不同煤活性显微组分分离技术及液化转化机理研究

China is a coal-rich a country in the world. The coal liquefaction technology has been already industrialized in China. How to further promote the oil yield has become a key factor to which we must pay more attention. In order to acquire deeper understanding of the mechanism in the process of coal liquefaction, it become increasingly necessary to study and explore the composition coal structure, H transform property and differences of various macerals of coal.The effective separation and enrichment of coal macerals are the precondition and foundation of the exploration and research. To the best of our knowledge, the efficiency of traditional separation method for maceral is low, which just suitable for laboratory research. This project is conducted to investigate a better method for the separation of maceral via combineation of conventional separation methods with the morden centrifugal separation technology. To obtain the liquefaction properties of active maceral and further study on the mechanism of coal liquefaction, the compositions and structures of the separated active maceral, mechanism of maceral in the liquefaction process and the autoclave experiment on the active maceral are carried out.

我国煤炭资源丰富，煤液化技术在我国已实现工业化生产，但如何进一步提高油收率是一个亟待解决的问题。为了深入了解煤在液化等转化过程的机理，研究和探索不同煤岩显微组分的组成、结构和转化性质及其差异已日趋重要，煤岩显微组分的有效分离与富集则是进行研究探索的重要前提与基础之一。传统的煤岩显微组分分离方法分离效率低，适合于实验室研究使用。本项目旨在将传统分离方法与现代离心分离技术相结合，研究出一种更好地适合煤岩显微组分的分离方法，同时对分离出的活性显微组分的组成结构进行研究，预测其在液化反应过程中的机理，并对活性组分进行高压釜实验，得出活性显微组分的液化性能，进一步研究煤的液化机理。

煤炭在我国经济高速发展进程中有着不可替代的地位，但煤炭的不清洁利用如燃烧等造成了严重的环境污染。本项目选择黑岱沟煤作为长焰煤代表,对长焰原煤及其镜质组、惰质组进行了分析表征，探究了三种样品的结构差异，并构建了三种样品的结构模型。在结构模型基础上，通过量子化学计算、热解及高压釜试验，探究了三种样品的液化性能。实验结果表明：.（1）镜质组含有较多的脂肪结构，原煤和惰质组含有较多的芳香结构。原煤结构中的芳香结构主要有芘、菲、萘、苯、吡啶及吡咯；镜质组结构中不含有芳环缩合程度较高的芘和菲，只含有芳环缩合程度较低的萘以及缩合度为零的苯、吡啶及吡咯；惰质组结构中，芳环缩合程度较高的芘、菲和萘含量较高，缩合度为零的苯环结构数量较少。此外，惰质组结构中不含有吡啶结构，只含有吡咯结构。构建的原煤、镜质组和惰质组结构式分别为C189H194N2O20、C214H218N2O20、C170H162N2O20。.（2）键长、键级分布信息可在一定程度上可以反映煤的反应性。键长较长键的含量按镜质组、原煤、惰质组依次递减，键级较大键的含量按镜质组、原煤、惰质组依次增加。三种样品在热解过程中，化学键的断裂次序相似，不同之处在于断裂化学键的数量。镜质组中易断裂的键含量最多，原煤次之，惰质组含量最少。此外，在热解产物二氧化碳释放之前，一些脂肪结构的碳碳键被破坏。.（3）热解过程中，原煤、镜质组及惰质组中含相同碳数的不同物质随温度变化趋势相似。原煤、镜质组及惰质组热解过程中逸出的气体相同，且按逸出时间和变化规律大致可被分为四类。.（4）原煤及其镜质组的最优液化温度为455℃，最优液化时间为60min。在最优液化温度及时间下，原煤液化转化率为83.50%，油收率为56.32%；镜质组的液化转化率为93.55%，油收率为72.44%。相比原煤来说，镜质组表现出更高的液化转化率及油收率。