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基于热模拟实验的煤化作用跃变分子结构演化规律研究
1
作者 李鹏鹏 王安民 +7 位作者 冯一乙 王盛剑 何文婷 曾培林 冯思锦 鲍政宇 宾祥慎 初奕然 《煤质技术》 2026年第1期12-19,共8页
为从分子层面揭示煤化作用跃变特点,以新疆伊犁低阶煤样为实验样品,在250~600℃温度区间开展热模拟实验,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)技术,系统分析热模拟实验前后的煤分子结构演化特征。结果表明:热模拟实验共模拟出... 为从分子层面揭示煤化作用跃变特点,以新疆伊犁低阶煤样为实验样品,在250~600℃温度区间开展热模拟实验,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)与X射线衍射(XRD)技术,系统分析热模拟实验前后的煤分子结构演化特征。结果表明:热模拟实验共模拟出煤化作用的前3次跃变。第一次跃变发生于R_(o)≈0.6%附近,其特征为脂肪族侧链长度(CH_(2)/CH_(3))降低,多类含氧官能团(芳香醚C—O—C、酚醚C—O、酯C—O—C、脂肪醚C—O—C和醇类C—O)含量占比升高,而羟基(—OH)与羰基(C=O)含量显著下降。与此同时,芳香片层间距(d_(002))、延展度(L_(a))、堆砌高度(L_(c))与堆砌层数(N_(ave))均出现不同程度的降低,反映出大量脂肪族侧链和不稳定含氧基团发生热解脱落,推动煤进入第一次煤化跃变阶段,与生烃起始点一致。第二次跃变出现在R_(o)≈1.4%左右,此阶段含氧官能团含量有所增加,而—OH、C=O以及脂肪族CH_(2)和CH_(3)则持续减少。对应的d_(002)明显减小,而L_(a)与L_(c)稳步上升,表明芳构化反应开始占据主导地位,脂肪结构向芳香结构的转化加速。第三次跃变位于R_(o)≈2.3%附近,其特征为多类含氧官能团含量下降,而—OH、羰基C=O及脂肪族CH_(2)、CH_(3)含量占比相对上升;同时d_(002)、L_(a)、L_(c)与N_(ave)均出现下降。该阶段反映煤化作用进入以缩聚反应为主的高级演化阶段。 展开更多
关键词 煤化作用跃变 分子结构 跃变节点 热模拟 含氧官能团
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ZIF-8/PSF@Fe_(3)O_(4)-ZIF-8有机中空纤维复合膜的制备及其O_(2)/N_(2)分离性能研究
2
作者 张如月 苗泽凤 +1 位作者 刘聪聪 杨腾飞 《现代化工》 北大核心 2026年第2期116-121,共6页
以磁性Fe_(3)O_(4)-ZIF-8核壳粒子作为填料,采用嵌入晶种法在PSF有机中空纤维上制备了ZIF-8/PSF@Fe_(3)O_(4)-ZIF-8复合膜,并对膜结构和O_(2)/N_(2)分离性能进行研究。结果表明,优化条件下PSF中空纤维表面制备了厚度为8.67μm的连续ZIF-... 以磁性Fe_(3)O_(4)-ZIF-8核壳粒子作为填料,采用嵌入晶种法在PSF有机中空纤维上制备了ZIF-8/PSF@Fe_(3)O_(4)-ZIF-8复合膜,并对膜结构和O_(2)/N_(2)分离性能进行研究。结果表明,优化条件下PSF中空纤维表面制备了厚度为8.67μm的连续ZIF-8膜,其O_(2)渗透通量为3.52×10^(-8) mol/(m^(2)·s·Pa),O_(2)/N_(2)理想选择性为4.05。经过216 h运行和20次压力循环(0.1~0.2 MPa)测试,复合膜的O_(2)渗透通量以及O_(2)/N_(2)理想选择性基本保持恒定,表现出优异的长期运行稳定性和良好的制备重现性。相比掺杂纯ZIF-8晶种制备的有机中空纤维膜,ZIF-8/PSF@Fe_(3)O_(4)-ZIF-8有机中空纤维复合膜的O_(2)/N_(2)分离性能得到提升,证实磁性Fe_(3)O_(4)纳米粒子弱吸附和ZIF-8孔道筛分的协同增效作用。 展开更多
关键词 Fe_(3)O_(4)-ZIF-8核壳粒子 ZIF-8复合膜 PSF有机中空纤维 嵌入晶种法 O_(2)/N_(2)分离
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从微观尺度揭示木质素热解焦油生成与焦炭结构演化机制
3
作者 张敏 郑默 《化工学报》 北大核心 2026年第1期366-378,共13页
木质素热解中焦油与焦炭生成机制及结构演化对其高效转化至关重要,但其微观动态反应路径受实验手段限制尚不明确。耦合超大规模Adler木质素模型和焦油/焦炭二次反应的解耦反应分子动力学模拟策略,系统研究了木质素热解全周期的反应机理... 木质素热解中焦油与焦炭生成机制及结构演化对其高效转化至关重要,但其微观动态反应路径受实验手段限制尚不明确。耦合超大规模Adler木质素模型和焦油/焦炭二次反应的解耦反应分子动力学模拟策略,系统研究了木质素热解全周期的反应机理与产物演化规律。结果表明,木质素热解可分为初始热解阶段(<1400 K)、主要热解阶段(1400~2100 K)和结焦阶段(>2100 K),其进程由α-O-4和β-O-4等含氧连接键的断裂主导。通过解耦二次反应模拟策略发现,焦炭二次热解中缩聚进程更快,而焦油前驱物生成的焦炭结构有序度更高。进一步长时间模拟显示,焦炭最终形成类石墨网状结构,具备催化剂载体潜力。研究结果为木质素热解工艺优化及高附加值产物制备提供了分子层面的理论依据。 展开更多
关键词 生物质 热解 分子模拟 解耦模拟策略 反应机理
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不同煤阶煤样在地热水环境中的理化特征研究
4
作者 葛鹏 《煤质技术》 2026年第1期20-27,共8页
为揭示地热条件下不同变质程度煤样的结构演化与界面反应特征,选取气煤(GC)、焦煤(CC)和无烟煤(ANT)3种典型煤样,在25℃和50℃条件下开展水煤反应实验。结合扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及接... 为揭示地热条件下不同变质程度煤样的结构演化与界面反应特征,选取气煤(GC)、焦煤(CC)和无烟煤(ANT)3种典型煤样,在25℃和50℃条件下开展水煤反应实验。结合扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)及接触角测试等手段,系统分析了煤样表面结构、官能团组成及润湿性变化规律。结果表明,地热作用显著促进煤样表面由致密向疏松的结构转变,低阶煤孔隙发育、裂隙扩展最为显著。随温度升高,C—O与C=O等极性官能团含量增加,C—C结构比例下降,O/C比显著升高,表明热—水耦合作用强化了煤表面氧化与极性化过程。接触角结果显示,各煤样润湿性均随温度升高而增强,焦煤与无烟煤下降幅度最大,说明地热作用通过“结构松散化—官能团极性化—亲水性提升”的协同机制强化了水–煤界面反应。研究为深部煤层地热环境中煤–水反应活性、DOM释放动力及地下水碳迁移机制的定量描述提供了重要理论基础。 展开更多
关键词 地热条件 煤阶 水煤反应 官能团演化 亲水性
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金属氧化物与分子筛串联催化褐煤热解挥发分重整制备轻质芳烃
5
作者 徐敏 姚乃瑜 +3 位作者 蔡士杰 鲁佑 赵小燕 曹景沛 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2026年第3期124-135,共12页
热解是实现低阶煤分级转化的重要途径,但挥发分中富含含氧化合物和重质组分,直接利用效率低。选择合适的催化剂对挥发分大分子进行催化重整则可以实现产物焦油轻质化,简化焦油加工流程。本研究提出一种金属氧化物/分子筛串联催化体系,... 热解是实现低阶煤分级转化的重要途径,但挥发分中富含含氧化合物和重质组分,直接利用效率低。选择合适的催化剂对挥发分大分子进行催化重整则可以实现产物焦油轻质化,简化焦油加工流程。本研究提出一种金属氧化物/分子筛串联催化体系,通过双催化剂的协同催化作用,将褐煤热解挥发分高效地定向转化为轻质芳烃(苯、甲苯、乙苯、二甲苯、萘、甲基萘等);同时通过预裂解作用,有效脱除含氧组分,从而减少分子筛上积炭沉积,延长催化剂寿命。研究表明,具有较强碱性的金属氧化物MgO对于挥发分的裂解和脱氧有明显的促进作用;相较于单独ZSM-5催化,上层添加MgO后,维持原本液体产物占比的同时大幅提高了轻质芳烃的产率,总轻质芳烃产率提高约20%,达到21.5 mg/g;化物的添加能够有效减少分子筛上的积炭沉积,延长催化剂寿命。 展开更多
关键词 热解 串联催化 轻质芳烃 催化剂寿命
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FeCa氧化物对煤热解生成HCN的影响机理 被引量：1
6
作者 李经宽 叶磊 +5 位作者 杨本军 赵志承 吴娇 郭聪秀 孟江涛 王彦霖 《煤炭学报》 北大核心 2025年第9期4516-4525,共10页
Fe_(2)O_(3)和CaO是煤中主要的金属氧化物,对煤热解过程中NOx前驱体-HCN生成有一定影响。为了揭示Fe_(2)O_(3)和CaO对煤热解过程中HCN生成的作用机理,采用吡咯作为煤的含氮模型化合物,运用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT)... Fe_(2)O_(3)和CaO是煤中主要的金属氧化物,对煤热解过程中NOx前驱体-HCN生成有一定影响。为了揭示Fe_(2)O_(3)和CaO对煤热解过程中HCN生成的作用机理,采用吡咯作为煤的含氮模型化合物,运用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),通过分子模拟手段,研究了吡咯热解生成HCN的不同反应路径,以及Fe_(2)O_(3)和CaO在不同反应路径下对吡咯热解生成HCN的影响机理。结果表明,吡咯单独热解生成HCN的最佳路径为:H原子从pyrrole-N的间位迁移到邻位,然后pyrrole-N与邻位C断开,发生开环反应,最后pyrrole-N上的H原子迁移到邻位C上,C—C键断开;该路径的决速步为内部H转移反应,相比其他路径,其活化能最小(2.54 eV)。在Fe_(2)O_(3)和CaO的作用下,吡咯热解生成HCN的最佳反应路径为:pyrrole-N与邻位C断开,使环打开,其H原子迁移到邻位C上,最后pyrrole-N邻位C与间位断开;该路径的决速步分别为开环反应(Fe_(2)O_(3))和内部H转移反应(CaO),相比其他路径,该路径决速步的活化能最低,分别为3.44 eV(Fe_(2)O_(3))和1.69 eV(CaO)。Fe_(2)O_(3)作用下,不同反应路径下决速步的活化能均增大,即Fe_(2)O_(3)抑制了HCN的生成。CaO对不同路径表现出来不同的作用(抑制或促进),在CaO作用下的最优路径中,决速步的活化能降至1.69 eV,即CaO催化了HCN的生成。同一反应路径下,CaO比Fe_(2)O_(3)对吡咯热解生成HCN的催化作用更显著,HCN形成更快。 展开更多
关键词 Fe_(2)O_(3) CAO 吡咯 密度泛函理论 热解机理 HCN
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回转窑低阶煤热解提质工艺及应用技术研究进展 被引量：2
7
作者 杨远平 黄云 +3 位作者 宋民航 李刚 施鹏宇 李水清 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第6期2251-2263,I0018,共14页
“双碳”战略的启动,将加速推动煤炭行业,尤其是低阶煤产业的转型升级,促进低阶煤走向资源利用效率高、创新能力强、智能水平高、低碳可持续发展之路。在此背景下,回转窑因其原料适应广、操作连续灵活、产品优质及工艺可大型化等优势广... “双碳”战略的启动,将加速推动煤炭行业,尤其是低阶煤产业的转型升级,促进低阶煤走向资源利用效率高、创新能力强、智能水平高、低碳可持续发展之路。在此背景下,回转窑因其原料适应广、操作连续灵活、产品优质及工艺可大型化等优势广泛应用于煤热解。为阐明回转窑低阶煤热解技术发展现状及前景,该文总结现有回转窑低阶煤热解技术和工艺特点,归纳影响热解产物产率和质量的主要因素。随后,从模型建立及理论分析方面,总结回转窑内物料输运、破碎机制及传热机理。最后,归纳对比现有回转窑低阶煤提质应用技术,分析现阶段回转窑低阶煤热解技术面临的主要瓶颈与挑战,对未来低阶煤热解研究热点和发展方向进行展望,以期为回转窑低阶煤热解工艺的优化及绿色高效规模化发展提供一定参考。 展开更多
关键词 回转窑 低阶煤热解工艺 机理模型 传热机理 智能管控
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煤气化渣提炭分质用于橡胶补强填充料 被引量：1
8
作者 王奇 张乾 +3 位作者 杨凯 高晨明 孙岳鹏 黄伟 《化工进展》 北大核心 2025年第3期1749-1757,共9页
煤气化渣中炭灰分离是实现其分质利用的重要前提。本研究利用筛分、气流分级及化学酸洗/煅烧获得了不同类型的富炭和富灰产物,对产品中的炭灰特性进行分析,并探讨其作为填料对橡胶的补强填充性能影响。结果表明,不同方法所得的富炭或富... 煤气化渣中炭灰分离是实现其分质利用的重要前提。本研究利用筛分、气流分级及化学酸洗/煅烧获得了不同类型的富炭和富灰产物,对产品中的炭灰特性进行分析,并探讨其作为填料对橡胶的补强填充性能影响。结果表明,不同方法所得的富炭或富灰产物性质不同,筛分可实现气化渣中的炭-灰一定程度的分离;气流分级则可得到粒径较小且比表面积较大的富炭颗粒;酸洗/煅烧可制备纯度较高的炭和灰。煤气化渣中残炭较大的比表面积为其与橡胶结合提供了丰富的接触位点,起到了类似炭黑的补强效果,其炭骨架内附着的微珠颗粒能够减少对硫化促进剂和硫化剂的吸附,缩短硫化时间。气化渣中硫酸钙可以促进活性硫的生成和转移,提高胶料的交联密度。相较不添加填料的橡胶复合材料,气化渣填充橡胶可显著提高橡胶复合材料的力学性能。其中,气流分级所得的富炭渣的补强填充性能最好,其制备的橡胶复合材料拉伸强度提高到13.92MPa,300%定伸应力为3.75MPa,均优于其他类型富炭或富灰原料。本研究提高了对煤气化渣中炭灰特性的了解,有助于煤气化渣基橡胶补强填料制备技术的研发。 展开更多
关键词 煤气化渣 炭灰分离 筛分 气流分级 橡胶填料
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在陕北小保当富镜煤与富惰煤热解焦中氮的赋存形态及转变规律 被引量：1
9
作者 李焕同 邹晓艳 +2 位作者 张婷婷 张卫国 王俊淇 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第5期1494-1500,共7页
以陕北小保当原煤(XR)、富镜质组煤(XV)和富惰质组煤(XI)为研究对象,在高纯Ar气氛下,以5℃·min^(-1)的升温速率在密闭式高温节能气氛炉中进行热解,热解终温度300~900℃。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线光电子能谱(XPS)分别研究... 以陕北小保当原煤(XR)、富镜质组煤(XV)和富惰质组煤(XI)为研究对象,在高纯Ar气氛下,以5℃·min^(-1)的升温速率在密闭式高温节能气氛炉中进行热解,热解终温度300~900℃。利用热重-差热分析(TG-DTA)、X射线光电子能谱(XPS)分别研究原煤(XR)、富镜煤(XV)和富惰煤(XI)的热解特性及其热解焦中氮赋存形态。结果表明:小保当煤热解过程中,其结构发生分解、解聚反应生成和排出大量挥发物,在440~450℃时,有明显的失重峰,并且富惰煤(XI)的总失重率和最大失重速率均小于富镜煤(XV),是由于惰质组芳构化程度高以及芳环侧链长度短,结构中化学键的离解键能大,热稳定程度高。小保当煤中氮元素的主要存在形式为吡啶型氮(N-6)、吡咯型氮(N-5)、季氮(N-Q)和氮氧化物(N-X),吡咯型氮(N-5)均高于吡啶型氮(N-6),富镜煤中吡咯型氮(N-5)略低于富惰煤,富惰煤中季氮(N-Q)含量略高,主要是由于其芳环缩合程度较高,较多氮元素嵌入大分子多环芳香结构。热解焦中氮元素的主要存在形式为吡啶型氮(N-6)和吡咯型氮(N-5);热解温度在300℃时,吡啶型氮(N-6)和季氮(N-Q)的相对含量明显减少;随温度的升高,吡咯型氮(N-5)向吡啶型氮(N-6)转化;在700℃时,富惰煤中吡啶型氮(N-6)出现拐点,呈现由升转降,可能为芳环化、缩聚作用所致;在900℃时,氮氧化物(N-X)消失。热解焦的表面氮元素多于体相氮元素,富镜煤(XV)和富惰煤(XI)中表面氮元素脱除率分别为53.49%和31.86%;体相氮元素脱除率分别为33.72%和15.84%,在600℃时,N/C出现拐点,呈现由降转升,可能为结构中桥键或烷基侧链的化学键不稳定而发生断裂导致。 展开更多
关键词 X射线光电子能谱 富镜煤 富惰煤 热解 氮迁移
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无烟煤聚集态分子模型的构建与验证 被引量：5
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作者 李金雨 李懿欣 +3 位作者 纪和 王永军 张河猛 王伟业 《煤炭转化》 北大核心 2025年第1期1-11,共11页
深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw... 深入探究煤聚集态分子的结构特征对于理解煤的化学性质具有重要意义。以贵州林华煤为研究对象,利用工业分析、元素分析、固体核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)分析、傅立叶红外光谱(FTIR)分析和X射线光电子能谱(XPS)分析等方法并结合ChemDraw绘图软件得出了煤聚集态分子模型,最终采用实验测试与数值模拟相结合的手段验证了分子结构的合理性。结果表明:该煤样中的碳元素主要以芳香碳为主,芳环桥碳与周碳含量之比为0.33;氧元素主要以醚、酚、羧基、羰基等形式存在,氮元素主要以吡啶和吡咯形式存在,硫元素主要以砜型硫、亚砜和噻吩形式存在。构建了林华煤大分子平面结构模型,其分子式为C_(212)H_(156)O_(9)N_(2)S_(3),其中芳香结构单元包括1个苯环、6个萘环、2个菲环、2个蒽环、1个四元芳香环、1个五元芳香环、1个吡啶、1个吡咯、1个噻吩。利用Material Studio软件对煤大分子结构模型进行分子力学及分子动力学优化,得到林华煤聚集态分子模型,对优化后的模型进行密度校验、孔隙特征校验和甲烷吸附测试,证明了该模型的合理性。 展开更多
关键词 煤结构 聚集态模型 分子模拟 结构优化 动力学模拟
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高硫煤硫的脱除及其在配煤炼焦中的应用研究进展 被引量：3
11
作者 曹先中 李占库 +1 位作者 康士刚 水恒福 《安徽工业大学学报(自然科学版)》 2025年第2期118-135,共18页
随着低硫优质炼焦煤资源的大量消耗,高硫煤的高效和资源化利用问题凸显,而硫的有效脱除是解决这一问题的关键。煤自身的性质,特别是其变质程度以及硫的赋存形态与分布直接影响煤转化过程中硫的迁移行为。基于此,本文综述煤中硫的赋存形... 随着低硫优质炼焦煤资源的大量消耗,高硫煤的高效和资源化利用问题凸显,而硫的有效脱除是解决这一问题的关键。煤自身的性质,特别是其变质程度以及硫的赋存形态与分布直接影响煤转化过程中硫的迁移行为。基于此,本文综述煤中硫的赋存形态及其脱除方法,包括煤热解过程中硫的热转化行为,以及高硫煤在配煤炼焦过程中的应用。结果表明:煤的硫含量及其赋存形态受煤生成时期沉积环境的影响较大,不同形态硫分解的温度区间不同,导致在热解过程中其转化行为存在明显差异。因此,需要结合现有或采用新的表征方法,精确识别煤中硫的含量及其形态分布。采用机器学习结合先进的算法挖掘出统计数据蕴含的规律,是煤热解脱硫研究的新方向。通过调整配合煤的组成,利用高挥发分煤裂解产生的富氢自由基作为原位供氢体,与含硫自由基结合,促使生成的含硫气体随挥发分一同逸出;同时,通过调控高挥发分煤中的矿物质(尤其是碱性化合物)组成,降低其固硫作用,从而获得低硫高质量焦炭,是高硫煤在炼焦配煤中有效应用的可行途径。此外,研究煤炭化过程中传质效应对硫调控的作用机制,对于抑制含硫组分与焦炭的表面反应、实现高硫炼焦煤的清洁转化及其在配煤炼焦中的高效利用具有重要意义。 展开更多
关键词 高硫煤 硫赋存形态 脱硫 配煤炼焦 资源化利用 清洁转化 煤热解
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高温煤焦油-焦油渣复合黏结剂制备高收率优质净水用煤质柱状活性炭的研究
12
作者 吴雷 王嘉伟 +6 位作者 杨茸茸 周军 邹冲 朱瑞玉 宋永辉 张秋利 刘田田 《煤炭转化》 北大核心 2025年第6期27-40,共14页
煤质柱状活性炭大多使用高温煤焦油作为黏结剂,不仅制备成本高,而且在炭化和活化过程中会影响收率和质量。以无烟煤煤粉为原料、煤焦油与焦油渣为复合黏结剂,制备了兼顾收率和吸附性活性炭。采用单因素实验和响应面分析法,研究了复合黏... 煤质柱状活性炭大多使用高温煤焦油作为黏结剂,不仅制备成本高,而且在炭化和活化过程中会影响收率和质量。以无烟煤煤粉为原料、煤焦油与焦油渣为复合黏结剂,制备了兼顾收率和吸附性活性炭。采用单因素实验和响应面分析法,研究了复合黏结剂配比、复合黏结剂添加量、成型压力和炭化温度对煤质颗粒活性炭收率和吸附性能的影响。结果表明:结合单因素实验和响应面分析法获得了兼顾收率和吸附性能的煤质柱状活性炭制备最佳工艺条件,即在煤焦油和焦油渣质量比1.8:1、黏结剂添加量23%、成型压力34 MPa和炭化温度为620℃条件下,煤质柱状活性炭收率为57.81%±0.87%,其碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为(918±18)mg/g和(196±4)mg/g,满足净水用煤质颗粒活性炭国家标准(GB/T 7701—2008)相关要求。在上述四个影响因素中,复合黏结剂配比对煤质颗粒活性炭收率影响最为显著,其次为炭化温度、复合黏结剂添加量和成型压力。最优工艺条件下制备的煤质柱状活性炭的比表面积为1136.9 m^(2)/g,平均孔径为2.2882 nm,孔容为0.6504 cm^(3)/g,展现出优异的水处理应用潜力。 展开更多
关键词 煤质柱状活性炭 煤焦油 焦油渣 收率 吸附性能
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煤中有机硫形态结构和热解过程硫变迁特性的研究 被引量：35
13
作者 孙成功 李保庆 ColinE.Snape 《燃料化学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期358-362,共5页
利用热解质谱并结合固定床热解反应装置，对煤中有机硫的形态结构及其对加氢热解过程硫变迁特性的影响，进行了较系统的研究。结果表明，煤中有机硫的形态结构在褐煤中主要以脂肪族、芳香族硫化物为主，而在烟煤中则主要以各种不同芳构... 利用热解质谱并结合固定床热解反应装置，对煤中有机硫的形态结构及其对加氢热解过程硫变迁特性的影响，进行了较系统的研究。结果表明，煤中有机硫的形态结构在褐煤中主要以脂肪族、芳香族硫化物为主，而在烟煤中则主要以各种不同芳构化程度的噻吩结构为主，初步表明煤中有机硫形态结构随煤变质程度的变迁呈较强的连续递变性。煤热解过程中硫在各产物中的变迁和分布与煤中有机硫的形态结构特点密切相关。较高芳构化噻吩结构不完全的氢化还原反应显著制约了有机硫往气态产物中的转移，这使热解焦油中有机硫的分布量主要取决于原煤中具有较高芳构化程度的噻吩硫结构的含量，而与脂肪、芳香族硫化物甚至单环噻吩硫的含量关系不大。 展开更多
关键词 有机硫 形态结构 煤 加氢热解 热解
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温和条件下Ni/TiN催化大黄山褐煤加氢裂解及其产物组成结构特征研究
14
作者 柳方景 张寒冰 +5 位作者 仇乐乐 别蕾蕾 夏磊 王梦杰 赵云鹏 魏贤勇 《煤炭转化》 北大核心 2025年第6期3-16,共14页
金属催化剂催化的加氢裂解(CHC)是裂解褐煤中C—O桥键生成高值芳香族化合物的有效途径。本文研究了温和条件下新疆大黄山褐煤(DL)及其相关模型化合物(2-苯氧基苯乙醇)在Ni/TiN催化剂作用下的CHC反应。在250℃和1 MPa氢压下,2-苯氧基苯乙... 金属催化剂催化的加氢裂解(CHC)是裂解褐煤中C—O桥键生成高值芳香族化合物的有效途径。本文研究了温和条件下新疆大黄山褐煤(DL)及其相关模型化合物(2-苯氧基苯乙醇)在Ni/TiN催化剂作用下的CHC反应。在250℃和1 MPa氢压下,2-苯氧基苯乙醇CHC反应的主要产物为苯酚和乙苯,无加氢饱和产物生成。在300℃下,以乙醇为溶剂,CHC可以显著促进褐煤中C—O桥键的断裂。CHC所得可溶组分的收率(54.3%)远高于非催化加氢裂解(31.1%)。利用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、气相色谱/质谱联用(GC/MS)和四极杆轨道肼质谱(Oribtrap MS)技术对可溶组分、轻质组分和重质组分的详细分析表明,Ni/TiN促进了C—O桥键的断裂和芳香族化合物特别是酚类化合物的生成,芳香族化合物的相对含量达到46.3%。CHC所得的重质组分含有较多的—OH/—C=O基团和较少的低缩合度、较长烷基侧链的芳环结构。根据产物组成分布推测了模型化合物和褐煤加氢裂解生成芳香族化合物的反应路径。本研究提供了一种温和条件下褐煤催化加氢裂解制备芳香族化合物的策略,为褐煤高值化利用提供了理论基础。 展开更多
关键词 褐煤 加氢裂解 Ni/TiN C—O 桥键 芳香族化合物
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高导热硅砖在焦炉中的应用效能分析
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作者 王玉明 余国普 朱彤 《宝钢技术》 2025年第1期20-25,共6页
分析高导热硅砖和普通硅砖的性能,对使用高导热硅砖焦炉相关指标进行了对比解析,结果表明:高导热硅砖在提高热导率后,其他性能指标与传统焦炉硅砖一致。焦炉炭化室墙面厚度每减薄10 mm,普通硅砖和高导热硅砖炭化室墙砖表面温度将分别升... 分析高导热硅砖和普通硅砖的性能,对使用高导热硅砖焦炉相关指标进行了对比解析,结果表明:高导热硅砖在提高热导率后,其他性能指标与传统焦炉硅砖一致。焦炉炭化室墙面厚度每减薄10 mm,普通硅砖和高导热硅砖炭化室墙砖表面温度将分别升高33 K和28 K。同等条件下,高导热硅砖将使燃烧室直行温度降低;在同样炉型同样装煤水分和较高单孔装煤量条件下,高导热硅砖焦炉炼焦煤炭化时间要少于普通硅砖焦炉。高导热硅砖焦炉因煤料水分蒸发时间少,煤料升温速度快,煤料传热温度梯度高,散热损失低,整个炼焦过程的工序能耗要低于普通硅砖焦炉。在有煤调湿的条件下普通硅砖焦炉工序能耗要低于高导热硅砖焦炉,高导热硅砖的使用可以降低烟气中氮氧化物含量,利于环保。 展开更多
关键词 煤热解 高导热硅砖 炭化时间 工序能耗
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基于不同密度组分的不黏煤大分子结构及聚集态结构模型构建
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作者 白来平 李振 +4 位作者 姚雷 廉鑫 谢永鑫 王宏 袁雪 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第S1期57-66,共10页
为深入解析南露天煤的分子结构特征,促进煤炭资源的高效开发与清洁利用,采用工业分析、元素分析、X射线光电子能谱、固体核磁等表征手段,确定了南露天煤中的结构参数,再结合分子动力学计算,构建了南露天煤的低密度组(NLTL)和高密度组(NL... 为深入解析南露天煤的分子结构特征,促进煤炭资源的高效开发与清洁利用,采用工业分析、元素分析、X射线光电子能谱、固体核磁等表征手段,确定了南露天煤中的结构参数,再结合分子动力学计算,构建了南露天煤的低密度组(NLTL)和高密度组(NLTH)的大分子结构模型,并对构建的大分子结构模型进行优化,得到NLTL和NLTH大分子最低能量结构及能量参数,并按照原煤真相对密度以及原煤中的低密度组与高密度组的比例构建了南露天原煤(NLTC)的聚集态结构。结果表明:南露天煤具有氧含量较高和硫含量较低的特点,其中氧元素主要以羧基、酚羟和醚等形式存在,比例约为1∶1∶1,NLTL中氮元素主要以吡咯形式存,NLTH中氮元素主要以吡啶形式存在。NLTL和NLTH结构中的芳香碳为碳骨架中的主体,芳香碳占比分别为61.32%、57.06%,脂肪碳占比分别为25.15%、28.99%,XBP分别为0.140和0.221,NLTL的芳香结构主体是苯和萘,NLTH芳香结构主体是萘,芳环碳原子总数分别为81和78个,NLTL和NLTH大分子结构的分子式分别为C_(132)H_(109)N_(3)O_(28)和C_(136)H_(117)N_(3)O_(25),分子量分别为2 185.32和2 193.43,模型优化后,NLTL和NLTH的总势能分别为2 048.05 kJ/mol和1 612.60 kJ/mol,NLTH的总势能更低,其大分子结构更加稳定。在模拟构建聚集态结构的过程中,分别以26个NLTL和25个NLTH的大分子结构模拟真实密度下的南露天原煤的聚集态结构,通过几何优化和退火动力学模拟得到能量最低且稳定的聚集态结构,其优化后总势能下降了7 470.57 kJ/mol,其中范德华能降低最多,其次是扭转能、角能、静电能和反转能,最终得到密度为1.45 g/cm^(3)的NLTC聚集态结构,这与原煤密度相符。 展开更多
关键词 分子模型 结构优化 动力学模拟 聚集态结构
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无烟煤三维分子模型构建研究进展与展望
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作者 徐申 战丽 +2 位作者 盖云峰 王钟欧 刘思彤 《煤质技术》 2025年第3期19-33,41,共16页
近年来随着“双碳”目标的实施及计算化学技术的发展,我国煤炭的三维分子模型构建研究迎来新机,但无烟煤的分子模型研究与烟煤相比则尚显匮乏,基于无烟煤三维分子模型构建有利于系统地了解现有国内无烟煤的结构特点并为其加工利用研究... 近年来随着“双碳”目标的实施及计算化学技术的发展,我国煤炭的三维分子模型构建研究迎来新机,但无烟煤的分子模型研究与烟煤相比则尚显匮乏,基于无烟煤三维分子模型构建有利于系统地了解现有国内无烟煤的结构特点并为其加工利用研究提供一定的理论基础,需对中国无烟煤三维分子模型构建研究进展进行归纳总结。汇总分析基于统计平均法构建的无烟煤三维分子模型以及基于非统计平均法构建的无烟煤大分子模型,重点介绍模型构建方法、无烟煤的二维分子结构、不同地区无烟煤的分子结构特点、分子模拟软件及参数设置,并对比分析国内外无烟煤分子模型构建研究,剖析无烟煤分子模型的应用概况。目前无烟煤三维模型主要是由统计平均获得的二维模型通过分子模拟软件转化得到,较大的三维分子模型中含15个单分子,接近6 000个原子。无烟煤的单分子中芳香结构主要由2~4个苯环构成,脂肪侧链基本都以甲基的形式存在,占总碳3%~5%。氧原子以—O—、—C=O—、—COO—等形式存在;氮原子主要以吡啶、吡咯等结构出现;大部分模型忽略了硫原子。不同无烟煤中官能团的类型、数量和连接位点存在差异,分子模拟参数设置也存在差异。随着辅助分子设计软件、人工智能及分子模拟等技术的发展,开发科学可靠的特定于煤分子的构建方法捕捉多样性结构信息,有助于构造更贴近真实煤分子复杂多样及不均一多种组分组成的无烟煤分子。 展开更多
关键词 三维分子模型 无烟煤 煤分子结构 统计平均法 模型构建方法 模拟软件 参数设置
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基于计算化学构建的国内煤镜质组和惰质组分子模型差异
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作者 徐申 于秀明 +2 位作者 孙东明 范雪健 战丽 《燃料与化工》 2025年第5期6-11,29,共7页
煤的复杂性和不均一性使其分子结构研究一直充满挑战。近年来,分子模拟技术在国内被广泛用于煤分子结构表征,包括性质不同的镜质组和惰质组分子结构。这2种组分是构成煤的主要成分,从分子层面研究二者的结构差异有助于推动开发贴近煤真... 煤的复杂性和不均一性使其分子结构研究一直充满挑战。近年来,分子模拟技术在国内被广泛用于煤分子结构表征,包括性质不同的镜质组和惰质组分子结构。这2种组分是构成煤的主要成分,从分子层面研究二者的结构差异有助于推动开发贴近煤真实结构的分子模型。文中从成分、化学结构、分子模拟等方面分析了基于计算化学构建的煤的镜质组和惰质组分子模型。通过对比分析发现,与惰质组相比,镜质组中的碳、氢原子数量多,多数情况下氧原子的数量偏高;芳香碳数量少,芳香结构缩合程度低;二者脂肪结构的存在方式相似,以链状、环状脂肪结构存在,但镜质组长度、支链数量一般高于惰质组;杂原子存在形式也相似,但镜质组中的碳氧双键数量一般略高于惰质组,碳氧单键数量多数情况下略低于惰质组。经过分子模拟优化后的模型,分子结构发生了扭曲变形,总能量降低,但惰质组的总势能高于镜质组,分子排列更紧密。当前的分子模型在一定程度上能反映出二者的分子结构差异,但还难以描述二者的真实化学结构,构建一定分子量分布的多组分模型组成的镜质组和惰质组分子模型值得研究。 展开更多
关键词 镜质组 惰质组 分子模型 分子模拟 ^(13)C NMR
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铁、铜电极用于含硫废水除硫的电化学研究 被引量：2
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作者 曹松 黄根渝 +3 位作者 刘晔 丁漪 李广宇 夏洪强 《当代化工研究》 2025年第2期1-5,共5页
真空碳酸钾含硫废水具有极高的COD值,且含有大量硫化物,对其进行脱除处理具有重要意义。分别采用石墨电极及铁电极、铜电极作为工作电极对含硫废水进行了电化学脱除研究。结果表明,采用石墨电极的电化学直接氧化技术并不能达到理想的脱... 真空碳酸钾含硫废水具有极高的COD值,且含有大量硫化物,对其进行脱除处理具有重要意义。分别采用石墨电极及铁电极、铜电极作为工作电极对含硫废水进行了电化学脱除研究。结果表明,采用石墨电极的电化学直接氧化技术并不能达到理想的脱硫及COD去除效果。而采用铁电极、铜电极的电化学絮凝技术能够将真空碳酸钾含硫废水中的硫化物几乎完全脱除,但铜电极的腐蚀比较严重且COD去除效果稍差,而铁电极在电解电压为2 V、3 V时可以在损耗较低的情况下,实现近乎完全的除硫效果及COD去除效率。 展开更多
关键词 焦化含硫废水 电化学絮凝 铁、铜电极 脱硫效率 COD去除
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宁东典型中低阶煤热解过程中氮和硫元素赋存形态与其变迁规律的关联性研究 被引量：1
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作者 崔明果 陈慧君 +3 位作者 申岩峰 鲍卫仁 常丽萍 王建成 《煤炭转化》 北大核心 2025年第1期12-26,共15页
作为分级转化比较理想的中低阶煤,认识和理解宁东典型中低阶煤在热转化过程中氮、硫元素迁移转化行为对污染物的调控至关重要。目前,煤热转化工艺多以气化为主,其中热解作为气化的基础阶段,在煤热转化过程中至关重要,因此在深入认识煤... 作为分级转化比较理想的中低阶煤,认识和理解宁东典型中低阶煤在热转化过程中氮、硫元素迁移转化行为对污染物的调控至关重要。目前,煤热转化工艺多以气化为主,其中热解作为气化的基础阶段,在煤热转化过程中至关重要,因此在深入认识煤质特性的基础上,研究宁东地区典型中低阶煤所含硫、氮元素在热解过程中的迁移与转化规律,不仅有望为宁东中低阶煤的热转化工艺条件优化及污染物控制提供理论参考,也可为目前的气化工艺过程污染物调控提供基础数据。基于此,以宁东地区的羊场湾煤(YCW)、上湾精煤(SW)与梅花井煤(MHJ)为研究对象,使用固定床反应器,探究三种不同硫含量的煤在热解过程中HCN,NH_(3)与H_(2)S的释放规律,主要考察元素的赋存形态、热解温度(300℃~900℃)与升温速率(3℃/min~10℃/min)对氮、硫元素迁移转化的影响。结果表明:HCN的释放量随着温度升高而逐渐增加,NH_(3)的释放主要集中在500℃~900℃,最大释放峰温为700℃,H_(2)S的释放主要集中在400℃~900℃,最大逸出峰温为600℃和800℃(分别对应于硫铁矿硫与部分不稳定有机硫的分解);较高的灰分含量能够阻止自由基间相互结合,使更多的含氢自由基与含氮自由基结合生成HCN,季氮含量越高,NH_(3)的释放量越大,不稳定有机硫占比越高的煤样,H_(2)S的释放越多;适宜的升温速率有利于HCN发生二次反应生成NH_(3),随着升温速率增大,产生热滞后现象,当升温速率由3℃/min提高至10℃/min时,MHJ的HCN,NH_(3)和H_(2)S转化率均呈明显下降趋势,HCN转化率由4.02%降至1.28%,NH_(3)转化率由13.80%降至3.91%,H_(2)S转化率由38.33%降至26.04%。综上,元素赋存形态、热解温度与升温速率对热解过程中氮、硫元素迁移影响均较大。灰分含量、季氮含量与不稳定有机硫含量较低的煤样在10℃/min热解条件下,氮、硫污染物的释放量较低,对环境影响较小。 展开更多
关键词 煤热解 氮迁移 硫迁移 热解温度 升温速率 元素赋存形态
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