舒兰褐煤树脂组分中某些分离物的化学研究

我国褐煤资源丰富 ,分布于云南、吉林、黑龙江、山东和内蒙古等地。褐煤除作燃料和腐植肥料外 ,还应用于轻化工和机械工业 ,如从褐煤制取褐煤蜡。褐煤蜡中含有较多的树脂物质 ,影响了褐煤蜡的质量 ,因此通常褐煤蜡树脂作为废弃物脱除 ,以提高褐煤蜡的质量。褐煤蜡的化学组成为纯蜡和树脂 ,前者为高碳脂肪酸和脂肪醇的酯类、游离脂肪酸和脂肪醇 ,以及烃类物等 ;后者则以萜类为主 ,并含有甾醇、羟基酸和烃化合物[1～ 5] 。 1982年唐运千等采用红外光谱和氢核磁共振谱检定 ,褐煤树脂中含有 β 谷甾醇 ;柱层析和薄层层析检出雌二醇和雌酚酮[2 ] …     

一种良好的煤成油、煤成气的母质类型——泥炭藓煤热模拟有机地球化学特征

本文研究了云南金所第三纪褐煤盆地中泥炭藓煤在人工热模拟条件下产油、产气特征及元素组成、生物标记化合物等有机地球化学特征,并与同煤化程度的木质褐煤进行了对比。研究结果表明:随着成熟度的增高,泥炭藓煤具有很高的生烃能力:其最大生油率为501mg/g corg。,最大产烃量为232.1mg/g corg;在R_(ran)~o为2.51对,泥炭藓煤产气率达620.5ml/g corg。由于泥炭藓煤在成煤植物、成煤环境及物理化学性质上都不同于一般的腐植褐煤,因而是一种新的煤成油、煤成气的母质类型。     

煤液化残渣与褐煤混煤燃烧特性的实验研究

煤液化是提高煤炭资源利用率、减轻燃煤污染的有效途径[1].在煤液化工艺过程中,煤液化残渣的主体是由液化原料煤中未转化的煤有机体、无机矿物质以及外加的液化催化剂组成,是一种高炭、高灰和高硫的物质,在某些工艺中会占到液化原煤总量的30%左右,如此多的残渣量对液化过程的热效率和经济性所产生的影响是不可低估的[2].     

褐煤超临界流体抽提产物中脂肪烃组成结构的特征

用硅胶-氧化铝柱色谱预分离和色谱-质谱分析研究了两种褐煤超临界流体抽提物中脂肪烃馏分组成结构特征。结果表明,除主要成份正构烷烃(C_(13)～C_(33))外,尚有少量的类异戊二烯烃(姥鲛烷、植烷等)和萜烷。其中萜烷以五环三萜为主(C_(27)、C_(29)～C_(32)藿烷类化合物),并有一定量的C_(27)、C_(29)和C_(30)藿烯,倍半萜和三环二萜烷含量很少。未检出甾烷。此外,还检出一完整系列的烯烃。试验结果表明,超临界流体抽提条件对褐煤抽出物各组分、含量及其分布有一定的影响。     

以水、甲苯及其混合溶剂超临界萃取煤的研究

在半连续萃取装置上,以水、甲苯及其混合物为溶剂对黄县褐煤进行了非等温超临界萃取,考察了不同溶剂对萃取过程的影响。结果表明,以甲苯为溶剂的萃取率高于以水为溶剂的。以水为溶剂萃取物中的沥青烯和预沥青烯的H/C原子比高于以甲苯为溶剂的,而O/C原子比则低。在水中加入适量甲苯,能够明显改善萃取效果,大幅度提高萃取率。     

松木屑与褐煤共气化的TG-FTIR实验研究

利用TG-FTIR对松木屑、褐煤及其混合物的共气化过程及气化产物进行了分析，研究了掺混比例、升温速率以及反应气氛对共气化过程的影响。结果表明，松木屑加入后提高了试样的反应活性，随松木屑比例增加，气化失重速率逐渐降低，CO的开始析出温度及析出峰面积A_CO呈降低趋势；较低的升温速率有利于CO和CH₄的析出，随着升温速率的增加，DTG曲线向高温侧移动，最大失重速率显著增加，褐煤热解对应的峰逐渐消失；CO₂气氛对挥发分析出阶段的失重行为影响不明显；空气气氛时挥发分析出阶段的两个失重峰分别对应挥发分的燃烧和固定碳燃烧，该气氛下没有明显的焦炭气化阶段。     

峨山褐煤的分子结构和分子模拟

作为重要的化石能源，褐煤资源潜力巨大、分布广泛但综合利用率低。研究褐煤的分子结构模型，有助于预测褐煤在热解、液化和气化过程中的化学反应机理及反应路径，进而提高褐煤的综合应用水平。以云南峨山褐煤为研究对象，利用傅里叶变换红外光谱、13C核磁共振波谱及X射线光电子能谱等分析测试方法，获取了峨山褐煤的含碳、含氧及含氮结构参数。在此基础上，借助Gaussian 09计算平台，采用量子化学建模的方法构建并优化了峨山褐煤的分子结构模型。研究结果表明：峨山褐煤的芳碳率为39.20%，芳香碳结构主要为苯和萘，且芳香桥头碳与周边碳的比值χ_b为0.07；脂碳率为49.51%，脂肪碳结构主要为亚甲基，季碳和氧接脂碳；氧原子主要存在于羟基、醚氧、羰基和羧基结构中；含氮结构则以吡啶为主。基于元素分析、13C 核磁共振波谱分析，又经过热重实验消除褐煤中残余水分的影响后，计算出峨山褐煤的分子式为C₁₅₃H₁₃₇O₃₅N₂。依据分子式及分析结果计算出峨山褐煤的结构单元含量并构建出其初始结构模型，采用半经验法PM 3基组及密度泛函理论M06-2X/3-21G基组对初始分子构型进行优化。优化后的分子模型具有明显的三维立体特征，芳香环之间较为分散且在空间中排列不规则，芳香簇主要通过亚甲基、醚氧基、羰基、酯基和脂肪环连接，含氧官能团主要分布在分子边缘，脂肪族侧链较多。对优化后的分子模型进行振动频率计算进而获得了分子模型的模拟红外光谱，其与实验红外谱图吻合度良好，证明了峨山褐煤分子结构模型的准确性、合理性。分子结构模型的构建有利于直观地了解峨山褐煤的分子结构特征，从而有助于从微观分子角度研究峨山褐煤的宏观性质。同时，峨山褐煤分子结构模型可为其在热解、液化和气化等领域研究中提供理论指导。     

K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)对胜利褐煤平衡复吸水的影响

以胜利褐煤为研究对象,利用FT-IR等手段,用灰分、不同湿度下的平衡复吸水含量等,系统研究了不同相对湿度下K+、Na+、Ca2+、Mg2+的水合作用对胜利褐煤平衡复吸水含量的影响。结果表明,相同浓度不同类型的金属离子与煤样的交换能力的趋势为Ca2+Na+K+Mg2+。金属离子对胜利褐煤平衡复吸水含量影响力的顺序为Mg2+Ca2+Na+≈K+。相对湿度高时,平衡复吸水含量的主要控制因素为游离水分子之间的分子作用力;相对湿度中等时,平衡复吸水含量的主要控制因素为金属水簇与毛细管之间的毛细管作用力;相对湿度低时,平衡复吸水含量的主要控制因素为金属离子的水合作用。     

酸洗脱矿对胜利褐煤热解过程中N迁移转化的影响

在石英管流化床反应器中对胜利褐煤进行快速热解实验,考察了773~1 173 K下酸洗脱矿对胜利褐煤热解过程中N迁移转化规律的影响。通过比较原煤和酸洗后煤中N的不同逸出规律可以得出,影响酸洗前后胜利褐煤热解过程中N迁移转化规律的主要是碱金属Na及碱土金属Ca;热解过程中,煤中的Na和Ca促使煤中的N向NH3转化并有效抑制了HCN的生成,金属离子的存在对催化焦油N转化为NH3的作用较为明显;原煤中的碱金属和碱土金属的赋存使半焦裂解反应加剧,降低了固体半焦的产率,半焦N的产率也随之减少;与原煤相比,酸洗煤热解半焦中的吡啶型N(N-6)含量较多,而吡咯型N(N-5)和季N(N-Q)相对较少。     

水热法改性褐煤及含氧官能团与水相互作用的研究

利用水热法对蒙东褐煤进行了改性。通过微量热仪测定和分析了煤炭表面骨架大分子和各种官能团与水结合能的大小。结果表明,水热法改性后,褐煤中的羧基和羰基随温度升高显著降低,而羟基的变化比较复杂。计算得到了低阶煤中含氧官能团和煤炭表面骨架大分子亲水能力由大到小的顺序是羧基酚羟基羰基煤炭表面骨架大分子。