化特征,探讨了温度、溶剂、压力、气氛、催化剂对液化产物分布的影响;分别利用程序升温热解技术和红外光谱分析了液化产物中己烷不溶物的气态烃逸出规律和结构特征;利用凝胶渗透色谱、同步荧光光谱和红外光谱分析了不同反应条件下产物沥青烯和前沥青烯的结构特征。结果表明,实验条件下霍林郭勒煤的起始热解液化温度在350℃左右;随温度的升高,液化转化率增大。较高温度时(450℃)缩聚反应加剧,液化转化率开始减小;溶剂对沥青烯类产物的生成极为重要,提高反应压力和添加催化剂主要促进油气的生成;温和条件下(350、400℃)对霍林郭勒煤的临氢处理,可获得热解反应性较原煤高的液化残渣(己烷不溶物);产物沥青烯和前沥青烯的分子量在液化温度为300和350℃时为最大;随反应温度升高,沥青烯和前沥青烯的芳烃结构特征增强,烷烃结构特征减弱。     

煤焦油二次热解过程中HCN及NH3释放特性研究

对煤焦油中氮在惰性气氛中二次热解生成NOx前驱物HCN及NH3进行了研究。在两段炉固定床反应器上研究了四种煤样的焦油在二次热解过程中NOx前驱物HCN和NH3的释放规律，讨论了煤阶﹑温度以及灰分对焦油二次热解过程中HCN及NH3释放规律的影响，表明随着煤阶的增高，焦油中氮的质量分数减少，HCN和NH3的转化率也随之减少。随着二次热解温度的增高，HCN和NH3的转化率增加，在800 ℃~900 ℃HCN增幅最大，NH3的质量分数在900 ℃以后基本不变。煤中灰分的存在能减少氮在焦油中的质量分数，导致焦油二次热解过程中HCN和NH3的转化率下降。     

煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3生成规律的研究

经等密度梯度离心分离，从褐煤、长焰煤、气煤和贫煤四种不同变质程度煤中获得了高纯度的有机显微组分。用石英管式反应器在600 ℃～900 ℃考察了煤岩有机显微组分热解过程中HCN和NH3的生成规律。实验结果表明，在显微组分热解过程中HCN主要是挥发分二次裂解的产物。在镜质组热解过程中，煤的变质程度越高，HCN的生成率越低，热解温度越高，HCN的生成率越高；同一种煤三种有机显微组分热解过程中，HCN的生成不仅与显微组分挥发分的质量分数有关，而且与显微组分中氮的存在形态有关，在较低温度热解时吡咯型氮质量分数高的煤样HCN的生成率较高。显微组分热解过程中NH3来自于挥发分的二次热裂解，与焦的热裂解有关，随煤变质程度增高，镜质组热解过程中NH3的收率降低；对同一种煤三种煤岩有机显微组分，由于其黏结性不同，含氮官能团和氢自由基的接触几率不同，生成NH3的能力也不同，惰质组的NH3生成率最高，壳质组最低；温度对NH3的生成也有影响，800 ℃NH3的生成率最高，惰质组NH3的生成率为11.8%，壳质组NH3的生成率为5.2%。     

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。     

煤化学链燃烧Fe2O3载氧体的反应性研究

利用流化床反应器并以水蒸气作为气化-流化介质,研究了温度、反应时间、循环数对Fe₂O₃载氧体反应性的影响。实验表明,载氧体与煤气化产物的反应性随温度升高而增强,且温度越高,反应受化学反应控制时间越短。当温度高于900℃时,煤中碳转化为CO₂的比率大于90%,载氧体体现了很好的反应性,但反应温度低于850℃时,比率小于75%。反应温度900℃时,CO₂干基浓度随循环数而逐渐降低,CO、CH₄浓度增加,且CH₄浓度值大于CO。利用XRD、SEM分析了固体反应产物成分与微观形态结构。分析表明,Fe₂O₃的还原产物为Fe₃O₄,载氧体颗粒随循环数增加而逐渐烧结。