兖州煤与催化裂化油浆共处理及其重质产物组成性质的初步研究

采用石家庄催化裂化油浆和兖州煤共处理，考察了反应条件对兖州煤转化及产物分布的影响，并应用棒状薄层色谱分析了共处理重质产物族组成的变化规律。结果表明，催化裂化油浆与兖州煤共处理，可大大提高兖州煤的转化率，共处理既可得到部分轻质油品，又可得到相当量的重质产物。ＴＬＣ／ＦＩＤ分析表明，催化裂化油浆与兖州煤共处理的重质产物与商用高等级道路沥青族组成近似，重质产物可用于制备高等组道路沥青。     

神府煤与胜利减压渣油共处理反应特性的研究

用共振搅拌反应器研究了神府煤与胜利减压渣油共处理液化的过程,在430 ℃、460 ℃、490 ℃;3 min～18 min,考察了煤的转化率。结果表明,煤油共处理的最佳反应温度为460 ℃,最佳反应时间为15 min,最高转化率为48.56％,反应过程可分为三个阶段：快速裂解加氢阶段、慢速裂解加氢阶段和缩聚反应阶段。采取了胜利减压渣油加氢处理、添加蒽油、煤油共处理三种措施所得苯可溶物作溶剂,结果表明,胜利减压渣油∶蒽＝1∶1作供氢溶剂时煤转化率有较大提高,达到54.11％;加氢处理后的胜利减压渣油供氢效果也不佳;用煤油共处理所得苯可溶物作供氢溶剂在460 ℃、 6 min时达最高转化率 65.33％。     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用Ⅰ.共处理对转化率及产物分布的影响

通过对大庆减压渣油和兖州煤共处理过程的四氢呋喃转化率、甲苯转化率以及产物分布的详细考察,研究了兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用以及这种作用随反应条件的变化规律.结果表明,煤与渣油的相互作用与渣油的裂解程度密切相关.较低温度(375～425℃)下,石蜡基的大庆减压渣油对兖州煤转化有抑制作用,降低了共处理的四氢呋喃转化率及甲苯转化率,但从产物分布上看,共处理并未减少轻质产物的产率,而只是显著降低了重质产物的生成量;较高温度(450℃)下,渣油对转化率的抑制作用变小.随着渣油加入量的增加,抑制作用减弱.在450℃、渣油含量为66.6%时,抑制作用消失,在转化率上体现出正协同效应,同时轻质产物的产率也协同增加.     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用：Ⅰ.共处理对转化率及产物

通过对大庆减压渣油和兖州煤共处理过程的四氢呋喃转化率,甲苯转化率以及产物分布的详细考察,研究了兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用以及这种作用随反应条件的变化规律,结果表明,煤与渣油的相互作用与渣油的裂解程度密切相关,较低温度（３７５－４２５℃）下,石蜡基的大庆减压渣油对兖州煤转化有抑制作用,降低了共处理的四氢呋喃转化率及甲苯转化率,但从产物分嘏上看,共处理并未减少轻质产物的产率,而只是显著降低了重质产物的生成量;较高温度（４５０℃）下,渣油对转化率的抑制作用变小,随着渣油加入量的增加,抑制作用减弱,在４５０℃、渣油含量为６６．６％时,抑制作用消失,在转化率上体现出正协同效应,同时轻质产物的产率也协同增加。     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用Ⅱ.甲苯可溶重质产物族组成和分子量的变化规律

通过对兖州煤与大庆减压渣油共处理重质产物的组成、分子量及分子量分布的考察,研究了甲苯可溶重质产物组成性质随反应条件的变化规律.结果表明,在较低反应温度(375～425℃)下,共处理减缓了重质产物中饱和份的转化,同时使树脂和沥青质含量降低;在较高反应温度(450℃)下,由于煤与渣油的裂解程度增加,共处理与单独处理重质产物中饱和份含量均降为0,共处理重质产物的树脂+沥青质含量显著增加.共处理使重质产物的分子量增大,且随着反应温度的升高,重质产物的分子量逐渐减小,同时分子量分布逐渐变窄.     

兖州煤与大庆减压渣油在共处理过程中的相互作用：Ⅱ.甲苯可溶重质产物族组

通过对兖州煤与大庆减压渣油共处理重质产物的组成,分子量及分子量分布的考察,研究了甲苯可溶重质产物组成性质随反应条件的变化规律。结果表明,在较低反应温度（３７５－４２５℃）下,共处理减缓了重质产物中饱和份的转化,同时使树脂和沥青质含量降低;在较高反应温（４５０℃）下,由于煤与渣油的裂解程度增加,共处理与单独处理重质产物中饱和份含量均降为０,共处理重质产物的树脂＋沥青质含量显著增加,共处理使重质产物的分子量增大,且随着反应温度的升高,重质产物的分子量逐渐减小,同时分子量分布逐渐变窄 。     

煤与催化裂化油浆共处理反应沥青性质分析

用1L高压反应釜通过煤与催化裂化油浆共处理制得了沥青并对沥青性质进行了分析研究。发现煤与油浆比例为1：1时，共处理沥青的针入度、软化点和延度三大指标符合国家高等级道路沥青标准，此时该沥青的饱和分较低，芳香分和沥青质适中，而胶质较多。     

杨村煤与石油渣油共处理高温缩聚反应特性的研究

用ＧＪ－２型微型反应釜研究了兖州杨村煤与石油渣油在４７０℃时共处理反应的特性，结果表明，杨树煤和石油渣油在高温下进行共处理反应时，宏观表现是缩聚反应占主导地位，程序升温可提高煤的转化率，添加四氢萘到石油渣油中可抑制缩聚反应，而且添加量越大，抑制效果越明显，煤液化产物的重新加氢也会发生一定的缩聚反应，可产生微量结渣。     

水热炭化生物质与煤共热解和共气化特性研究

煤和生物质共热化学转化有助于当前化石能源系统的低碳化发展。本研究以烟煤和木质生物质为原料,研究煤和生物质共热解和共气化特性,并考察了不同水热炭化温度和生物质掺混比的影响。利用热重分析仪和在线质谱分析共热解和共气化的协同作用和氢气释放特性。采用Model-fitting方法,单独分析热解和气化阶段的整体反应动力学。结果表明,煤和生物质共气化阶段的协同作用显著强于共热解阶段。生物质比例越高,共气化协同作用越明显,水热炭化会削弱共气化的协同作用。共热解过程,H₂的产生受抑制。共气化过程可采用一级模型描述,而共热解过程需遵循n级反应模型。未处理的或轻度水热炭化的生物质与煤的混合物,共热解整体活化能和反应级数大于加权平均值,而其共气化的活化能变化趋势相反。重度水热炭化生物质与煤的混合物,共热解和共气化的活化能均接近加权平均值。     

烟煤和低温煤焦油共处理反应及机理的研究

兖州烟煤和低温煤焦油在４３０℃，初始氢压为７．０ＭＰａ条件下进行共处理反应。通过对煤的苯和四氢呋喃（ＴＨＦ）抽提物以及共处理产物的核磁共振测定，结合煤的红外光谱分析，探讨了兖州烟煤和低温煤焦油共处理过程中发生的化学反应及反应机理。     

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。     

煤热解过程中含氮气相产物转化规律的实验研究

为了研究煤在热解过程中含氮气相产物的生成规律,在滴管炉反应系统中对四种原煤以及两种脱除矿物质煤样分别在500℃、700℃、900℃和1100℃进行了实验研究。结果表明,随着温度的升高,作为NO前驱物的HCN和NH3的收率随之增加,N2的收率也增加。煤种对含氮气相产物的生成规律也有着较大的影响,煤化程度比较低的煤在热解过程中,燃料氮向气相含氮产物的转化率较高;煤化程度比较高的煤转化率则偏低,大部分的氮缩聚在多环芳香结构中,成为焦炭氮。煤中的矿物质对燃料氮向N2的转化起到了促进作用,而对燃料氮向HCN和NH3的转化起到了抑制作用。     

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.     

贵州省六枝、遵义矿区煤中汞和硫的赋存相关特性研究

选取贵州省六枝（LZ)、遵义（ZY）两不同矿区的高汞高硫煤为研究对象,对煤样进行煤浮沉、逐级化学萃取等实验,利用低温灰化（LTA）和X射线衍射（XRD）等手段,分析研究煤中汞和硫存在形式和两种元素之间的相关性。结果表明,在LZ煤中,硫主要以黄铁矿硫的形式存在,汞主要赋存于黄铁矿中,煤中硫和汞有很好的相关性;在ZY煤中,硫主要以有机硫的形式存在,汞主要赋存于黏土矿中,汞与硫不存在相关性。     

新疆高钠煤中钠的赋存形态及其对燃烧过程的影响

采用不同萃取液对中国新疆高钠煤进行逐级萃取实验,利用离子色谱仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪对萃取制得的滤液和固体煤样进行相应的元素分析,并通过逐级萃取后煤样的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性指数来分析高钠煤中不同存在形式钠对其燃烧特性的影响.结果表明,中国新疆高钠煤中的钠主要以水溶钠为主,有机钠和不可溶钠含量较少.影响高钠煤中水溶钠含量的主要因素有煤颗粒内部孔隙结构和颗粒粒径,且高钠煤中有机钠在各个粒径范围都保持了相对稳定的含量.煤种不同会导致煤中水溶钠与水溶氯的存在形式不同.煤中水溶钠的存在不利于高钠煤的着火温度和燃尽温度的降低与燃烧特性的提高,相反煤中的有机钠却对其具有促进作用.     

混合气气氛下纸浆黑液和钙混合催化剂的催化气化特性

采用热重法在单一和混合催化剂(即3%钙和5%钠-黑液单-催化剂及一种3%钙和5%钠-黑液混合催化剂),温度750℃～950℃及常压条件下对三种高变质无烟煤(福建龙岩、丰海和尤溪煤)研究了混合气气化过程中对碳转化率、气化反应速率及有害污染含硫气体相对量的催化效应.纸浆黑液和钙混合催化剂具有两者的的协同作用,在混合气气化过程中,3%钙和5%钠-黑液混合催化剂可极大地增加碳转化率和气化反应速率系由于该混合催化剂碱性表面化合物[-COM]、[-CO2M]及可交换的钙酚盐和羧酸钙[(-COO)2Ca]的存在加速了反应C 2CO2=2CO和C H2O→CO H2的结果,且这一催化作用比水蒸气气化过程更强烈.通过添加碳酸钙于纸浆黑液催化剂的气化方法,除去促进催化剂功效和增加碳转化率以外,也可达到有效的脱硫作用,但是这一较好的操作温度需低于900℃.     

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.     

基于布谷鸟算法与BP神经网络的煤灰变形温度预测

以120种煤样为数据基础,采用布谷鸟算法(CS)优化BP(Back Propagation)神经网络,建立了CSBP模型对单煤、煤掺添加剂和配煤等3类样本的煤灰变形温度(DT)样本进行预测。模型以煤灰化学成分及其组合参数等13个变量作为输入量,以变形温度(DT)作为输出量。CSBP模型预测结果与BP神经网络模型预测结果进行对比发现,无论是单煤、煤掺添加剂还是配煤,CSBP模型较BP模型对煤灰变形温度(DT)的预测都更加精准,平均相对误差分别达到了3.11%、4.08%和4.22%。另外,对比3类样本预测结果发现,无论是CSBP模型还是BP模型,相比单煤预测而言,煤掺添加剂及配煤的预测误差都有明显的增加。     

煤焦水蒸气气化动力学模型及参数敏感性研究

在热重分析仪上对小龙潭煤焦、府谷煤焦和晋城煤焦水蒸气气化过程进行了研究。使用收缩核模型、混合模型和随机孔模型模拟了三种煤焦水蒸气气化反应过程。结果表明,混合模型总体上模拟效果最好,收缩核模型和随机孔模型对低变质程度的小龙潭煤焦气化过程模拟效果不佳,但是适用于模拟另外两种煤阶较高的煤焦气化过程。求解了三种模型的动力学参数,并分析了不同模型参数出现差异的原因。同时,采用敏感性分析法定量研究了模型中的参数发生偏差时引起模型误差的大小,并通过比较发现反应速率常数k为敏感性因素,而混合模型中反应级数n和随机孔模型中孔结构参数ψ为非敏感性因素。     

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。