炼焦煤的官能团结构分析及其黏结性产生机理

以11种炼焦煤为研究对象,分别进行FT-IR和黏结指数G测试。采用Peak Fit软件对FT-IR谱峰进行分峰拟合和定量计算,研究炼焦煤特征官能团含量与其黏结性间的关系。结果表明,煤黏结性大小与其FT-IR吸收峰密切相关,特别是3 000-2 800和3 700-3 000 cm-1两个吸收带;脂肪族结构是煤黏结性形成的主要决定因素,通常脂肪链越短或支链化程度越高,越有利于煤的黏结性形成;含-OH(或-NH)的氢键缔合结构可以与脂肪链协同作用,共同决定煤的黏结性能。不论煤分子有多大,只要是结构单元缩合度较小而作为桥键的脂肪链较多的结构形式,在热解过程中就会生成大量适度分子量、以结构单元为基元的液相物质。氢键是煤中主要的分子间作用形式,当若干形成氢键的官能团聚集缔合时,其相互作用会更强,甚至会形成类似超分子的结构;在形成胶质体阶段,这类氢键缔合的结构也会被打破,并形成以胶质体液相为主的物质。这些液相物质的存在,有利于胶质体的流动、黏连和固化成为半焦,从而最终获得优越的黏结性。     

炭化温度对红柳林煤温和液化-炭化耦合转化产物的影响

在炭化温度为430-600℃研究了红柳林煤温和液化-炭化耦合转化过程的产物分布及理化性质。结果表明,半焦产率达40.64%-53.02%,有机液相产率达30.89%-36.98%,正己烷可溶物产率达29.74%-33.28%;在较低温度下炭化温度升高有利于正己烷可溶物产率提高,而在较高炭化温度下则相反;430℃炭化温度下半焦表现出较强黏结性,550℃炭化温度下半焦的黏结性消失,挥发分降至10%左右。通过调节炭化温度可使半焦定向用于配煤炼焦或无烟煤原料。     

喹啉不溶物对煤沥青热聚合改质影响的研究

采用软化点相同但喹啉不溶物（QI）含量不同的中温沥青为原料，进行了几类煤沥青的热聚合改质试验。研究表明，煤沥青原料QI含量对热聚合改质过程和产物改质沥青的性能指标影响很大，并且热聚合期间改质沥青的次生QI转变速率与原料煤沥青的QI含量成正比关系，通过对不同类型QI组分的分析，探讨了QI组分影响煤沥青热聚合改质的机理，认为原料煤沥青所含原生QI炭微粒促进了热聚合改质过程中煤沥青芳烃分子的聚合。     

神木煤与不同黏结煤共热解交互作用规律的研究

利用程序升温热天平研究了神木煤（SMC）分别与气煤（QM）、肥煤（FM）、焦煤（JM）不同比例配合后的共热解交互作用规律,通过分布活化能模型（DAEM）对配合煤的热解动力学进行了考察。结果表明,随着SMC配入比例的增加,配合煤水分集中释放的速率增大,挥发分释放速率峰对应的温度t_max降低,配合煤在塑性固化温度后（>460-480 ℃）的热解过程中抑制作用减弱,表明配合煤黏结性降低。随着升温速率增加,配合煤热解抑制作用增强,表明配合煤黏结性提高。随着黏结煤变质程度加深（QM、FM、JM）,配合煤共热解发生促进作用（促进挥发分释放）的温度分别低于、介于、高于黏结煤塑性温度区间,因此,对缓解胶质体膨胀压力及改善胶质体分散性的作用逐渐降低。通过分布热解活化能实验值与理论值的比较,证实了配煤共热解过程中的交互作用规律。     

低阶煤热萃取物与瘦煤共炭化焦炭的微观结构及显微强度研究

以众唯瘦煤作为主炼焦煤,大同长焰煤萃取物作为添加剂,进行共炭化处理制备坩埚焦。利用偏光显微镜法定量研究焦炭光学显微组分,获得焦炭的各向异性指数(DRAS);采用XRD及分峰拟合的方法研究了焦炭的微晶粒径(L_c)、芳香缩合度(I_a)、石墨化度(g);利用Raman光谱结合分峰拟合的方法研究了焦炭中理想石墨微晶含量(I_g)。对所得焦炭的光学显微组分进行定量分析发现:大同长焰煤热解萃取产物的添加对共炭化焦炭的光学显微组分有显著的影响,利用偏光显微镜法计算出焦炭的DRAS与XRD和Raman计算的焦炭微晶参数呈现很好一致性。并且,焦炭的显微强度与其微观结构关联性极大。     

含水量对神府煤快速热解过程气体释放及孔隙结构变化的影响

通过外添加水分改变神府煤含水量,利用高频加热炉进行快速热解,研究了含水量对神府煤快速热解过程的影响,考察了四种含水量神府煤快速热解气相产物分布及变化规律,利用孔/表面分析仪表征了固相产物的结构变化。结果表明,随着煤中含水量升高,热解气总体积和最大释放速率减小;热解焦的比表面积和孔容随含水量升高而增大,与原煤煤焦相比,含水煤制得热解焦中保留了较多小孔,孔隙结构更加发达;水分有利于抑制热解过程孔的阻塞与塌陷,提高煤焦表面的粗糙程度和多孔结构的复杂程度。     

无烟煤结构的高分辨电镜研究

镜质组不仅是煤结构变化最具规律性，也是影响煤质的主要微成分。用点分辨率为２．１Ａ的高分辨电镜对几种不同煤化程度的无烟煤大分子结构进行了研究。结果表明：电镜图像直接表征了无烟煤分子的非均匀性孔隙结构。京西煤分子方向化程度强，主要以芳层平行堆或有序化前结构为主；晋城煤方向化程度弱，主要以粒状嵌晶结构为主。高分辨电镜技术是研究煤分子结构和煤化作用实质的有效方法。     

神木煤流化床气化带出细粉的特性

采用灰熔点测定仪、扫描电镜-能谱分析仪和热重分析相结合,研究了神木煤流化床气化带出细粉的灰熔融特性、粒径分布和气化反应活性。结果表明,神木煤流化床气化带出细粉中酸性成分的减少和碱性成分铁、钙等的增加,使神木煤流化床气化带出细粉的灰熔点比原煤低。神木煤流化床气化带出细粉具有较宽的粒径组成,呈现出明显的多峰状分布,带出细粉表面的元素分布存在很大的差异。随着带出细粉粒径的减小,细粉中的水分逐渐减少,灰分含量逐渐增大。气化飞灰的孔隙结构比高温煤焦更发达,具有比较丰富的中孔和大孔,导致带出细粉的反应活性比神木煤焦高。     

Mo和Ni改性的HZSM-5催化剂对煤热解焦油的改质

考察了Mo和Ni改性的HZSM-5催化剂对煤热解焦油的改质性能,分析了催化改质前后焦油中轻质芳烃分布的变化规律。结果表明,经HZSM-5催化剂褐煤(XM)热解轻质芳烃总量的增加率为220%,这与煤热解产物在HZSM-5催化剂中发生烯烃和烷烃的芳构化以及酚羟基脱除等作用有关。负载活性金属Mo和Ni后,可以有效促进轻质芳烃的生成;Ni对焦油中带脂肪侧链化合物具有更强的裂解作用,而Mo则有利于带侧链化合物如甲苯和二甲苯的形成。焦煤(FX)热解过程中轻质芳烃的释放量分别是XM煤和年轻烟煤(PS)的2.2和2.4倍。经催化改质后,XM煤产物中轻质芳烃产率明显大于PS煤,并接近FX煤;这主要是因为XM煤结构中含有较多的含氧官能团和脂肪结构,在HZSM-5作用下可催化形成轻质芳烃。     

低阶煤温和液化-炭化耦合转化过程及产物性质

基于低阶煤温和液化-炭化耦合工艺,主要研究了390-450℃液化温度条件下的产物分布特征,分析了所得液相产物和半焦的性质。结果表明,有机液相产率达23.44%-33.26%(干燥无灰基煤为基准),半焦产率达49.56%-68.72%(干燥无灰基煤为基准);所得液相产物水含量为1.30%-2.49%,不含固体颗粒,有机液相产物的正己烷可溶物含量达98.95%以上;所得半焦碳含量高达87.87%-93.45%(干燥无灰基),部分半焦产物具有强黏结性的特点,并且黏结性与其沥青质含量相关。     

煤与废塑料共焦化基础研究Ⅳ. 煤种的影响

运用常压固定床及偏光显微镜研究了废塑料对不同煤种焦化产品分布的影响及焦炭光学性质的变化。实验结果表明：添加废塑料对不同煤种的焦化产物分布的影响各异,只有焦煤在添加废塑料后焦碳的光学织构得到改善;添加５％的混合废塑料与炼焦配煤共焦化有利于提高品的分布并能改善焦炭的光学织构;贫煤与沥青及废塑料三者的共焦化实验表明,沥青仅起到把不同的煤颗粒粘结在一起的作用。     

Microstructure and performance of carbonization products of component from soft coal pitch

Pitch is constituted of aromatic hydrocarbon, which is one kind of organic liquid with high viscosity. The soft coal pitch was divided into different group components by solvent extraction, and the different fractions of soft coal pitch were carbonized separately. The relationship between the microstructures of carbonization products and the chemical compositions of group components was investigated in this paper. Results show that the structure and morphology of the carbonization products from pitch were significantly influenced by the chemical composition of the group components. The main microstructure of the toluene soluble (TS) fraction-derived carbonization products is streamline and partial regional type. The microstructure of products from toluene insoluble (TI) fraction is mosaic and regional type. The structure of toluene insoluble-quinoline soluble (TI-QS) fraction-derived carbonization product is mainly streamline type. Nevertheless, the carbonization product from quinoline insoluble (QI) fraction is constituted with isotropy micron grade isotropic particles.     

沥青－重油共炭化反应机理的研究Ⅱ．共炭化反应前后重油的结构分析及共炭化机理的推断

催化裂化轻柴油重组分─—三线芳烃和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了沥青的炭化性能。研究了共炭化反应前后三线芳烃的结构变化，结果表明：在共炭化过程中三线芳烃发生烷基取代基的Ｃ＿２～Ｃ＿３位键断裂，体系形成的烷基侧链和氢自由基转移至煤焦油沥青分子中，使沥青中烷基侧链含量增加，并产生一些环烷结构。共炭化作用的机理主要为共炭化剂的短烷基侧链转移和在热解及聚合时生成氢自由基的氢转移作用。     

QDTA/T/EGD/GC在线联同技术 Ⅸ.煤的热解、碳化度应历程及其机理的研究

应用QDTA/T/EGD/GC在线联同技术及其装置测定了在N_2气下五种不同煤化程度的煤种之DTA/EGD/GC热解特性曲线。实验结果可提供如下三方面的信息和数据:(1)唯有中等煤化程度的煤,才在一次碳化反应阶段的曲线上呈现出台阶状的放热效应,由这种煤可获得性能良好的焦炭;(2)取得了在碳化过程中的各项表征温度和碳化气特征;(3)提出了焦煤的热解、碳化反应历程及其机理。     

炭化条件和铁系添加剂对炭分子筛性能影响的研究

炭分子筛(ＣａｒｂｏｎＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｉｅｖｅ,以下简称ＣＭＳ)是具有特别发达的微孔结构的特种活性炭,在气体分离方面有广阔的应用前景[1]。目前作为变压吸附空气分离技术的首选吸附剂,在国内外被广泛用于中小规模的空气分离以制取富Ｎ2气体,制取ＣＭＳ的原料多是椰子壳、果核、植物、石油沥青及各种煤等[2,3]。煤是一种具有较为发达的孔隙结构的物质,且价格低廉,来源广泛,是制取ＣＭＳ的一种较为理想的原料。鸡西地区拥有丰富的煤炭资源,开发煤炭的深加工及高附加值产品具有十分重要的意义。本文以鸡西地区的烟煤为原料,制备空…     

沥青－重油共炭化反应机理的研究Ⅰ．原料沥青和共炭化沥青的结构

使用一种工业重质油和中温煤焦油沥青进行共炭化反应，改善了煤沥青的炭化性质。利用核磁共振（ＮＭＲ）手段详细研究了共炭化反应前后沥青ＴＳ（甲苯可溶）组分的结构变化，发现共炭化反应使沥青中的环烷及链烷烃含量增加，烷烃结构尤其是环烷结构的丰富是导致沥青改性的主要原因。