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昭通褐煤催化热溶解聚及其可溶物组成和结构特征
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作者 赵云鹏 吴法鹏 +3 位作者 仇乐乐 肖剑 曹景沛 魏贤勇 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期10-21,共12页
温和热溶是从褐煤获取可溶有机质的有效途径,然而传统热溶过程可溶物收率较低。通过共沉淀法制备了一系列Al_(2)O_(3)负载金属催化剂,考察了昭通褐煤在异丙醇中的热溶和催化热溶行为。采用XRD、H_(2)-TPR、TEM和XPS研究了催化剂的物理... 温和热溶是从褐煤获取可溶有机质的有效途径,然而传统热溶过程可溶物收率较低。通过共沉淀法制备了一系列Al_(2)O_(3)负载金属催化剂,考察了昭通褐煤在异丙醇中的热溶和催化热溶行为。采用XRD、H_(2)-TPR、TEM和XPS研究了催化剂的物理化学特征,利用GC/MS、FTIR和MALDI-TOF-MS分析了热溶和催化热溶可溶物的组成和结构特征。结果表明,NiCu/Al_(2)O_(3)对昭通褐煤的催化热溶活性优于其他催化剂,该催化剂中活性组分以NiCu合金的形式存在,且Ni与Cu之间存在相互作用。热溶与催化热溶可溶物收率均随温度升高呈先上升后下降的趋势,320℃可溶物收率最高,分别为27.69%和50.54%。催化剂的引入可提高昭通褐煤可溶物中油、沥青烯(AS)和前沥青烯(PAS)收率,其中油和PAS的收率提升相较AS更明显。酚类化合物是非催化热溶衍生油的主要族组分,相对含量达到64.44%,而催化热溶衍生油主要由芳烃、酚类、醇类和酮类化合物组成,说明催化剂促进了可溶有机质碎片中共价键的断裂和酚类化合物加氢。与非催化热溶得到的AS和PAS相比,催化热溶得到的AS和PAS分子量分布范围窄,且FTIR谱图中羟基和醚键对应的吸收峰变弱或消失,说明催化热溶促进了C—O键加氢裂解。催化热溶可在相对温和的条件下从煤中直接高收率获取可溶有机质,研究结果为从褐煤直接获取化学品技术的开发提供参考。 展开更多
关键词 昭通褐煤 催化热溶 可溶物 沥青烯 前沥青烯
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煤的气化反应性与其组成的关系研究
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作者 任立伟 魏蕊娣 《煤炭与化工》 CAS 2024年第2期110-114,共5页
为探究不同变质程度煤的气化反应性,采用下落式固定床反应器,以CO_(2)为气化剂,对11种不同变质程度煤的气化反应性进行了实验研究,考察了煤的气化反应性与挥发分、固定碳、碳含量及灰组成的相互关系。研究结果表明,在1 400℃下,11种不... 为探究不同变质程度煤的气化反应性,采用下落式固定床反应器,以CO_(2)为气化剂,对11种不同变质程度煤的气化反应性进行了实验研究,考察了煤的气化反应性与挥发分、固定碳、碳含量及灰组成的相互关系。研究结果表明,在1 400℃下,11种不同变质程度煤的气化反应性仍有较为明显的差异,低变质程度煤的气化反应性远高于中/高变质程度煤的气化反应性,其完全气化反应所需时间和气化反应指数最大有7倍之差;从工业分析和元素分析看,挥发分、固定碳和碳含量与煤气化反应性均具有较好的相关性,相关系数为0.88以上;从灰组成分析看,碱性指数与煤气化反应性相关性较差。为此,可根据煤的挥发分、固定碳和碳含量等组成信息预测煤气化反应性的优劣,为煤气化应用提供参考。 展开更多
关键词 气化 反应性 变质程度 气化反应性指数 煤组成
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催化剂对煤热解焦油品质的调控及其表面积炭行为的分析
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作者 鲍卫仁 王倩 +5 位作者 李挺 田茜 王旎晨 闫伦靖 王美君 常丽萍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期1067-1082,共16页
以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热... 以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性,阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热解挥发物的催化作用及其对热解产物分布和组成的影响,并对比分析了各类催化剂的优缺点。探讨不同催化剂物理化学性质的区别及其与催化性能之间的关系,结合煤及热解挥发物中C—C、C—H、C=C、—OH、C=O、C—O和—COOH等化学键的断键行为,揭示了不同催化剂的作用机制。在此基础上,针对催化过程中存在的焦油产率低及提质效果差的问题,提出了利用金属尤其是过渡金属改性催化剂活化热解体系中的内部小分子氢供体和外部固体/气体氢供体对重质组分裂解碎片原位供氢的方法,实现焦油产率的提高及焦油品质的改善。同时,针对催化剂易积炭失活问题,分析了积炭的物理化学性质和组成以及积炭形成的原因。从催化剂设计及热解反应体系出发,分析了多种有效抑制积炭的途径,如多级孔与金属活性位点的组合效应、双金属改性调控Brønsted和Lewis酸性位点的比例、酸碱双功能催化剂的开发以及引入H_(2)O、CH_(4)、C_(2)H_(6)和CH_(3)OH等富氢小分子调控挥发物组成等,以期为低阶煤催化热解技术的发展提供理论基础。 展开更多
关键词 低阶煤 热解 挥发物 催化裂解 焦油提质
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炼焦煤热解过程中膨胀压力的形成机制及对焦炭质量的影响
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作者 王帅 周文艳 +3 位作者 高亚芳 申岩峰 王美君 常丽萍 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期30-43,共14页
在工业室式炼焦过程中,膨胀压力过高会造成焦炉炉墙损坏及推焦困难,膨胀压力过低会影响焦炭产品质量。现行焦化工艺通过调节入炉煤挥发分控制膨胀压力,缺乏对炼焦煤膨胀压力形成机制的本质认识,可能导致焦炉运行不稳定、焦炭质量波动大... 在工业室式炼焦过程中,膨胀压力过高会造成焦炉炉墙损坏及推焦困难,膨胀压力过低会影响焦炭产品质量。现行焦化工艺通过调节入炉煤挥发分控制膨胀压力,缺乏对炼焦煤膨胀压力形成机制的本质认识,可能导致焦炉运行不稳定、焦炭质量波动大等问题。基于此,通过分析炼焦煤结构特性,从分子水平探究了膨胀压力的形成及演变,并揭示了炼焦煤膨胀性与焦炭质量的本质联系。利用核磁共振碳谱(^(13)C NMR)分析了五种不同煤阶的炼焦煤(Q1,JA1,F1,J1和S1)的化学结构。通过热重分析(TGA)、小型热解实验等方法以及基式流动度测定仪、奥亚膨胀仪、透气性在线检测装置及膨胀压力和膨胀位移检测装置等仪器探究了单种煤热解过程中煤基体分解行为、流动特性和膨胀特性的演化机制。结果表明:热解气体CO,CO_(2),CH4的释放和低透气性带的形成影响了膨胀压力的产生,适宜的膨胀压力可提高焦炭质量;300℃~450℃是煤产生膨胀压力的温区,与煤中f_(al)^(O1),f_(al)^(O2)和f_(al)^(1)~f_(al)^(5)结构的分解有关;膨胀压力过高(120 kPa~180 kPa)的煤,形成的焦炭孔隙多、真密度小,质量差;膨胀压力适中(90 kPa~120 kPa)的煤,形成的焦炭质量较好。 展开更多
关键词 煤化学结构 流动特性 膨胀特性 演化机制 焦炭质量
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水煤浆煤气化粗渣水流分级提炭分质
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作者 高增林 张乾 +3 位作者 高晨明 杨凯 高志华 黄伟 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1576-1583,共8页
煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化、资源化利用的关键。本文以榆林地区气化粗渣为原料,利用自研的水流分级装置,研究了粗渣直接水流分级与先湿法筛分再水流分级组合的提炭分质特性。结果表明:水流分级能够高效实现粗渣中的炭灰分... 煤气化渣提炭分质是实现其减量化、无害化、资源化利用的关键。本文以榆林地区气化粗渣为原料,利用自研的水流分级装置,研究了粗渣直接水流分级与先湿法筛分再水流分级组合的提炭分质特性。结果表明:水流分级能够高效实现粗渣中的炭灰分离,通过调整水流速和叶轮转速,所得浮渣烧失量最高可达43.16%,尾渣烧失量则低至6.63%。先湿法筛分再水流分级组合能够进一步提高粗渣中炭的回收,尤其是对于0.5~0.18mm粒级样品,其烧失量可提高至70.05%,该方法相对于直接水流分级其可燃体回收率和综合效率均显著提高。对粗渣及水流分级所得样品微观结构分析发现,残炭颗粒多呈不规则形状,表面粗糙且孔隙发达,灰颗粒则主要为大小不一的熔融球体和不规则的表面光滑且致密的颗粒。密度测定结果表明,分级样品的残炭含量越高,其密度越小。 展开更多
关键词 煤气化渣 粗渣 水流分级 筛分 残炭 密度
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碳纳米管模板导向制备煤沥青基电热材料及其性能调控研究
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作者 郭君卓 雷智平 +8 位作者 闫洪雷 贾同鑫 杨雪 李占库 颜井冲 水恒福 任世彪 王知彩 康士刚 《燃料化学学报(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期405-412,共8页
本研究以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂,通过炭化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜,考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现,多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距... 本研究以煤沥青为原料、多壁碳纳米管为结构导向剂,通过炭化制备了形貌和结构可控的煤沥青基碳膜,考察了多壁碳纳米管对导电填料结构及碳膜电热性能的影响规律。研究发现,多壁碳纳米管掺杂导致导电填料的晶格排列有序度增加、晶格间距减小和石墨化程度提高;多壁碳纳米管的引入提高了碳膜的载流子浓度,进而显著提高了其导电性。掺杂2%碳纳米管,可使煤沥青基碳膜的载流子浓度提高3.2倍、电阻降低67%;在5、10和15 V电压下,煤沥青基碳膜的发热温度分别可达44、88和165℃,相对未掺杂碳膜分别提高了7、22和70℃,显示出极大的应用前景。 展开更多
关键词 煤沥青 碳膜 碳纳米管模板 焦耳电热性能
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不同气氛下富油煤受热裂隙演化及热解动力学参数变化
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作者 王双明 孙强 +4 位作者 胡鑫 葛振龙 耿济世 薛圣泽 师庆民 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期15-24,共10页
富油煤的清洁高效开发有助于保障我国的能源安全。选择柠条塔矿富油煤,开展了N2和欠氧气氛条件下的加热试验,利用体视显微镜获取不同温度处理后富油煤的表观形貌,在氩气气氛中,对富油煤在0~600℃下热重(TG)、微商热重(DTG)、差示扫描量... 富油煤的清洁高效开发有助于保障我国的能源安全。选择柠条塔矿富油煤,开展了N2和欠氧气氛条件下的加热试验,利用体视显微镜获取不同温度处理后富油煤的表观形貌,在氩气气氛中,对富油煤在0~600℃下热重(TG)、微商热重(DTG)、差示扫描量热(DSC)进行测试,基于激光闪射法监测富油煤热导率变化,并分析了不同升温速率下活化能、频率因子等热解动力学参数的变化规律,探讨富油煤热处理后裂隙演化和热解动力学参数变化。研究结果表明:随着加热温度的升高,富油煤表面裂隙数目明显增多,逐渐贯通,且镜煤裂隙发育程度更高。相比N2气氛,同温度下欠氧气氛中煤样裂隙率更高。质量损失率变化趋势与裂隙率相似,由于欠氧环境中煤样发生氧化反应,导致其增速更快。N2气氛中富油煤质量损失率与裂隙率迅速提升的温度点明显滞后于欠氧气氛。室温至350℃范围内,由于热膨胀影响,富油煤热导率随着温度升高有所增加。根据热重分析,富油煤随温度变化可分为室温至300℃、300~500℃和500~600℃3个阶段,在阶段Ⅰ和Ⅱ分别由于吸附水析出和有机质的分解吸热,频率因子和活化能逐渐增大;在阶段Ⅲ由于无机矿物的分解放热,频率因子和活化能降低。研究结果有助于理解富油煤高温开发过程中的结构演化机制和传热机理。 展开更多
关键词 富油煤 高温 裂隙 热分析 热解动力学
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单一应力下义马原煤热解产物演变规律及动力学模拟
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作者 邓奇根 刘朝思 +1 位作者 姚萌萌 李帅 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期19-27,共9页
以义马原煤为研究对象,构造晶胞,在ReaxFF力场中施加5×10^(9)s^(-1)的应变率,模拟1000K,1500K,2000K,2500K,3000K终温下义马原煤热解演化过程,分析单一应力对褐煤热解的作用效果。结果表明:不同模拟终温下,不同方向上的应力是上下... 以义马原煤为研究对象,构造晶胞,在ReaxFF力场中施加5×10^(9)s^(-1)的应变率,模拟1000K,1500K,2000K,2500K,3000K终温下义马原煤热解演化过程,分析单一应力对褐煤热解的作用效果。结果表明:不同模拟终温下,不同方向上的应力是上下波动的,在允许一定误差下,应力范围保持在±70GPa之间,即此应力对褐煤热解的作用受温度的影响较弱。模拟过程中,在26ps~33ps之间分子数出现极小值点而种类数出现极大值点,义马原煤热解模拟起始温度点不变,但缩聚反应的温度区间前移,表明反应前期单一应力作用效果优于温度作用效果,应力促进了整体的反应进程。受缩聚反应的影响,CO,CH_(4),H_(2)O和NH_(3)含量先升后降,符合热解一般规律,说明应力没有改变反应的最终趋势。H_(2)和·H的数量随反应进行持续上升,说明缩聚反应过程中,此应力作用促进焦油裂解生成的·H的数量大于缩聚反应消耗的·H的数量;同时,·H和H_(2)含量升高,促进·SH与·H结合,提高了H_(2)S的产率。 展开更多
关键词 分子模拟 晶胞 应力 ReaxFF力场 热解产物
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合成气定向转化制取液体燃料研究进展
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作者 何若南 秦绍东 +3 位作者 李加波 颜丙峰 龙俊英 段雪成 《现代化工》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期54-58,共5页
目前合成气主要经过费托合成与双功能催化2条路线合成液体燃料。针对费托合成路线,可通过调控催化剂晶粒尺寸、晶相结构、金属表面暴露位点等改变产物分布;双功能催化路线则在费托催化剂上引入酸催化功能或将C—O键高效活化与C—C键精准... 目前合成气主要经过费托合成与双功能催化2条路线合成液体燃料。针对费托合成路线,可通过调控催化剂晶粒尺寸、晶相结构、金属表面暴露位点等改变产物分布;双功能催化路线则在费托催化剂上引入酸催化功能或将C—O键高效活化与C—C键精准偶联结合,实现高选择性制备液体燃料。今后合成气的定向转化一方面可借鉴纳米合成领域新方法,使产物分布打破经典ASF限制,最大限度地提高目标产物选择性;另一方面可通过对两步反应的活性中心精细设计,实现对产物选择性的精确调控。 展开更多
关键词 合成气转化 液体燃料 高选择性 双功能催化剂
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新疆主要煤田关键煤质特征及利用途径分析研究
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作者 王越 杨芊 张锐 《中国煤炭》 北大核心 2024年第4期97-104,共8页
分析新疆主要煤田关键煤质特征及其与利用途径的适配关系,并对新疆煤炭资源开发及利用提出建议。研究结果表明,新疆主要煤田的煤质特征具有多样性,导致部分新疆煤的煤种判断极易发生偏差;煤中矿物含量及赋存状态导致煤灰成分、煤灰熔融... 分析新疆主要煤田关键煤质特征及其与利用途径的适配关系,并对新疆煤炭资源开发及利用提出建议。研究结果表明,新疆主要煤田的煤质特征具有多样性,导致部分新疆煤的煤种判断极易发生偏差;煤中矿物含量及赋存状态导致煤灰成分、煤灰熔融性温度及黏温特性波动较大,极易对煤炭加工及利用产生不利的影响。新疆东部矿区以煤炭外运为主,准南煤田及南疆各煤田以满足当地用煤需求为主,准东、伊犁及准北煤田适宜建设大型煤电、煤化工基地。在利用过程中应建立商品煤质量与煤灰化学调控技术,建立煤化工项目用煤与地勘煤质数据的跟踪校正机制,保障煤质稳定。 展开更多
关键词 新疆煤 煤质特征 煤灰化学 煤化工 利用途径
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高碱煤热转化过程中钠的释出特性实验研究
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作者 廖伟辉 饶勇 +7 位作者 吕兴城 阮志龙 傅勇强 李华鸿 陈端 马帅 姚斌 赵永椿 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期82-90,共9页
为研究高碱煤热转化过程中钠的释出特性,采用原煤和水萃取煤分别进行燃烧实验和热解实验来对比分析高碱煤和低碱煤中钠的释出特性,探究不同煤质的煤样在燃烧时煤样中不同赋存形态钠的释出特性变化以及气氛变化对钠释出的影响。结果表明... 为研究高碱煤热转化过程中钠的释出特性,采用原煤和水萃取煤分别进行燃烧实验和热解实验来对比分析高碱煤和低碱煤中钠的释出特性,探究不同煤质的煤样在燃烧时煤样中不同赋存形态钠的释出特性变化以及气氛变化对钠释出的影响。结果表明:在进行燃烧实验时,高碱煤在300~500℃时钠的释出量增加缓慢,在500~1100℃时钠的释出量增加较快,低碱煤在300~500℃时钠的释出量增加较快,在500~1100℃时钠的释出量增加缓慢,由此可知煤质是影响钠释出的主要原因之一,钠的释出特性会因煤质中成分差异而受到较大影响;燃烧和热解2种不同气氛下钠释出特性相似,热解过程中钠释出率变化平缓,且热解过程中钠释出率会比燃烧过程低7.0%左右;有机钠和水溶性钠2种不同赋存形态钠因释出途径不同而导致释出特性有所差异。 展开更多
关键词 高碱煤 钠释出 赋存形态 燃烧 热解
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淖毛湖煤加氢热解产物特性及半焦气化反应性
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作者 郭二光 王贵金 +2 位作者 陈佳奇 靳立军 胡浩权 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期196-204,共9页
在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO_(2)气化反应性。结果表明:与常压N_(2)中热... 在加压固定床反应器中进行淖毛湖煤在常压和1.5 MPa氢气和氮气中的热解试验,利用多种表征方法对比研究了氢气和氮气下的热解产物产率和组成及半焦结构的变化,并利用热重分析研究热解半焦的CO_(2)气化反应性。结果表明:与常压N_(2)中热解相比,煤在加压的H_(2)中热解可有效提高热解气体中CH_(4)和C_(2)~C_(3)的产率,在800℃热解CH_(4)和C_(2)~C_(3)的体积产率分别由53.5和16.6 mL/g增至345.6和20.8 mL/g。焦油和轻质焦油产率也有效提升,在600℃下,与常压N_(2)中热解相比,1.5 MPa H_(2)中煤热解的焦油产率由19.3%升至22.8%,焦油中脂肪烃含量由35.5%降至14.8%,单环芳烃含量由8.3%增至28.9%,轻质焦油质量分数和产率分别升至95.0%和21.8%。半焦的N_(2)吸附和拉曼光谱分析结果表明,煤在加压H 2中热解得到半焦的比表面积和孔体积由常压氮气下的40 m^(2)/g和0.05 cm^(3)/g增至289 m^(2)/g和0.16 cm^(3)/g,孔结构显著发展,有利于半焦的CO_(2)气化反应进行;而半焦的石墨化程度及大芳香环比例增加,不利于半焦气化反应;但由热重分析得到的加压加氢热解半焦的CO_(2)气化反应性明显提高,表明孔结构对半焦CO_(2)气化反应性起主要作用。 展开更多
关键词 加氢热解 焦油 半焦结构 气化反应性
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低阶煤与聚丙烯共热解协同效应分析
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作者 王雪婷 钟梅 +3 位作者 代正华 靳立军 周琦 杨潇 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期187-195,共9页
新疆地区煤炭储量丰富,低阶煤占比较高。其中,哈密地区的煤炭普遍具有挥发分高的特点,适宜通过热解提取其中的油气组分。然而热解焦油存在重质组分含量高、黏度大、易带尘等问题,因此如何降低焦油中重质组分含量,提升焦油品质是实现其... 新疆地区煤炭储量丰富,低阶煤占比较高。其中,哈密地区的煤炭普遍具有挥发分高的特点,适宜通过热解提取其中的油气组分。然而热解焦油存在重质组分含量高、黏度大、易带尘等问题,因此如何降低焦油中重质组分含量,提升焦油品质是实现其高值化利用的关键。塑料与煤具有相似的热解温区,且塑料的H/C原子比远高于煤,其在热解过程中产生的富氢组分可促进煤的一次热解反应或抑制煤热解过程中的交联现象。煤与塑料共热解过程中,挥发物之间存在相互作用,其机制与二者接触方式密切相关。通过TG、TG-MS和TG-FTIR-GC/MS探究聚丙烯(PP)和淖毛湖煤(NMH)共热解过程中相互作用。TG-MS结果显示二者快速分解阶段主要热解温度区间基本重合,PP热解过程生成·CH_(3)。PP置于NMH上方时,二者质量比显著影响NMH热失重行为和挥发物释出规律,当NMH、PP_(exp)质量比为8:2时,正协同效应最明显。TG-FTIR-GC/MS结果显示,8NMH-2PP_(exp)热解过程中,PP热解自由基促进NMH化学键断裂,形成的相互作用改变氧的释放形式,CO和H_(2)O增加,CO_(2)减少。烯烃及醇类物质相对含量分别比理论计算值高30.58%和16.18%,CO_(2)和烷烃类分别低8.89%和14.43%。Flynne-Walle-Ozawa计算结果表明,共热解平均活化能比理论计算值低6.8 kJ/mol,与PP促进NMH挥发物的释放印证。 展开更多
关键词 淖毛湖煤与聚丙烯 共热解 协同效应 活化能
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量子化学计算在煤炭清洁高效转化微观机制的应用
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作者 马雪璐 张子涵 解强 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-47,共12页
为推进实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭作为我国能源结构的基础原料,其利用的清洁化、高效化需要持续深化内涵。量子化学作为解释微观结构及作用机制的重要理论,目前已被广泛应用于煤化学领域,为煤炭研究提供更多微观信息,以促进煤炭清... 为推进实现碳达峰、碳中和的目标,煤炭作为我国能源结构的基础原料,其利用的清洁化、高效化需要持续深化内涵。量子化学作为解释微观结构及作用机制的重要理论,目前已被广泛应用于煤化学领域,为煤炭研究提供更多微观信息,以促进煤炭清洁高效利用技术的发展。基于此,概述了量子化学计算在优化煤炭模型分子结构、探讨煤炭清洁高效转化反应机理和明确反应影响因素作用机制3方面的应用,重点对煤热解、燃烧、气化及液化过程中存在的微观问题进行分析、梳理,涉及煤的热解和燃烧过程中的氮元素迁移转化机理、煤基特征官能团与CO_(2)的气化特性、煤液化微观机理中的氢转移反应,以及气氛和催化剂等因素的作用机制等,最后就匹配煤炭变质程度的演变模型、煤炭反应过程中的多因素作用影响机制、完整转化机理、催化剂优化、创新集成工艺等问题,对量子化学在煤炭清洁高效转化领域中有待深入挖掘的科学问题进行了总结与展望,力图为煤炭清洁转化利用技术的研究和应用提供启示。 展开更多
关键词 量子化学 煤热解 煤燃烧 煤气化 煤液化 密度泛函理论
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改性复合注浆材料的制备及精准注浆加固测量试验 被引量:1
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作者 王楠 周鑫 +2 位作者 郭达奇 刘丹 李海峰 《粘接》 CAS 2023年第6期48-51,共4页
注浆加固是解决电力工程结构不稳最常用的一种方法,但电力工程具有较高的隐蔽性和复杂性,针对隐蔽工程中注浆加固的精准性的问题,提出一种实时监测的双液注浆加固工程模型试验。首先设计并制作了双液注浆模型装置,以TDS-630数据采集仪... 注浆加固是解决电力工程结构不稳最常用的一种方法,但电力工程具有较高的隐蔽性和复杂性,针对隐蔽工程中注浆加固的精准性的问题,提出一种实时监测的双液注浆加固工程模型试验。首先设计并制作了双液注浆模型装置,以TDS-630数据采集仪为主要设备,对装置上布置的测试元件参数进行监测和分析。研究结果表明,浆液在模型内部的扩散模式为非均匀扩散,在注浆10 min时,最大温度值和最大压力值分别为96.5℃和8.4 MPa,在注浆15 min时,模型中部位置出现最大应力值95.8 MPa。 展开更多
关键词 改性聚氨酯 模型试验 双液注浆 TDS-630数据采集
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炼焦煤热解收缩特性对焦炭成块性能影响
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作者 刘洋 王明登 +5 位作者 徐国忠 郑亚杰 李超 钟祥云 刘洋 白金锋 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期4183-4191,共9页
在国家“双碳”目标及富氢高炉开发利用背景下,对焦炭在高炉中的性能提出了更高要求。除常规的热态性能指标外,焦炭的块度受到更多关注。炼焦煤的热解收缩性能是决定焦炭成块性能至关重要的因素。对不同变质程度炼焦煤进行2 kg焦炉炼焦... 在国家“双碳”目标及富氢高炉开发利用背景下,对焦炭在高炉中的性能提出了更高要求。除常规的热态性能指标外,焦炭的块度受到更多关注。炼焦煤的热解收缩性能是决定焦炭成块性能至关重要的因素。对不同变质程度炼焦煤进行2 kg焦炉炼焦试验,分析炼焦煤细度对其焦炭成块性能的影响规律。采用改进的奥亚膨胀仪对8种不同变质程度炼焦煤在300~900℃内的热解收缩性能进行深入研究,探讨了煤热解收缩系数与其收缩动力学特性对焦炭成块性能的影响,并建立热解收缩系数及热解活化能与焦炭平均块度的数学关系,试图通过炼焦煤热解收缩特性对焦炭平均块度进行预测。结果表明,焦炭的平均块度随炼焦煤变质程度的升高呈增大趋势。YK气煤的平均块度较低,仅为38.9 mm。SAJ焦煤和BBG瘦煤的平均块度较高,分别为50.5、48.5 mm。8种炼焦煤中除BBG瘦煤外,当入炉煤细度为75%时,形成焦炭的平均块度最大。BBG瘦煤在细度为85%时,焦炭平均块度最优。在热解过程中,不同变质程度炼焦煤第1收缩峰的收缩系数及收缩所需活化能差别明显。其中低变质程度YK气煤和SYS1/3焦煤热解收缩系数高于8.33×10^(-4)℃^(-1),热解活化能均低于77 kJ/mol;高变质程度煤LH焦煤、SAJ焦煤和BBG瘦煤热解收缩系数低于4.55×10^(-4)℃^(-1),但热解所需活化能均高于106.1 kJ/mol,说明变质程度高的炼焦煤,热解时需要更高的能量才能完成收缩过程。在相同的炼焦工艺下,炼焦煤第1收缩峰的热解收缩系数越大,所得焦炭的平均块度越小,且热解收缩系数与焦炭平均块度有很好线性关系,相关系数为0.90。同时,热解收缩活化能也与焦炭平均块度有较好关联。因此,能够通过热解收缩系数和收缩活化能对不同变质程度炼焦煤生成焦炭平均块度进行有效预测。 展开更多
关键词 炼焦煤 热解收缩系数 成块性能 平均粒径 收缩活化能
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大保当煤不同显微组分含量与分子结构参数关系
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作者 李振 赵凯 +6 位作者 朱张磊 常静 杨超 张怀青 张宁宁 屈进州 尚颖泽 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第S02期1-11,共11页
为探究煤岩显微组分含量及其分子结构参数之间的内在联系,以侏罗纪时期神府煤田大保当煤矿低变质程度高惰质组煤样为研究对象,通过浮沉离心法分选出不同含量煤岩显微组分的7个样品,并利用傅里叶变换红外光谱测试(FTIR)、X射线衍射测试(X... 为探究煤岩显微组分含量及其分子结构参数之间的内在联系,以侏罗纪时期神府煤田大保当煤矿低变质程度高惰质组煤样为研究对象,通过浮沉离心法分选出不同含量煤岩显微组分的7个样品,并利用傅里叶变换红外光谱测试(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、X射线光电子能谱测试(XPS)、^(13)C固体核磁测试(^(13)C-NMR)技术对其物理结构、化学结构进行表征和半定量计算处理,得到一系列结构参数。FTIR结果表明,镜质组较多时,其脂肪链更多、更短,支链化程度高,惰质组含量较多时,芳香度高;XRD结果表明,不同煤岩显微组分之间,芳香层间距d_(002)、延展度L_(a)、堆垛高度L_(c)及芳香层数Nc随镜质组含量增加只存在微小差异;XPS碳元素分析结果表明,随镜质组含量增大,C—C和C—H含量总和占比逐渐增大,这与镜质组中含有大量脂肪族结构有关,惰质组较高时醚碳/酚碳(C—O)质量分数较大,这是由于惰质组芳香度较高;^(13)C-NMR分析结果表明,总芳香碳质量分数f_(a)、芳香碳质量分数f′_(a)和镜质组呈较好的正相关关系,脂肪族碳的总质量分数f_(al)与镜质组含量呈较好的负相关关系。选择拟合度较高的结构参数进行回归分析,得到镜质组含量最优预测模型。这些结论是当前大保当不同含量煤岩组分分子结构的补充信息,更好地理解与其含量之间的相关关系,为预测煤岩组分含量提供了一种方法。 展开更多
关键词 镜质组 惰质组 结构参数 多元线性回归模型
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DMO经两种反应路径加氢制乙醇催化剂研究进展
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作者 靳珲青 石晓丹 +3 位作者 靳刘艳 艾培培 王晓东 黄伟 《低碳化学与化工》 CAS 北大核心 2024年第1期42-51,共10页
煤基合成气经草酸二甲酯(DMO)加氢制乙醇(EtOH)是合成气间接制EtOH的一条重要路径。在DMO加氢反应过程中,同时存在经乙二醇(EG)中间体加氢制EtOH和经乙酸甲酯(MA)中间体加氢制EtOH两种不同的反应路径。分析了两种不同反应路径的特点,并... 煤基合成气经草酸二甲酯(DMO)加氢制乙醇(EtOH)是合成气间接制EtOH的一条重要路径。在DMO加氢反应过程中,同时存在经乙二醇(EG)中间体加氢制EtOH和经乙酸甲酯(MA)中间体加氢制EtOH两种不同的反应路径。分析了两种不同反应路径的特点,并总结了DMO加氢制EtOH两种不同反应路径所用催化剂及其影响EtOH选择性的关键因素。DMO经EG中间体加氢制EtOH的反应路径通常需要较高的反应温度和多活性位点协同催化,可从载体结构、制备方法以及添加助剂3个方面对常用的Cu基催化剂的催化活性进行调控。DMO经MA中间体加氢制EtOH的反应温度相对较低,常用催化剂以过渡金属碳化物(Mo基和Fe基)为主,但仍存在催化剂加氢能力不足的问题。所总结内容有助于加深对DMO加氢制EtOH两条路径的系统认识,并为未来合理设计和制备高稳定、低成本的DMO加氢制EtOH的催化剂提供参考。 展开更多
关键词 草酸二甲酯 加氢 乙醇 反应路径 合成气 催化剂
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原料组成结构对热解挥发物反应及析炭形成过程影响机制的研究
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作者 刘倩 王倩 +5 位作者 李晓荣 田茜 李挺 王美君 常丽萍 闫伦靖 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期124-134,共11页
以生物质、污泥和煤3种结构差异较大的物质为原料,研究其组成结构特性对挥发物反应及析炭形成过程的影响.结果表明,煤结构中芳香碳含量高,更有利于半焦的形成;生物质结构中脂肪环醚的含量高,有利于焦油的产生;污泥结构中羧基和羰基碳含... 以生物质、污泥和煤3种结构差异较大的物质为原料,研究其组成结构特性对挥发物反应及析炭形成过程的影响.结果表明,煤结构中芳香碳含量高,更有利于半焦的形成;生物质结构中脂肪环醚的含量高,有利于焦油的产生;污泥结构中羧基和羰基碳含量高,更有利于小分子气体生成.生物质和煤中芳香碳较多,其沉积在反应器管壁的析炭(Coke-D)产率更高,分别为0.3%(质量分数)和1.4%(质量分数);而污泥中芳香碳占比少,生成的析炭分子量较小,主要悬浮在焦油中(Coke-S).添加高铝球改变反应程度后,由于生物质和污泥挥发物中含O、N原子的化合物含量高,挥发物更易断裂,小分子物质缩聚明显,造成Coke-S产率均明显增加,其中生物质中Coke-S增加率高达70%.而煤热解挥发物中重质组分含量高,形成的析炭芳香结构更加致密,易沉积在反应器(Coke-D)和高铝球表面(Coke-A),生成了更多的Coke-D(1.5%,质量分数)和Coke-A(0.2%,质量分数).焦油气析炭过程因原料结构的差异而有所不同. 展开更多
关键词 原料结构 挥发物组成 挥发物反应 析炭形成
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煤有机大分子碳结构石墨化机制
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作者 李伍 杨文斌 +1 位作者 战星羽 李锦 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期855-868,共14页
煤化作用和石墨化作用共同控制煤的形成和演化,因煤物质成分、化学结构的复杂性和石墨化作用的特殊性,使得研究煤大分子结构热演化过程非常困难。为了探索煤化过程和石墨化过程中的大分子结构变化特征,通过煤质分析、固体核磁共振、高... 煤化作用和石墨化作用共同控制煤的形成和演化,因煤物质成分、化学结构的复杂性和石墨化作用的特殊性,使得研究煤大分子结构热演化过程非常困难。为了探索煤化过程和石墨化过程中的大分子结构变化特征,通过煤质分析、固体核磁共振、高分辨率透射电镜(HRTEM)、黄金管热模拟等实验技术和Amsterdam Modeling Suite (AMS)量子化学计算技术,对不同煤阶煤和煤系石墨样品进行测试分析,从大分子量子化学角度构建不同煤阶煤的有机大分子结构,以揭示煤的有机质大分子碳结构演化及石墨化机制。(1)随着成熟度升高,煤大分子结构中芳香结构的占比逐渐增大,脂肪结构含量逐渐减小,芳碳率在无烟煤阶段达到0.9以上;(2)低煤级煤和中煤级煤大分子中2×2、3×3尺寸的芳香条纹含量占比最大,随着成熟度的升高优势方向(75°、90°和105°)条纹占比由26.47%增至50.10%,在无烟煤和高级无烟煤阶段出现芳香条纹堆叠现象;(3)利用构建的三维大分子结构模型开展热解模拟计算,发现随着模拟温度升高,芳香层片间距有规律的减小,从0.400 nm降至0.318 nm,这与低煤阶煤到高煤阶煤芳香层片层间距从0.467 5 nm降到0.368 0 nm的结果是一致的;(4)分析评价了煤石墨化过程中大分子结构体系的变化规律,初步认为杂原子和脂肪结构的脱除是煤芳香结构向晶簇转化的原因,并探讨了煤大分子石墨化机制,初步揭示煤化作用和石墨化作用过程中,碳结构的变化规律和演化机理。 展开更多
关键词 大分子结构 煤化作用 石墨化 热解
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