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东胜—神府煤的煤质特征与转化特性

作　者: 李文华
导　师: 戴和武；陈文敏；杜铭华
学　校: 煤炭科学研究总院
专　业: 化学工艺
关键词: 煤质特征 转化特性 煤的反应性 岩相特征 东胜-神府煤
分类号: TQ533
类　型: 博士论文
年　份: 2001年
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内容摘要


煤的组成、结构及其反应性一直是煤科学中的一个很重要的基础问题，对它的深刻理解与认识是优化现有煤炭加工转化工艺及开发各种新的煤炭加工转化技术的前提和基础，也是现代煤化学及煤化工技术研究与开发的新起点。人们对此已给予了极大的关注，并从不同角度、用多种方法对其进行了广泛的探索。但由于煤本身的复杂性，在该领域所取得的很多研究成果往往不具普遍的实际意义。只有结合煤炭的资源特点来进行相应的研究，所得出的研究结果才会有更大的实际意义。本研究就是结合中国煤炭资源特点，以煤的组成结构和反应性为主要研究内容而展开的。全文共分三大部分，第一部分是本研究的核心内容---“东胜-神府煤的煤质特征与转化特性”，第二部分（附录1）为“中国动力煤的岩相特征”，这部分内容与第一部分的内容既是相互独立的，又有一定的关联，是第一部分的重要补充与说明。第三部分（第六章）为“总结与展望”。 第一章为“煤质研究基本概况”，这一章也是文献综述部分。通过大量的文献调查研究，总结概括出了煤质研究的主要内容，提出了煤质研究的三个层次，即在宏观水平上研究与认识煤质—“宏观煤质特征”、在微观水平即显微水平上研究与认识煤质—“煤的岩相特征”和在分子水平上研究与认识煤质—“煤的组成与结构特征”。同时，还对煤质研究的总体概况、存在的主要问题及今后的研究重点进行总结与概括。 第二章为“东胜-神府煤的煤质特征”。通过对以往煤质资料的收集与整理，对我国储量最大的煤田—东胜-神府煤田的煤质特征进行了系统的归纳，提出了它们具有“四低”（低灰、低硫、低磷和低灰熔点）和“四高”（高发量、高水分、高惰质组含量和高CaO含量）的煤质特点及其它们对煤利用的影响。 第三章为“马家塔煤及煤岩显微组分的特性研究”。在对东胜-神府煤质特性分析归纳的基础上，选取了马家塔3~#煤层为研究对象，进行了煤的岩相特征、显微组分的分离、各组分的元素组成及结构特征等方面的研究。马家塔煤的显微组成比较简单，以镜质组和惰质组为主，壳质组含量极少。煤岩类型也较简单，以微镜煤、微惰煤和微惰镜煤为主，微亮煤和微暗煤含量极少。用手选富集与离心分离相结合的方法可对马家塔煤岩显微组分实现高效、高纯度的分离。所分离出的“纯镜质组”和“纯惰质组”在元素组成和比表面积等方面存在显著差异，在结构特征上也存在显著差异。马家塔煤的结构应是构成它的两种主要煤岩显微组分—镜质组和惰质组的结构的综合叠加。 第四章为“马家塔煤及其显微组分的热解特性研究”。采用热重分析技术，在不同的实验条件下，对马家塔原料煤、分离出的“纯镜质组”和“纯惰质组”以及这两种纯组分按一定的比例所配成的“人工配合煤”的热解特性进行了研究。原料煤、镜质组和惰质组的热解特性是不同的，显微组分在热解过程中有交互影响，煤的热解特性是构成它的各显微组分热解特性综合作用的结果。 第五章为“马家塔煤及其显微组分的液化反应性”研究。采用振荡式微型高压釜对马家塔原料煤、“纯镜质组”和“纯惰质组”的液化反应性进行了系统的研究。探讨了反应温度、催化剂添加量等因素对各物料液化行为的影响。原料煤、各纯煤岩显微组分对温度和催化剂添加量等影响因素的“敏感程度”是不同的，催化剂添加量对镜质组的影响最为显著，而惰质组则对温度最为“敏感”，总转化率、油收率、沥青烯产率和气产率受温度及催化剂添加量的影响比较显著，水煤炭科学研究总院博士学位论文 摘要产率则很小。此外，还对惰质组的液化行为进行了专门的研究探讨。首次比较系统地研究了它的液化反应性以及影响因素，实验证实马家塔煤中惰质组在适宜的液化条件下可获得较高的油收率。 附录1为“中国动力煤的煤岩特征”研究。它是以“中国煤种资源数据库”及有关的煤岩分析数据为基础，对我国主要动力煤的煤岩特征进行了系统的分析研究。总结概括了我国动力煤的岩相组成、反射率等按成煤时代、煤种和地区的变化规律并对其进行了初步的分级。 第六章为“总结与展望”，是对全文的全面总结，同时还对存在的问题进行了一定的分析，提出了今后的研究方向和建议。

全文目录


第一章 煤质研究基本概况  11-35
  1．1 引言  11-12
  1．2 宏观煤质特征  12-18
    1．2．1 煤质指标及测定方法  12-15
    1．2．2 煤质指标间的相互关系  15-16
    1．2．3 煤质变化规律  16-17
    1．2．4 煤炭的分类  17-18
  1．3 煤的岩相特征  18-24
    1．3．1 表征指标及测定方法  18-23
      1．3．1．1 煤的显微组成  18-21
      1．3．1．2 反射率  21-22
      1．3．1．3 各主要指标的分析与测定  22-23
    1．3．2 各显微组分的性质  23-24
  1．4 煤的组成与结构特征  24-31
    1．4．1 煤的物理结构特征  24-27
      1．4．1．1 主-客（Host/Guest）模型  25
      1．4．1．2 Riley模型  25
      1．4．1．3 交联模型  25
      1．4．1．4 Hirsh模型  25-26
      1．4．1．5 缔合模型  26
      1．4．1．6 煤的孔隙结构  26-27
    1．4．2 煤的化学结构特征  27-29
      1．4．2．1 Krevelen模型  27
      1．4．2．2 Given模型  27
      1．4．2．3 Wiser模型  27-28
      1．4．2．4 Shinn模型  28
      1．4．2．5 煤的复合结构模型  28-29
    1．4．3 煤结构的研究方法  29-30
    1．4．4 煤结构研究中应注意的问题  30-31
  1．5 本章小结  31-35
第二章 东胜-神府煤的煤质特征  35-40
  2．1 概述  35
  2．2 东胜-神府煤的宏观煤质特征  35-38
  2．3 东胜-神府煤的岩相特征  38-39
  2．4 小结  39-40
第三章 马家塔煤及煤岩显微组分的特性研究  40-62
  3．1 概述  40-41
  3．2 马家塔煤的煤质特征  41-46
    3．2．1 马家塔煤的宏观煤质特征  41
    3．2．2 马家塔煤的岩相特征  41-46
      3．2．2．1 马家塔煤的显微煤岩类型  41-42
      3．2．2．2 马家塔煤的显微组成  42-46
  3．3 马家塔煤岩显微组分的分离及特征  46-52
    3．3．1 前言  46
    3．3．2 分离方法及设备  46-47
      3．3．2．1 分离方法  46-47
      3．3．2．2 实验设备及试剂  47
    3．3．3 结果与讨论  47-52
      3．3．3．1 手选分离  47-48
      3．3．3．2 破碎粒度  48-50
      3．3．3．3 重液密度  50
      3．3．3．4 离心分离  50
      3．3．3．5 各显微组分的基本特性  50-52
    3．3．4 小结  52
  3．4 马家塔煤及各煤岩显微组分的结构特征  52-59
    3．4．1 马家塔煤及各煤岩显微组分的结构参数  52-53
    3．4．2 马家塔煤及各煤岩显微组分的红外光谱分析  53-56
    3．4．3 马家塔煤及各煤岩显微组分的核磁共振波谱（NMR）分析  56-59
    3．4．4 马家塔煤及各煤岩显微组分的结构特征  59
  3．5 本章小结  59-62
第四章 马家塔煤及其显微组分的热解特性研究  62-89
  4．1 概述  62-63
  4．2 试验部分  63-64
    4．2．1 实验原料及其性质  63
    4．2．2 实验方法及方案  63-64
  4．3 结果与讨论  64-89
    4．3．1 马家塔原料煤的热解特性  64-67
    4．3．2 镜质组的热解特性  67-69
    4．3．3 惰质组的热解特性  69-72
    4．3．4 人工配合煤的热解特性  72-79
      4．3．4．1 VI21（镜质组与惰质组的比例为2∶1）的热解特性  72-74
      4．3．4．2 VI11（镜质组与惰质组的比例为1∶1）的热解特性  74-76
      4．3．4．3 VI12（镜质组与惰质组的比例为1∶2）的热解特性  76-79
    4．3．5 各组分在热解过程中的交互作用  79-85
      4．3．5．1 煤岩显微组分对热解特征温度的影响  79-82
      4．3．5．2 煤岩显微组分对热失重特性的影响  82-85
    4．3．6 煤及其显微组分的热解动力学研究  85-87
    4．3．7 本章小结  87-89
第五章 马家塔煤及其显微组分的液化反应性  89-111
  5．1 概述  89-91
    5．1．1 煤直接液化反应原理  89-90
    5．1．2 煤直接液化影响因素  90-91
      5．1．2．1 原料煤  90-91
      5．1．2．2 催化剂  91
      5．1．2．3 溶剂  91
      5．1．2．4 温度与压力  91
  5．2 试验装置、方法及原料  91-92
    5．2．1 仪器和装置  91
    5．2．2 实验方法  91-92
    5．2．3 实验原料  92
  5．3 结果与讨论  92-109
    5．3．1 煤及其显微组分的液化反应性  92-96
    5．3．2 催化剂对原料煤及其显微组分液化反应性的影响  96-102
      5．3．2．1 催化剂对原料煤液化反应性的影响  96-97
      5．3．2．2 催化剂对镜质组液化反应性的影响  97-98
      5．3．2．3 催化剂对惰质组液化反应性的影响  98-99
      5．3．2．4 催化剂对原料煤及显微组分液化反应性影响的综合比较  99-102
    5．3．3 温度对原料煤及其显微组分液化反应性的影响  102-107
      5．3．3．1 温度对原料煤液化反应性的影响  102-103
      5．3．3．2 温度对镜质组液化反应性的影响  103-105
      5．3．3．3 温度对惰质组液化反应性的影响  105-107
    5．3．4 压力对惰质组液化反应性的影响  107-109
  5．4 本章小结  109-111
第六章 总结与展望  111-114
  6．1 结论  111-113
    6．1．1 煤的组成与结构特征  111
    6．1．2 煤及其显微组分的热解特性  111-112
    6．1．3 煤及其显微组分的液化特性  112
    6．1．4 中国动力煤的煤岩特征  112-113
  6．2 本文主要创新点  113
  6．3 今后工作的设想与建议  113-114
附录1 中国动力煤的岩相特征  114-144
  1 前言  114
  2 煤样的分布及测定方法  114-118
    2．1 煤样的分布  114
    2．2 测定方法与设备  114-118
  3 中国动力煤反射率分布特征  118-124
    3．1 镜质组反射率的随机分布  118-119
    3．2 不同类别煤镜质组反射率的分布  119-120
    3．3 不同成煤时代煤镜质组反射率的分布  120-122
    3．4 不同地区煤镜质组反射率的分布  122-124
  4 中国动力煤煤岩组成特征  124-142
    4．1 中国动力煤岩相分布特征  124-125
    4．2 不同类别煤的岩相组成  125-130
    4．3 不同成煤时代煤的岩相组成  130-135
    4．4 不同省（区）煤的岩相组成  135-142
  5 本章小结  142-144
附录2 作者简介  144-147
  1 作者简历  144
  2 所完成的主要科研项目  144
  3 获奖成果  144
  4 发表的论文与著作  144-147
    4．1 发表的主要论文  144-145
    4．2 主要著作  145-147
致谢  147

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤的分析与检验
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