气煤分选组分的结构差异及其对高硫煤热解硫变迁的影响

利用ZnCl_2溶液将两种气煤分别分选为不同镜质组含量的四种组分,通过核磁共振波谱(13C NMR)、煤岩分析仪、X射线荧光光谱(XRF)和基氏流动仪等表征分析了分选组分的炭结构、显微岩相组成、灰成分和胶质体行为,结合X射线光电子能谱仪(XPS)探讨了不同气煤分选组分对高硫煤硫分热变迁行为及焦炭中形态硫分布的影响。结果表明,随着气煤中镜质组含量的增加,脂肪碳比例增大,热解过程中挥发分释放量增多,其中的氢自由基促进了形态硫的分解且及时稳定生成的硫自由基,形成含硫气体释放,使焦中硫含量降低;气煤中低密度组分的最大流动度最大、塑性区间最宽,与高硫煤共热解过程中胶质体稳定性最好;气煤中碱性矿物质主要富集在高密度组分中,导致共热解焦中硫化物硫和硫酸盐硫增加;共热解过程中,富集气煤中镜质组和选用碱性矿物质易脱除的煤种有利于焦中硫分的降低。     

高硫炼焦煤化学结构及硫赋存形态对硫热变迁的影响

利用红外、拉曼、热重及XANES等技术对不同煤阶高硫炼焦煤的化学结构、原煤及焦样形态硫分布进行了准确判定,对煤中化学结构及硫赋存形态与硫的热变迁行为进行了关联分析。结果表明,高硫炼焦煤中硫的热变迁行为不仅与硫赋存形态有关,而且受化学结构不同的高硫炼焦煤热解挥发分释放特性的影响。较低煤阶高硫炼焦煤中脂肪结构热分解产生大量挥发分,且挥发分释放温区较宽,形态硫分解产生的活性硫与挥发分中富氢组分相结合,形成更多的含硫气体转移到气相中,提高了热解脱硫率,焦炭体相中噻吩硫相对含量高于表面,硫化物硫则与之相反。煤化程度升高,煤中稳定噻吩类硫含量增多,挥发分释放量减少,热解脱硫率降低,且形态硫在焦炭体相与表面的分布差异不明显。无机硫脱除率与黄铁矿硫分解程度直接相关,热解过程中也将形成部分新的无机硫滞留于焦中。煤结构及有机硫的赋存形态决定了有机硫脱除率,煤阶升高时有机硫脱除率明显降低。     

长焰煤分选组分对高硫炼焦煤热解硫变迁及焦反应性的调控

采用重介质分选法得到长焰煤不同密度级分选组分,利用红外、拉曼、热重、基式流动度、静态氮吸附仪、X射线衍射仪等手段分析研究了不同分选组分对高硫炼焦煤热解过程中硫变迁及焦反应性的影响。结果表明,低密度组分含有较多的脂肪侧链,结构有序度低,而矿物质和惰质组则富集于高密度组分中。低密度级组分由于碱性矿物质含量少,脂肪侧链多,与高硫炼焦煤共热解的脱硫率明显高于高密度组分。低密度组分中的中等分子量组分对胶质体的性质影响较小,高密度组分的矿物质和惰性组分对胶质体的劣化作用更加明显,同时使焦样的微晶结构有序度降低,缺陷位增多,粒焦的反应性升高。     

煤中有机硫形态结构和热解过程硫变迁特性的研究

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主其对加氢热解过程 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 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。煤热解过程中硫在呼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氧     

新峪焦精煤中硫在族组分间的赋存规律研究(英文)

为从煤的本体组成结构方面来阐述煤中硫的赋存与分布规律,以高含有机硫的新峪焦精煤为对象,采用萃取反萃取的煤全组分分离方法和XPS、GC/MS等分析技术,对原煤和各族组分中的不同形态无机硫和有机硫含量进行了研究,重点考察了有机硫在煤有机质本体中的赋存规律。结果表明,无机硫的分布主要依赖于其自身在煤主体中的粒径大小和密度高低,与煤族组分本身结构关联较小。无论是原煤还是族组分,其有机硫均以噻吩型硫占主导;共轭结构为主的分子外环境,使共轭结构类有机硫的电子结合能降低,而使脂肪结构类硫的电子结合能升高,反之亦然。有机硫在煤中分布总体均衡,不会因为族组分结构不同而产生较大差异;但有机硫的类型硫赋存比例则与族组分本身的结构特征有所关联,不过其差别相对较小。轻质族组分中只含有一种有机硫小分子化合物,且相对丰度较小。     

萃取反萃取法研究新峪焦精煤中有机硫的赋存规律

以高含有机硫的新裕焦精煤为研究对象,采用萃取反萃取和分级萃取的分离方法及XPS、GC/MS等分析技术,对原煤和各族组分内不同结构的有机硫分布情况进行了研究,重点考察了各类型有机硫在煤有机质本体结构及族组分中的赋存规律。结果表明,组分总硫基赋存分率则与复杂性程度正好相反;可溶性含硫组分在总溶出物中的分布,相对不同族组分而言总体均衡;可溶性的共轭结构类有机硫主要赋存于煤密中质组中,其次是疏中质组中且以噻吩类为主,较少赋存于煤重质组中;而可溶性的脂肪结构类有机硫则主要赋存于煤重质组和密中质组中,较少赋存于疏中质组中;各族组分内有机硫的萃取率随时间的变化规律具有明显的加和性,族组分内可溶含硫组分的溶出行为相互独立,符合煤嵌布结构模型的基本思想;煤中不同形态有机硫的赋存遵循"相似相溶"原理。     

哈密煤温和液化固体产物热解过程中硫的变迁规律

利用固定床反应器研究了哈密煤温和液化固体产物（MLS）在热解过程中含硫气体的释放规律以及不同形态硫的变迁规律，并分析了矿物质对硫变迁规律的影响。结果表明，在实验考察的条件范围内，MLS热解过程中大部分的硫残留在半焦中，仅有不到10%的硫迁移到焦油中或转化为含硫气体逸出。热解生成的含硫气体以H₂S为主，当热解温度为400℃时H₂S的逸出速率达到最大。通过改进方法测定了MLS及其热解半焦中各种形态硫的含量，发现MLS热解过程中以硫化物硫和有机硫的分解和转化为主。随着热解温度的升高，MLS中有机硫逐渐分解并以含硫气体的形式逸出；当热解温度低于600℃时，MLS中硫化物硫逐渐转化为含硫气体、有机硫和少量的黄铁矿硫；当热解温度高于600℃时，MLS中碱性矿物质吸收气相中的H₂S转化为硫化物硫，硫化物硫缓慢增加。醋酸酸洗可以保留MLS中大部分的硫化物硫，且酸洗后MLS热解生成的H₂S逸出速率增大，峰温向低温方向移动；当热解温度高于600℃时，有机硫和硫化物硫的脱硫反应速率降低，并且MLS中的碱性矿物质与H₂S反应生成金属硫化物，导致H₂S逸出速率明显降低。     

XANES技术探究酸处理对义马煤中硫形态及其热变迁行为的影响

利用XANES技术研究了酸处理对义马煤的比表面积、体相及表面硫形态分布和热解过程中硫变迁行为的影响。结果表明,由于酸处理过程中部分镶嵌于有机质中的矿物质被脱除导致部分闭合孔打开,煤的比表面积有所增大。HCl-HF和HCl-HF-HNO_3处理脱除了煤中大部分矿物质和无机硫,由于HNO_3的强氧化性,YMN中亚砜和砜硫化物的相对含量均高于YMR和YMD。相比煤样体相,酸处理过程对表面形态硫的分布产生了更为明显的影响。酸处理煤样热解含硫气体释放量减少,但由于大部分碱性矿物质的脱除和煤中易分解形态硫相对含量的增加,含硫气体释放率增加。不同形态硫之间的内部转化使得酸处理煤焦中主要形态硫的分布更为均匀。通过HCl-HF-HNO_3处理可以有效地脱除煤中矿物质及无机硫,并改变煤中形态硫分布,从而为高灰分、富含黄铁矿的高硫煤的利用提供指导。     

准东煤热解过程中不同赋存形态钠变迁规律的研究

利用加压管式反应器对准东煤进行了一系列热解实验,并采用溶剂逐级萃取的方法研究了煤中各赋存形态钠在不同热解温度、停留时间及其压力下的变迁规律。研究发现,原煤中钠主要是以水合离子态和钠长石的形式存在,有机态钠含量较少。在500-700℃时,随着挥发分的释放,水可溶性钠结合到煤焦的碳基质上,转化为盐酸可溶但水不可溶性的钠,少量有机钠会挥发至气相中。在700-900℃时,可溶性钠与高岭土等矿物质反应生成盐酸不可溶性钠。1 000℃时,钠的挥发量显著增加;部分高岭土与方解石分解生成的氧化钙反应生成钙长石,抑制了可溶性钠与高岭土之间的反应。煤中各形态钠的变迁主要发生在热解初期,与挥发分的释放同时进行。提高热解压力对钠的变迁行为没有影响。     

哈密煤温和液化固体产物热解过程中硫的变迁规律

利用固定床反应器研究了哈密煤温和液化固体产物(MLS)在热解过程中含硫气体的释放规律以及不同形态硫的变迁规律,并分析了矿物质对硫变迁规律的影响。结果表明,在实验考察的条件范围内,MLS热解过程中大部分的硫残留在半焦中,仅有不到10%的硫迁移到焦油中或转化为含硫气体逸出。热解生成的含硫气体以H2S为主,当热解温度为400℃时H2S的逸出速率达到最大。通过改进方法测定了M LS及其热解半焦中各种形态硫的含量,发现M LS热解过程中以硫化物硫和有机硫的分解和转化为主。随着热解温度的升高,MLS中有机硫逐渐分解并以含硫气体的形式逸出;当热解温度低于600℃时,M LS中硫化物硫逐渐转化为含硫气体、有机硫和少量的黄铁矿硫;当热解温度高于600℃时,M LS中碱性矿物质吸收气相中的H2S转化为硫化物硫,硫化物硫缓慢增加。醋酸酸洗可以保留M LS中大部分的硫化物硫,且酸洗后M LS热解生成的H2S逸出速率增大,峰温向低温方向移动;当热解温度高于600℃时,有机硫和硫化物硫的脱硫反应速率降低,并且M LS中的碱性矿物质与H2S反应生成金属硫化物,导致H2S逸出速率明显降低。     

晋城煤粉中硫的形态、分布及对煤灰熔融性影响的研究

选取山西晋城煤研究煤粉中硫存在形态、分布规律及其对煤灰熔融性的影响。采用浮沉法将煤粉分选成1.6、1.6-1.7、1.7-2.0和2.0 g/cm~3四个密度级别子样,分析各子样的硫含量、赋存形态及分布规律;测定了不同密度子样煤灰熔融性,并将2.0 g/cm~3密度级别子样加热到450、815、1000和1300℃,研究煤粉中硫受热挥发及其对灰熔融温度的影响规律,并通过XRD和XRF分析进行机理研究。结果表明,晋城煤粉中硫在各密度子样中分布不均匀,在2.0 g/cm~3密度级中含量最高;随密度提高,各子样中有机硫含量快速下降,而硫酸盐硫、硫铁矿硫含量均显著上升。随灰化温度提高,原煤及各密度级别子样硫含量均下降,其中,450℃挥发87%,1300℃基本挥发完全。不同密度子样熔融温度不同,2.0 g/cm~3样品灰熔融温度最低;随灰化温度提高煤灰熔融温度升高。机理研究表明,不同密度子样灰熔融温度发生分化主要是其化学组成不同造成的,而2.0 g/cm~3子样熔融温度随灰化温度变化规律主要是灰中残留SO_3造成的。     

油页岩的~(13)C-NMR特征及FLASHCHAIN热解模拟研究

采用固体13C-NMR核磁共振技术表征了甘肃窑街矿区油页岩的碳骨架结构,分析并计算了油母质团簇化学结构参数,包括团簇平均碳原子数、芳碳原子数、脂碳原子数及芳环数。在热重红外分析仪(TG-FTIR)上进行了油页岩的热解实验,得到了热解产物的生成规律。结合样品的团簇化学结构参数,采用基于油页岩结构的FLASHCHAIN模型模拟其热解产物的生成过程;模拟结果与TG-FITR实验数据符合较好,印证了模型预测的合理性。     

氯化亚铬脱除黄铁矿对桦甸油页岩有机质结构的影响

采用元素分析、~(13)C NMR、XPS和TG-MS技术考察了氯化亚铬(CrCl_2)脱除黄铁矿对桦甸油页岩有机质结构的影响。结果表明,CrCl_2可有效脱除有机质中的黄铁矿,脱除率为96.19%。CrCl_2对有机质的碳骨架结构影响较小,脱除黄铁矿前后有机质中脂碳、芳碳和羧基/羰基碳的相对含量以及有机质的热解特征温度基本保持不变,但CrCl_2可破坏有机质中的C-O键,使C-O/C-OH和O=C-O的含量减少,造成0.98%的有机碳损失和12.54%的有机质损失。CrCl_2处理后,有机质的C含量显著增加,H含量稍有增加,O含量显著降低,使得H/C略微降低,O/C明显降低。另外,CrCl_2处理后,单位质量有机质中脂碳的含量增加了5.28%,使其热解过程中产生了更多的挥发分,残留的氧化铬对有机质的热分解可能也具有促进作用。     

Preliminary communication 13C CPMAS NMR of 5,10,15,20-tetrakis(4-n-dodecylphenyl)-porphyrin: dynamics of aliphatic chains in discotic lamellar mesophases

Solid state ¹³C CPMAS NMR spectra of 5,10,15,20-tetrakis(4-n-dodecylphenyl)porphyrin (C₁₂ TPP) have been studied to elucidate the microscopic structures and dynamics in the mesophases. The temperature dependence of ¹³C CPMAS NMR in the aliphatic regions is discussed mainly in relation to the phase transitions. The spectra for the aliphatic chains showed remarkable changes with the phase transition from crystal to lower mesophase (M_L) and from lower to higher mesophase (M_L). It was found that the aliphatic chains partially melt in the M_L phase, while they melt totally in the M_L phase. The spectra in the aromatic region did not vary greatly with the transitions from crystal to M_L and from M_L to M_L, which probably means that the molecular D_4h symmetries are distorted in these mesophases, as in the crystal, on the time scale observed by NMR (~kHz).     

高硫石油焦高温热解过程及硫析出特性研究

为深入了解高硫石油焦在工业应用高温工况下的热解过程以及硫的析出特性,本研究采用高温固定床对青岛高硫石油焦进行了高温(900-1500℃)热解实验,考察了高温热解下热解气体释放规律,热解过程中焦的物理孔隙结构以及化学特性的演变,并对热解过程中硫的析出与演变特性进行了研究。结果表明,随着热解温度的升高,石油焦热解气中的H_2含量逐渐增加,CO含量变化不大,CH_4与CO_2含量则逐渐下降;热解焦的比表面积与平均孔隙均随热解温度的升高有所增加,颗粒的表面形态则受温度影响较小;热解温度的升高会降低石油焦中含有的非定型碳比例,提高其微晶结构的有序性以及石墨化程度;热解焦的气化活性随热解温度的升高先降低后升高,在1100℃附近有最小值; 1500℃高硫石油焦硫元素析出率达81.34%,仅少量硫醇类有机硫和噻吩环内的硫元素得以残存。     

Orientational ordering in the nematic phase of 4-alkyl-4'-cyanobicyclohexanes

The orientational ordering of three liquid crystals (trans,trans-4-n-alkyl-4'-cyanobicyclohexanes) has been investigated using ¹³C NMR. 2D proton-encoded local field spectroscopy was used to determine the ¹³C-¹H dipolar coupling constants, from which the order parameters were calculated. Semi-empirical linear relations between the obtained order parameters and anisotropic ¹³C chemical shifts were established. It was found that the order parameters of the major axis of the cyclohexane rings are smaller than those of liquid crystals with phenyl rings, and the order parameters of the C-H bonds in the aliphatic chains also behave differently.     

柳林3#镜煤吡啶残煤大分子结构模型及分子模拟

对柳林3^#镜煤吡啶抽提残煤(LLR)进行了¹³C CP/MAS NMR和XPS分析,结合元素分析和工业分析,构建了其大分子模型。LLR结构中芳香部分以蒽为主,脂肪结构主要以脂肪侧链的形式存在,氧原子分别以醚键、羟基和羰基形式存在,氮原子以吡咯和吡啶的形式存在。运用¹³C NMR预测软件ACD/CNMR predictor计算了大分子结构模型的¹³C化学位移。与实验¹³C NMR谱图相比较,对LLR的大分子结构模型进行了修正,获得了¹³C NMR计算谱能和实验谱图吻合较好的大分子结构模型。采用分子模拟对LLR化学结构模型进行能量优化,结果表明,大分子结构的能量按其大小排序主要为范德华能、键扭转能、键角能与键伸缩能。芳环之间的平行排列在该结构模型中占有很小的比例。最后通过添加周期性边界条件得到该煤的密度为1.22 g/cm³。量子化学半经验方法(PM 3)模拟结构表明,脂肪侧链中的C-C键较长,因而活性较高;边缘碳原子带有较多的负电荷,易于发生氧化反应;芳香碳原子所带电荷较少,稳定性很高。     

Correlation des deplacements chimiques C/H, selective pour les carbones ne portant pas d''hydrogene

By the use of weak power, off resonance, decoupling mode during the acquisition of ¹³C spectra in two-dimensional correlation ¹³C/¹H experiments, it is possible to detect selectively correlations created by long range couplings for substituted carbon atoms.