年轻煤溶剂溶胀后加氢液化性能的研究

以山东龙口局洼里煤、新汶局孙村煤为研究用煤。首先进行溶剂溶胀，实验表明吡啶溶剂的溶胀作用最强。溶胀率指标表明溶胀煤结构变得疏松；热重分析表明溶胀煤热分解活性增强。然后对原煤和溶胀煤进行加氢液化实验，通过煤的转化率、液化油产率和煤气产率等指标，表明洼里原煤、洼里溶胀煤和孙村溶胀煤具有良好的加氢液化性能，各溶胀煤比其原煤的油产率均有显著提高。对于所实验煤的基本液化条件进行了实验探索。     

煤大分子在有机溶剂中的溶解溶胀行为及其交联本性

采用溶剂抽提与溶胀法研究了煤－煤及煤－溶剂间非共价键力对煤大分子溶胀行为的影响。煤在非极性溶剂中的溶胀行为反映了煤－煤分子间作用力的大小,煤在碳含量８１％￣８３％范围内有最小的分子间作用力,溶胀率最大。煤在极性溶剂中的溶胀行为由煤－溶剂间作用强弱决定,其溶胀率随碳含量增加而减小。煤大分子交联键性质包括共价与非共价交联两部分的贡献。共价交联存在于结构单元之间,非共价交联主要存在于片断之间,部分存在于     

二元溶剂[Bmim]Cl+NMP对褐煤的溶胀及电解液化的影响

本文在课题组已有的离子液体对煤进行溶胀预处理的研究基础上,进一步研究了多种含离子液体的二元混合溶剂.结果表明,[Bmim]Cl+NMP对神华褐煤的溶胀效果最佳.通过研究二元溶剂中[Bmim]Cl的体积分数、溶胀温度及时间对煤的溶胀度及其电化学还原反应的影响,发现[Bmim]Cl的体积分数为0.5时,煤的溶胀度较高.神华煤在[Bmim]Cl+NMP中溶胀12h即可达到平衡.提高温度不仅可以缩短达到溶胀平衡所需的时间,还可以进一步破坏煤的结构,提高溶胀度.神华褐煤在150℃下溶胀12h,溶胀度可达到3.93.通过二元溶剂[Bmim]Cl+NMP对煤的溶胀处理能提高煤电解加氢还原的反应活性,有利于提高煤的液化率,使电解液化率从31.66%提高到62.27%.     

不同温度下煤在溶剂中的溶胀行为

溶胀是煤直接液化升温过程中粘度发生变化的主要原因之一。本文研究了不同温度下两种煤在有机溶剂中的溶胀度变化。结果表明：在极性溶剂中,煤化程度较小的神华煤的溶胀性比新庄煤大,而在非极性溶剂四氢萘中,情况相反;温度升高加快了煤的溶胀速率,且对煤的溶胀度大小有影响;煤的溶胀度与煤和溶剂的溶解度参数有关,溶剂对煤的溶解能力越大,则煤在该溶剂中的溶胀度越大。     

萃取剂性质对煤液化油渣萃取性能的影响

针对煤液化油渣如何高效萃取的问题，选择脂肪烃、芳烃、含氧化合物和模拟焦化苯等不同性质的萃取剂对煤液化油渣进行萃取，考察了萃取剂的溶解度参数和极性参数对煤液化油渣萃取物收率和萃取物组成的影响。结果表明：随着萃取剂溶解度和极性参数的增加，萃取物收率呈先增大后减小的趋势，萃取剂溶解度参数对煤液化油渣萃取效果的影响主要体现在其与可萃取组分溶解度参数的匹配上，萃取剂极性参数对萃取效果的影响主要体现在其对煤液化油渣缔合结构的破坏作用。当萃取剂和萃取物的溶解度参数相近时，具有较好的萃取效果，并且它们的萃取物以多环芳烃为主。而极性参数较大的萃取剂更易破坏煤液化油渣的缔合结构，进而导致丙酮、乙醇和甲醇萃取物的N和S元素含量较高。模拟焦化苯是一种萃取煤液化油渣的良好溶剂，对煤液化油渣的萃取物收率可达50%以上。     

溶剂预处理对淮南煤热解产物分布的影响

采用吡啶(Py)、四氢呋喃(THF)和CS_2作为单一溶剂分别对淮南煤(HN)进行了溶胀处理。根据热解气析出速率、组成及热解半焦、焦油、热解水等产物分布,结合热重分析,系统考察了溶胀煤的热解行为。实验结果表明,溶胀煤的热解产物分布有显著改善,热解气体积和热解焦油有不同程度的增加,热解水产率降低;CS_2和THF溶胀煤的热解气析出速率明显增大,Py溶胀煤的热解焦油产率最高,比HN原煤热解时产率提高了5.99%(质量分数,干燥无灰基),这表明溶剂和煤结构间有交互作用,从而提高溶胀煤的热解焦油产率。     

东胜煤超声水处理对CS2/NMP萃取率的影响

利用水对神府东胜煤样进行了超声萃取,通过GC/MS分析研究了其水萃取物的有机物的族组成,用FTIR分析其原煤及水萃余煤,比较它们在二硫化碳(CS2)和N-甲基吡咯烷酮(NMP)(体积比1∶1)混合溶剂中萃取率的不同。结果表明:水萃取物有机成分中含有多种含杂原子成分及烷烃;超声水萃取的萃余煤在CS2/NMP的混合溶剂中的萃取率大于原煤;红外光谱分析显示超声水萃取使原煤部分盐类的去除及煤中分子间氢键等的破坏可能是混合溶剂萃取率增高的原因。     

沙柳醇解液化工艺研究

 随着煤、石油、天然气等不可再生资源的逐渐消耗及环境问题的日益恶化,通过可再生生物质资源生产液体燃料和有机化学品的研究日益受到青睐.本研究以硫酸为催化剂,乙醇为溶剂,充分利用内蒙古丰富的生物质资源沙柳,对其进行醇解液化.考察溶剂浓度、反应温度、沙柳用量、催化剂用量等因素对液化率的影响,通过正交实验找出较优液化条件.当溶剂为无水乙醇、液料比(mL:g)为60:1、反应温度为170℃、硫酸浓度为0.06 mol/L、反应时间为2 h 时,沙柳的液化效果最好,液化率达90.94%.     

不同溶剂中三聚茚酮在基底表面的可控自组装纳米结构

三聚茚酮被合成后用于研究在不同溶剂中的自组装行为.通过扫描电镜观察可知,更换不同的溶剂,三聚茚酮分子随着溶剂的挥发在衬底表面自组装成不同的结构.研究结果表明,选用较高的极性和沸点的溶剂有利于三聚茚酮分子的叠加,分子排列成形状规整的纳米线结构.这种结构在有机薄膜器件中进一步的应用还在探索当中.     

白音华褐煤热萃取过程中的预处理研究

为了解决褐煤热萃取率低的问题,以酸碱作溶剂对原煤进行预处理,在操作温度为380℃、常压、溶煤比为10∶1的工艺条件下,对预处理后的原煤进行热萃取反应制备超纯煤,考察了不同酸碱溶剂对热萃取率的影响。结果表明:与原煤相比,经不同种类的酸碱溶剂处理后褐煤的热萃取率均得到了不同程度的提高,其中经氢氧化钾预处理后褐煤的热萃取率最高,达到66.5%;红外光谱表明,采用酸碱溶剂预处理原煤,可以有效破坏煤的分子结构,使无机矿物质盐裸露在外,也使有机官能团得到充分暴露。因此,通过预处理手段可以获得更高的超纯煤收率,减少配煤炼焦行业中优质煤的使用量。     

杂萘联苯聚醚酮的非均相磺化改性及膜性能研究

为对影响磺化反应的因素进行研究,以氯仿为溶剂,发烟硫酸和浓硫酸的混合物为磺化剂,用非均相磺化法对杂萘联苯聚醚酮进行磺化改性,制备磺化杂萘联苯聚醚酮(SPPEK),了解反应条件对磺化度的影响.制得SPPEK磺化度可在0.37~1.17调控.采用1H-NMR和红外光谱对SPPEK的结构进行表征.以NMP为溶剂,制备均质膜.研究膜的含水率和溶胀率与磺化度和温度的关系,SPPEK膜的含水率为11.2%~52.4%,溶胀率为2.4%~17.3%.磺化度高于0.68的SPPEK膜的质子传导率大于0.01S/cm.     

高炉喷吹煤粉合理配煤的实验研究

实验室研究结果表明,烟煤和无烟煤的混合煤燃烧效果优于喷吹单一烟煤或无烟煤.混合煤煤粉的燃烧率并不是所配单种煤燃烧率的算术迭加,在一定条件下要优于所配单种煤燃烧率的算术迭加值.     

用微型高压釜对大同原煤加氢液化试验

用山西省大同市同家梁原煤为煤液化原料,本试验是在自己设计的23ml微型高压釜中进行。煤液化条件为:①用葸油为溶剂,②不用催化剂,③反应温度390—450[℃],④氢气初始压力40—100[公斤/厘米~2],反应时间10—120[分]。最高煤的液化率是比较低的,约为60％(无水无灰基)。     

水或四氢萘介质下胜利褐煤的直接加氢液化性能

根据褐煤含水量高的特点,研究了水为溶剂下胜利褐煤的加氢液化行为,并与传统的四氢萘(THN)溶剂进行了比较。在380℃、THN为溶剂和H2气氛条件下,煤的液化转化率达到85.3%,其中油气产率和沥青质产率分别为73.2%和12.1%,液化过程中热解产生的自由基碎片是通过供氢溶剂获得活性氢,而非从气相的氢气中直接获得。相对于H2和N2气氛,在CO气氛下以水为溶剂进行的煤液化实验和胜利褐煤表现出优良的液化性能,液化转化率达到70.2%,其中油气产率58.1%,沥青质产率12.1%。在CO/H2O系统中,发生的水煤气变换反应(WGSR)能产生高活性氢,该活泼氢能与煤热解产生的自由基结合生成稳定的液化产物,从而提高了液化的转化率。实验结果表明,在CO气氛下以水为溶剂的液化工艺是可行的,是一种适合含水量较高的褐煤的直接液化工艺。     

PAN溶液极性对相分离后聚合物晶态结构的影响

利用紫外光谱、流变、XRD等分析方法,研究了溶液极性对PAN晶态结构形成的影响。研究结果发现,PAN溶液中溶剂的极性能够通过影响溶液中PAN分子链的存在状态,导致相分离后聚合物晶态结构产生差异。随着溶剂极性的增大,溶剂分子与PAN大分子链间的相互作用力增强,溶液特性黏度、表观黏度等依次增大,PAN分子链段逐渐舒展,在相同凝固条件下得到的聚合物结晶度逐渐减小,晶粒尺寸依次增大。     

Cl~-助萃作用下N235萃取脱除铜电解液中锑铋

采用溶剂萃取法脱除铜电解液中的杂质,通过在铜电解液中加入助萃剂研究萃取剂N235对Sb和Bi的萃取性能。考察N235体积分数、助萃剂浓度、有机相与水相的体积比(相比)、萃取时间等因素对Sb和Bi萃取率的影响。研究结果表明:在有机相组成(体积分数)为20%N235+10%异辛醇+70%磺化煤油,助萃剂浓度为0.1 mol/L,相比为1:1时,铜电解液经单级萃取,Sb和Bi的萃取率(质量分数)分别为56.1%和96.6%。在有机相组成和助萃剂浓度保持不变的情况下,相比为2:1时,铜电解液经过7级逆流萃取,Sb的萃取率为86.0%,Bi的萃取率为97.1%。7级逆流萃取平衡有机相经氨水沉淀反萃—水洗—酸化处理后,Sb和Bi总反萃率可达98.4%和96.5%,有机相可循环使用。     

顺1,4-聚丁二烯凝胶的制备及溶胀特性研究

采用溶液聚合工艺，以未经硫化的顺丁橡胶为高分子骨架进行接枝交联制备了1，4—聚丁二烯凝胶。研究了反应条件，如溶剂用量、引发剂用量、交联剂用量及4—叔丁基苯乙烯(tBS)对有机凝胶的平衡溶胀率的影响。实验表明，该凝胶在二甲苯、环己烷中最大溶胀率(Qe)分别为51．35g／g和29．41g／g。研究了该凝胶在二甲苯中的溶胀特性，得到一个与实验结果相吻合的溶胀动力学方程：Q=Qe—[kt 1/Qe-Qo]^-1，同时也发现二甲苯在凝胶中的扩散行为可用Fickian定律来描述。     

链的柔顺性对高分子交联网溶胀及相分离影响

通过对高分子极稀溶液体系得到的高分子交联网络进行理论计算,分析了高分子链的柔顺性对高分子交联网在溶剂或增塑剂中的溶胀及体系相分离影响.并对非极性高分子交联网的相分离条件进行了分析.结果表明:在网状交联体系中溶剂的平衡浓度比线性高分子溶液的高;随着链的柔顺性提高,交联网的溶胀度降低.     

微波条件下抽提煤的实验研究

在微波辅助下,以神府煤为研究对象,四氢呋喃、乙醇、甲醇为溶剂,考察了抽提温度、时间、溶剂量及煤粒度对抽提率的影响,结果显示:上述3种沸点不同的溶剂抽提率达到其最佳值所需要的溶剂量及煤粒度相差不大但抽提温度有所不同;同时探讨了以四氢呋喃、丙酮、N,N-二甲基乙酰胺为溶剂,对不同变质程度煤的微波辅助抽提效果,结果是变质程度相似的煤在相同抽提条件下抽提率不同。运用红外光谱现代分析技术,对神府脱灰煤和溶剂抽提后的残煤进行结构对比分析,结果表明抽提并没有破坏煤的大分子结构。     

固相萃取法富集煤抽提物中的酚类化合物

选取大同煤,用乙腈、四氢呋喃、吡啶作溶剂连续抽提后,对其中的吡啶抽提物进行固相萃取,考察了NH2基、聚合物(HLB)和C18三种固相萃取柱对酚类化舍物的富集效果.研究发现,三种不同类型的固相萃取柱对酚类化合物的富集效果依次为C18柱>HLB柱>NH2基柱.采用C18柱,分别用体积分数为20%,50%和80%的THF水溶液为淋洗剂,二氯甲烷为洗脱剂,可实现煤抽提物中以2,6-二叔丁基对甲酚为主的酚类化舍物的高选择性分离.该方法简单快速,可用于煤衍生物如焦油、液化油等复杂基体样品中2,6-二叔丁基对甲酚的分离.