太原理工大学-煤科学
气氛对煤热解行为影响的研究进展
收稿日期：２０１８０８２１ 修改稿日期：２０１８０９１０ 基金项目：国家自然科学基金（２１５０６１４２）；山西省青年科学基金（２０１６０１Ｄ０２１０４６） 作者简介：牛帅星（１９９３－），男，山西长治人，太原理工大学在读硕士研究生，师从白永辉副教授，主要从事煤热解的研
煤的热解是煤气化、液化等热加工工艺的重要阶 段，其作为煤洁净利用的一种有效的方式，在今后几 十年仍将发挥重要作用［４５］。在热解产品中，煤焦可 以作为高炉炼铁的燃料及还原剂；焦油则是优质的液 体燃料，同时也是很多稠环化合物和含氧、氮、硫杂环 化合物的唯一来源，且含有丰富的 ＢＴＸ（苯、甲苯、二 甲苯）、酚类物质等重要的化工原料；热解气则可以作 为燃料气等。所以，煤炭热解是实现煤炭资源洁净、 高效、分质分级转化利用的有效途径。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｙｒｏｌｙｓｉｓａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓｏｎｃｏａｌｐｙｒｏｌｙｓｉｓｂｅｈａｖｉｏｒ． Ｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｏｘｉｄｉｚｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅｃｒａｃｋｉｎｇｏｆｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， ｂｕｔａｌｓｏｒｅａｃｔｗｉｔｈｖｏｌａｔｉｌｅｏｒｇａｎｉｃｓｔｏｆｏｒｍｔａｒａｎｄｓｅｍｉｃｏｋｅ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｔｈｅｒｅｄｕｃｉｎｇａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｐｒｏｍｏｔｅｓ ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｓｉｎｃｏａｌａｓｗｅｌｌａｓｆｏｒｍｆｒｅｅｒａｄｉｃａｌｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅ ｒａｄｉｃａｌｓｇｅｎｅｒａｔｅｓｐｙｒｏｌｙｓｉｓｇａｓ，ｔａｒ，ｓｅｍｉｃｏｋｅａｎｄｗａｔｅｒ．Ｔｈｅｐｙｒｏｌｙｓｉｓｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆ ｔｈｅｔａｒｙｉｅｌｄｉｎｔｈｅｍｉｘｅｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．Ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔａｒｗｉｌｌ ｃｈａｎｇｅｇｒｅａｔｌｙｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｘｅｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｉｆ ｆｅｒｅｎｔａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｓｏｎｔｈｅｃｏａｌｐｙｒｏｌｙｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｓｈｏｕｌｄｂｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｄｅｐｔｈａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔ ｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｉｔｓｉｍｐａｃｔｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄｅｖｉｃｅｓｈｏｕｌｄｂｅｅｎ ｌａｒｇｅｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ；ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ；ｒｅａｃｔｉｏｎ；ｐｒｏｄｕｃｔｓ；ｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
太原理工大学采矿12煤矿开采学复习要点
太原理工大学采矿1204采矿学复习要点名词解释。
1.石门：与地面不直接相通的水平巷道，其长轴线与煤层直交或斜角的岩石平巷。
2.开采水平：通常将设有井底车场，阶段运输大巷并且担负全部阶段运输任务的水平称之为开采水平。
3.阶段：在井田范围内，沿着煤层的走向，按一定的标高把煤层划分为若干个平行于走向的长条部分，每一个部分长条称之为阶段。
4.开拓巷道：一般来说，为全矿井，一个水平或若干采区服务的巷道.。
5.准备方式：准备巷道的布置方式称为准备方式。
6.回采巷道：仅为采煤工作面服务的巷道，延煤层倾斜线或者伪斜线开掘的斜巷。
7.矿井工业储量：指在井田范围内，经过地质勘探煤层厚度和质量均合乎开采要求，地质构造清晰，可列入平衡表内的储量。
8.矿井可采储量：是矿井设计的可以采出的储量，Z=(Zc-P)C。
9.运输大巷：沿煤层走向布置的担负水平运输任务的水平巷道。
10.辅助水平：设有阶段大巷，担负阶段运输、通风、排水等任务，但不设井底车场，大巷运出的煤要运达开采水平。
11.倾斜长壁采煤法：沿煤层走向布置工作面，沿煤层倾向推进的采煤法。
12.下山：服务于一个采(盘)区的开采其开采水平以下的煤层的倾斜巷道。
13.放顶煤采煤法：在厚煤层底部布置一个ruhe2-3m的长壁工作面，采用常规方法回采，并利用矿山压力作用或人工松动的方法，使指甲上放的顶煤破碎后由支架后方或上方放出，并由刮板输送机运出工作面。
14.采煤工艺：在采煤工作面内按照一定顺序完成各项工序的方法及其配合，称为采煤工艺。
15.采区采出率：指工业储量中，设计或实际采出的那一部分储量，约占工业储量的百分比。
16.矿井生产能力：指矿井的设计生产能力，以万t/a或Mt/a表示。
17.盘区：开采近水平煤层时的一种采区巷道布置方式，通常依煤层延展方向布置大巷，在大巷两侧划分成若干块段，划分为具有独立生产系统的块段，称盘区或带区。
18.大采高综采：缓倾斜厚煤层采用机械化一次采全厚的单一长壁采煤法。
低中煤级煤结构演化的拉曼光谱表征
低中煤级煤结构演化的拉曼光谱表征李霞;曾凡桂;王威;董夔【摘要】对28个最大镜质组反射率为0.30％～2.05％镜煤样品的Raman谱图进行拟合,获得拉曼结构参数.随着煤样镜质组最大反射率增大,拉曼结构参数发生有规律变化,显示出煤结构演变的复杂性.结果表明:D1和G的位置、峰位差(G-D1)及G的半峰宽与反射率存在良好的相关关系,D1与G半峰宽的比值(ID1/IG)随反射率的增大也呈现出明显的分段性.在此基础上得到煤的结构演化分为3个阶段,分别是镜质组反射率0.3％～ 0.8％,0.8％～ 1.6％和1.6％～2.0％.在镜质组反射率0.3％～0.8％阶段,D1向低波数移动,而G向高波数移动,G的半峰宽呈现递减趋势,表明煤结构朝有序结构演化,同时,D1的半峰宽无明显规律,IDJIG的变化不明显,反映芳香体系的形成比较缓慢;在镜质组反射率0.8％～1.6％阶段,煤中D1和G的位置、峰位差和G半峰宽出现极值,响应了第2次煤化跃变;在1.6％～2.0％的阶段,各参数逐步稳定,表明煤中微晶结构基本稳定,G峰半峰宽继续减小显示芳香结构的增大过程.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)009【总页数】7页(P2298-2304)【关键词】低中煤级煤;Raman;结构演化【作者】李霞;曾凡桂;王威;董夔【作者单位】太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室,山西太原030024;太原理工大学地球科学与工程系,山西太原030024【正文语种】中文由于煤的非晶态性及不均一性，获得其芳香晶核的参数成为研究煤结构的重要内容。
【大学介绍】太原理工大学现代科技学院简介
【大学介绍】太原理工大学现代科技学院简介太原理工大学现代科技学院是由太原理工大学和中国煤炭博物馆共同举办的独立学院，是经国家教育部和山西省人民政府批准成立的实施本科学历教育的高等学校。
太原理工大学是一所具有百余年办学历史和深厚文化底蕴的高等学府，是国家“211工程”重点建设的大学，具有丰富的办学经验和雄厚的教学资源，是国家培养高层次专业人才和进行多学科、高水平学科研究的重要基地。
现代科技学院充分发挥其智力、人才资源优势，不断加强独立学院教师队伍和管理队伍的建设，建立并不断完善独立学院教学水平的检测和评估体系，有效保证了办学质量。
中国煤炭博物馆是我国唯一的国家级煤炭专业博物馆，具有优越的地理位置、良好的产业经济结构和雄厚的经济资源，负责提供部分教学设施并参与学院的管理、领导和监督。
学院自建立以来，坚持“高标准、高起点、高质量地建设一流独立学院”的指导方针，恪守“巩固、深化、提高、发展”的办学原则，走“规模、结构、质量、效益”协调发展之路，以人才培养为根本，以素质教育为龙头，以教学管理为中心，以教育质量为关键，使学院的办学条件不断优化，办学规模不断扩大，办学行为不断规范，教学质量不断提高，为现代科技学院实现“高起点，跨越式” 的可持续发展奠定了坚实的基础，铺就了一条独立学院合作办学的成功之路。
现代科技学院生活设施优良，教学设备先进，学习环境幽静，办学综合条件优越。
学院可充分共享太原理工大学雄厚的专业教学资源和人文环境资源。
目前学院占地面积345亩，建筑面积178105平方米，在自己拥有总值5321.4多万元的教学科研仪器设备和44.45万册图书馆藏书的同时，还可共享太原理工大学所有的教学设备、文体活动设施和图书馆的藏书资源。
现代科技学院以太原理工大学现有优势专业为基础，以社会发展的客观需求为导向，随着学院的不断发展壮大，专业设置逐年增加，目前已开设了包括理工、文史和艺术在内的35个专业，在校学生11032人。
焦炉煤气制甲醇工艺中的净化脱硫探讨
净焦炉煤气
０．０２
ＣＳ２、ＣＯＳ、ＲＳＨ、ＲＳＲ’、ｃ４Ｈ‘Ｓ
３初步脱硫方法
３．１
碳两单元是分别独立的，焦炉煤气制甲醇脱硫净 化只需脱硫单元。 焦炉煤气含硫约２０ｍｇ／ｍ３，其脱硫部分可省去 浓缩塔，采用吸收、再生的二塔流程，配以二级闪 蒸，经ＮｔｔＤ脱硫后，脱硫气中总硫含量可以达到小 于ｌｐｐｍ。
全国炼焦行业利用焦炉煤气生产甲醇暨应用研讨会
焦炉煤气制甲醇工艺中的净化脱硫探讨
曹宏成’
贝昆仑王鹏
张国柱
张永发“
（太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，太原） １引言
焦炉煤气制甲醇关键技术有；①焦炉煤气转
化为合成气；②焦炉煤气、合成气的净化脱硫：
化部分氧化转化、蒸汽催化转化、非催化部分氧 化转化等工艺。 催化部分氧化法转化和蒸汽转化法转化所用 的催化剂，要求焦炉煤气中的总硫含量４０．１ｐｐｍ。 按照要求，焦炉煤气在转化前要先初步脱硫，再 进行有机硫的转化，最后精脱硫。 采用非催化部分氧化转化工艺中不使用催化 剂，转化前不需脱硫。在转化过程中焦炉煤气中 的复杂的有机硫在１３００℃左右转化为Ｈ。Ｓ。转化后 的合成气初步脱硫再直接精脱硫即可。 炭催化焦炉煤气ｃＨ。一Ｈｚｏ或ｅＨ。一Ｃ０２重整是最 近开发的一项新转化技术。在此技术中反应温度
１００℃左右，ＣＨ４转化率９０％以上，同时大部分有
机硫转化为Ｈ２Ｓ。应用此技术，脱硫也在转化后进 行。
合成气合成甲醇普遍采用铜基催化剂，要求
总硫含量４０．０５ｐｐｍ，而且硫含量越低越有利于合 成。
表１焦炉煤气含硫情况
原料气 粗煤气
Ｈ２Ｓ（ｇ／ｍ３） ６～３０
有机硫（ｍｇ／ｍ３）
有机硫主要成分
２～２．５
不同变质程度煤的高分辨率透射电镜分析
不同变质程度煤的高分辨率透射电镜分析李霞;曾凡桂;司加康;王威;董夔;程丽媛【摘要】利用高分辨率透射电子显微镜（ HRTEM）分析了三种不同变质程度煤样的结构特征。
基于傅里叶-反傅里叶变换方法，并结合Matlab、Arcgis和AutoCAD软件，通过图像分析技术，获得了HRTEM照片的晶格条纹参数。
结果表明，三种煤样的晶格条纹呈现不同特征，按条纹长度分别归属于1×1－8×8共计八个类型。
以3×3为临界点，在1×1和2×2中，ML-8中芳香层片的比例高于DP-4和XM-3；在3×3－8×8中，ML-8中芳香层片的比例低于DP-4和XM-3。
对比HRTEM和XRD参数d002发现，随着镜质组反射率的增加d002都呈现递减趋势。
%The stur ctural characteristics of 3 coals with different metamorphic degrees were analyzed using ih gh-resolution transmission electron microscpo y ( HRTEM ) . Applying FFT-IF T method, in association with M atlab, Arcgis and AutoCAD softwares, the lattice fringe parametre s obtained from HRTEM imga e were determined using image analysis.The results indicate that the lattice fringes of all the test coal samples exhibit d ifferen t characteristics.These lattice fringes can be divided into 8 types (1×1-8×8 aromatic frineg s) according to the frni ge length distribution.Taking the 3 ×3 aromatic fringe as critical point, the sampel ML-8 abundant in 1 ×1 and2 ×2 aromatic fringes while short of 3 ×3-8 ×8 aromatic fringes whe n com paring with sampleD P-4 na d sample XM-3.The values of d002 obtained from both HRTEM and XRD show a decreasni g trend wiht increasing vitrinite refel ctance.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2016(044)003【总页数】8页(P279-286)【关键词】不同变质程度煤;高分辨率透射电子显微镜;图像分析【作者】李霞;曾凡桂;司加康;王威;董夔;程丽媛【作者单位】太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系，山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系，山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系，山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系，山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系，山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室地球科学与工程系，山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TQ533煤是非均一的复杂组成物质，其芳香层片呈有序或无序排列，随着煤级的增加，芳香层片的尺寸和堆垛层数逐渐增加。
成庄无烟煤大分子结构模型及其分子模拟
成庄无烟煤大分子结构模型及其分子模拟相建华;曾凡桂;李彬;张莉;李美芬;梁虎珍【摘要】利用晋城矿区成庄矿煤的工业分析、元素分析、13C-NMR、XPS等实验结果,构建了其大分子结构模型.模型中,芳香碳以2、3、4环结构为主,最大环数达五个;脂肪碳以甲、乙基侧链及环烷烃的形式存在.九个氧原子分别以七个羰基(主要为醌基)、一个羟基及一个醚氧的型式存在;两个氮原子以吡咯的形式存在.硫原子含量很低,在模型构建中没有体现.采用分子力学(MM)和分子动力学(MD)方法,对成庄煤结构模型进行能量最小化模拟.结果表明,分子内及分子间芳香层片之间的π-π相互作用,使其以近似平行的方式排列;高煤级煤结构中,短程有序的原因主要是分子间芳香层片的定向排列.分子间的氢键能及范德华能使结构达到最稳构型.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2013(041)004【总页数】9页(P391-399)【关键词】成庄无烟煤;分子结构模型;分子力学;分子动力学;能量最小化构型【作者】相建华;曾凡桂;李彬;张莉;李美芬;梁虎珍【作者单位】太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室地球科学与工程系,山西太原030024【正文语种】中文【中图分类】TQ530煤层气在煤中主要呈吸附态赋存。
然而,煤吸附作用的理论或方法都还有待于不断完善和创新[1,2]。
例如,煤孔隙结构、表面化学结构在煤与甲烷、二氧化碳相互作用中如何相互耦合?煤中可溶有机质在煤与甲烷、二氧化碳相互作用过程中起何种作用?不同变质程度煤与甲烷、二氧化碳相互作用机制又有什么不同?这些基础问题的解决,将为改善煤储层结构、提高煤层气回收率以及评价二氧化碳在煤层中的环境效应等提供理论依据。
煤制天然气Ni基催化剂浆态床甲烷化性能研究
１ 买验 部 分
１ ） 催 化剂 的制备 ： 采用等体 积浸渍 法 ， 将 一定量 的 硝 酸镍 和硝 酸铁 浸渍到 一 Ａ ｌ ２ ０ 载体上 ， １ ２ ０ ￣ Ｃ 过夜 干
燥后经 ４ ５ Ｏ ℃焙 烧 、 ５ ５ ０ ￣ Ｃ 还 原制得 Ｎ ｉ 基催 化剂 。其 中
Ｎ ｉ 的质量分 数 １ ６ ％， Ｆ ｅ的质 量分数 ４％， 先浸渍 Ｆ ｅ 后
第３ ３ 卷 第７ 期 ２ ０１ ３ 年７ 月
山西 煤炭 ＳＨＡＮＸＩ ＭＥＩ Ｔ ＡＮ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ０ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ ３ ７ — ０ ３
煤制天然气 Ｎ ｉ 基催化剂浆态床甲烷化性能研究
孟凡会 ， 钟朋展 ， 李 忠
（ 太原理工大学煤科学与技术教育部 和山西省重点实验室 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要 ：采 用不 同浸渍顺序 制备 了 Ｎｉ — Ｆ ｅ ／ Ａ １ ０， 催化 剂 ，考察 了其浆 态床 ＣＯ 甲烷 化催 化性 能 ，并结合 Ｘ ＲＤ、 Ｈ － Ｔ Ｐ Ｒ、 ＣＯ— Ｔ Ｐ Ｄ等表征对催化剂结构进行 了分析 。结果表 明， 共浸渍法制备 的催化剂 因活性组分 Ｎｉ 分散度 高， 活性金 属 比表 面积 大并有 最佳 的甲烷化反应活性。
Ｃ Ｏ 选择性增大 ， 达到 １ １ ． ８ ％。 ２ ． ２ 催化剂的 Ｘ Ｒ Ｄ表征
高 。本 文在前 期研究基础上 ， 考察 了 Ｎ ｉ 、 Ｆ ｅ 浸 渍顺序对
Ｎ ｉ — Ｆ ｅ ／ Ａ Ｉ ０ ， 催化剂 Ｃ Ｏ甲烷化催化 性能 的影 响 ， 并 结合 Ｘ Ｒ Ｄ、 Ｈ 一 Ｔ Ｐ Ｒ、 Ｃ Ｏ — Ｔ Ｐ Ｄ等表征手 段 ，探 讨 了催 化 剂 的 微观结构 与 甲烷 化反应性能间 的关系 。
低阶煤气体载热低温干馏工艺研究进展
（ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｃｏ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ， Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ 太原理 工大学煤 科学与技术教育部和 山西省重点实验室， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要： 从 工艺背景 、流程和技术特点 ３个方面介绍 了国 内外几种典型 的低 阶煤 气体 载热低温干馏工 艺，分析对 比了 ４ 种 高温 气体热载体 ：高温烟道 气、焦炉煤 气、合成 气和 Ｎ 的干馏特 性和对煤 气热值 的影响 ，探讨 了低阶煤气体栽热低温
２ ０ １ ３ 年第 １ ２期 （ 总第 ９ ９期 ）
Ｅ Ｎ Ｅ Ｒ Ｇ Ｙ Ａ Ｎ Ｄ Ｅ Ｎ Ｅ Ｒ Ｇ Ｙ Ｃ ０ Ｎ Ｓ Ｅ Ｒ Ｖ Ａ Ｔ １ ０ Ｎ
； 夏． 曼 ；
钍
２ ０ １ ３年 １ ２月
能源 研究
低 阶煤气体载 热低温 干馏 工艺研究进展
乔星星 ，王 永 ，王 影 ，张永发
ｇ ａ ｓ ， ｃ ｏ ｋ ｅ ｏ ｖ ｅ ｎ ｇ ａ ｓ ， ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ｇ ａ ｓ ａ ｎ ｄ ｎ ｉ ｔ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｐ ｙ ｒ ｏ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｏ ｒ ｉ ｆ ｉ ｃ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｇ ａ ｓ ； Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ， ｄ ｉ ｓ －
介孔纳米HZSM-5分子筛的制备及其在MTG工艺中催化剂性能的研究
介孔纳米HZSM-5分子筛的制备及其在MTG工艺中催化剂性能的研究李永生;栾春晖;齐江;黄伟;王晓东【摘要】以单模板剂,采用水热晶化制备了介孔纳米HZSM-5催化剂.详细考察了铝源的水解碱度和超声波处理等合成液的制备条件对HZSM-5分子筛的结构和性能的影响.用XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD和TG等手段对催化剂进行表征,结果表明在较低的碱度下水解铝源,不采用超声处理合成液条件下制备的催化剂具有适中的结晶度,较大的介孔孔隙率,较多的中强酸和强酸量,更强的容炭能力.在甲醇制汽油(MTG)反应中,该催化剂的活性与稳定性较高,甲醇转化率接近100%,催化稳定期可达48h,液态烃选择性可达到57.90%.%Mesoporous nano HZSM-5 catalysts were synthesized by hydrothermal crystallization with single template. The effect of the preparation parameters of synthesis mixture, including the alkalinity of hydrolyzing the aluminum source and the ultrasonic treatment, on the microstructure and properties of the HZSM-5 zeolite were investigated. XRD, N2 adsorption-desorption, NH3-TPD and TG were used to characterize the catalysts. The results show that the catalyst prepared by hydrolysis of aluminum source at lower alkalinity without ultrasonic treatment of synthesis solution possesses a moderate crystallinity, a larger mesoporosity, more amount of moderate strong acid and strong acid, and stronger ability of resistance to carbon deposition. In the methanol-to-gasoline (MTG) reaction, the catalyst as prepared has higher activity and stability, and could obtain a methanol conversion ofclose to 100% with an activity stable period of up to 48 h and a liquid hydrocarbon selectivity of up to 57.90%.【期刊名称】《天然气化工》【年(卷),期】2017(042)006【总页数】5页(P6-9,20)【关键词】单模板剂;HZSM-5;甲醇制汽油(MTG)【作者】李永生;栾春晖;齐江;黄伟;王晓东【作者单位】太原理工大学煤科学与技术重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术重点实验室,山西太原 030024;太原理工大学煤科学与技术重点实验室,山西太原030024;太原理工大学煤科学与技术重点实验室,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TQ426.61;O643.3汽油对交通运输是至关重要的，而汽油主要来源于石油，但我国能源结构具有贫油、少气、富煤的特点，石油供需矛盾逐渐加剧，我国能源安全要求石油对外依存度不高于30%，然而目前已超过60%[1]。
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太原理工大学-煤科学Proximate Analysis/煤的工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳Moisture ：最高内在水分MHC （moisture holding capacity)：一定的湿度和温度下，内在水分可以达到最大值。
此时的内在水分即称为最高内在水分。
挥发分V(Volatile matter )、固定碳FC （fixed carbon ）：煤的挥发分是指煤在900 ℃下隔绝空气热分解后气体产物的量，称作挥发物质产率。
挥发分不是煤的固有物质，而是煤在特定温度下的分解Mf MaMa Minh产物。
在900 ℃的高温下，不仅煤的有机质会发生分解而且煤中的矿物质也都会有不同程度的热分解。
作为煤分类指标时是要用干燥无灰基的挥发份产率Vdaf %表示FCad = 100 –( Mad + Aad + Vad ) FCdaf= 100 –Vdaf煤的最高内在水分MHC与挥发分Vdaf的关系煤中固定碳FC：煤在隔绝空气下高温热解后残存在焦渣中的以碳为主的有机部分。
含有碳、氢、氧、氮等元素。
矿物质：原生矿物质（1% ~ 2%）、次生矿物质和外来矿物质灰Ash ：Major：SiO2、Al2O3、CaO、MgO ＞95 % The rest：K2O、Na2O、SO3、P2O5、铁磁性物质Is important : 灰熔点，熔渣粘度，流动性Ultimate Analysis （daf%）/煤的元素分析：C、H(< 7 %)、O (30%~1%)、N （0.5 ~3.0%）：2.5以下，Ndaf = 0.3 Hdaf、S（0.1 ~10%）：St = So+ Sp+Ss+ Se Sp：团状黄铁矿一般可洗，极细的难除。
So：有机硫典型烟煤的热解Pyrolysis process of typical bituminous：煤的胶质层指数Y：又称煤的胶质层最大厚度。
Y值具有可加性。
可以从单煤最大厚度计算到配煤最大厚度。
煤的粘结指数G（caking index）：表征烟煤粘结性的一种指标。
煤的奥压膨胀度b（%）（Audiberts-Arnu dilatation）：煤的结焦性指标、区分强粘结性煤的一个辅助指标。
Coal Formed under conditions ：High Pressure、High Temperature、Oxygen Poor Environment煤的宏观岩相组分：镜煤（镜质组）、亮煤（三种组分）、暗煤（三种组分）、丝炭（丝质体）镜质组Vitrinite macerals ：凝胶化作用，占50 to 90%量。
惰质组（丝质体）inertinite macerals ：丝炭化作用壳质组（稳定组）The liptinite macerals ：沥青化作用 煤岩显微组分在成煤过程中的变化：C 含量：镜质组＜壳质组＜惰质组 H 含量：惰质组＜镜质组＜壳质组 O 含量：镜质组＞惰质组＞壳质组 镜质组的反射率： R °% 最大反射率：Rmax% Rv max%（相对最大反射率） or Ro%煤中含氧官能团： –OH 、–COOH 、–CO 、–OCH3、–O – 检测手段：湿化学法（滴定法）、光谱（UV , IR ）, 1H NMR and 13C NMR （液体煤样分析）,CP/MAS(去偶极、自旋化) and 13C-NMR （固体煤样分析）,XPS芳碳：fa = Ca / C 桥键：CH2-, -CH2-CH2-CH2-，-O- , -S- , -S-S-，-CH2-O-, -CH2-S-考题• 一. 給出下列符号或缩写所代表的意义（每题1分）共5分 惰质组镜壳•1. Vdaf %：干燥无灰基挥发分的量•2. Rmax %：镜质组最大反射率•3. M40和M10：焦炭的质量标准焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40 值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10 值表示。
•4. F-T 合成：费托合成(Fischer-Tropsch synthesis) •5. IGCC：煤气化联合循环发电••二. 根据题意填空（每题1分）共10 分•1. 煤中的矿物质根据不同来源可分为三类：其中用洗选的方发易除去的是（外来矿物质）。
•2. 宏观煤岩有机显微组分中的惰质组主要存在于下列那种煤宏观岩相成分中：（丝炭）•3. 煤中含氧官能团随煤化程度增加而降低，在高阶煤中不再存在的是下列哪种？（-OCH3 ）•4. 煤的加压气化能使下列煤气组成中哪中种成分显著提高。
（CH4 ）Lower outlet temperature yields more CH4. Methanation reactions CH4 increases at higher pressures•5.下列哪个选项是焦化厂废水重要的治理内容？（A ）•A．COD B．COB•C．悬浮物D．硫化氢•6. 煤气中占含硫总量90% 以上主要化合物是下列哪种？（ B ）焦炉煤气中硫化物的含量主要取决于配合煤中的含硫量。
高温炼焦时，配合煤中的硫与30～40%转入煤气中。
所形成的硫化物按其化合状态可分为两类：一类是硫的无机化合物，主要是硫化氢；另一类是硫的有机化合物，如二氧化硫、噻吩及硫氧化碳等。
有机硫化物在较高温度下进行变换反应，几乎全部转化为硫化氢，故煤气中硫化氢所含硫约占煤气中硫总量的90%以上。
•A．CS2 B．H2S•C．SO2 D．COS•7.焦油精制前的准备包含下列哪几步（ABD ）？•A．均合B．脱水•C．脱硷D．脱盐•8.煤气化方法按照煤与气化剂的接触形式不同可分为（BCD ）气化。
•A．循环床B．移动床•C．流化床D．气流床•9. 下列哪些指标与煤结焦性有关。
（ACD ）•A．最大胶质层厚度B．芳香度•C．奥亚膨胀度D．粘结指数•10. 根据沥青的软化点不同，可分为：（ABD ）根据沥青软化点不同，可分为软质沥青，软化点为40～55℃；中温沥青，软化点为65～90℃；硬质沥青，软化点高于90℃。
•A．软沥青B．中温沥青•C．低温沥青D．硬沥青•三. 判断对错（用√或×表示，每题0.5分）共5分•1. 焦炉燃烧室火焰主要以辐射方式传热，辐射给热系数为：•ar = q/（Tg-TC）（其中：q为热流，Tg为火焰实际温度，TC为炉墙实际温度）（）•2. 焦化工业是萘和蒽的主要来源。
（√）•3. 煤直接液化工艺中热解和供氢是重要的过程，不需要催化剂。
（×）•4. 煤气化是一个均相反应过程，反应速度主要由化学动力学控制。
（×）•5. 降低或除去烟气中SO2共有三种方法，炉前脱硫（煤脱硫），炉内脱硫（燃烧时向炉内喷入石灰石或白云石），炉后脱硫（煤气脱硫）。
（√）•6. 煤中主要元素组成C、H、O、N、S含量均与煤变质程度有关。
（×）•7. 煤具有芳香烃结构，所以吡啶等杂环烃和酚类对煤的抽提率高。
（×）•8. 低温甲醇洗涤法可脱除粗煤气中的二氧化碳、硫化氢等不饱和烃等。
（）•9. 提高装炉煤的堆密度是不能改善焦炭质量。
（×）•10. 可按下式计算焦炉燃烧室燃烧过程空气过剩系数 a （）。
• a = 1+K （O2 – 0.5CO）／（CO2 + CO）K 为系数•四.回答下列问题共12分•1. 何为煤的干馏？简述煤的低温、中温及高温干馏的产物及工艺特点。
6分煤的干馏：指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。
煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。
按加热终温的不同,可分为三种：低温干馏：400～600℃。
适合年轻煤种，长焰煤、褐煤等的提质利用技术。
固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；低温干馏煤焦油比高温焦油含有较多烷烃，是人造石油重要来源之一。
高温干馏：900～1100℃。
固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。
主要用于生产冶金焦炭，所得的焦油为芳香烃、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳香烃的重要来源；中温干馏：700-900℃。
利用挥发分高的气煤等弱粘结性煤或黏结性煤生产煤气，产物的收率则介于低温干馏和高温干馏之间。
2. 煤中主要元素组成有哪些？写出它们在以水蒸气和氧气为气化剂的煤气化过程中发生的主要化学反应。
7分煤中的主要元素：C、H、O、N、S气化发生的主要化学反应：Chemistry & Reactions under GasificationC + 2H2 = CH4 Direct Methanation (exothermic)CO + 3H2 = CH4 + H2O Methanation (exothermic)CO + H2O = CO2 + H2 Shift Reaction (slightly exothermic –rapid)C + CO2= 2CO (endothermic –slower than oxidation)C + H2O = CO + H2 (endothermic –slower than oxidation)C + 1/2O2 = CO (exothermic –rapid)C + O2 = CO2 (exothermic –rapid)Coal Devolatilization = CH4 + CO + CO2 + Oils + Tars + C (Char)The following reactions are important in coal gasification :△H (298K,0.1MPa)kJ/mol -409-123+119+162-42-206-87证明煤中存在小分子的方法：萃取、抽提技术，使煤大分子发生溶胀。
主要分为以下几种：随着煤化程度的增大，煤越年老，煤中小分子含量越低，抽提率越低。
随着煤化程度的增大，灰分、水分、挥发分、发热量、密度、C、H、O含量，含氧官能团、矿物质含量、芳香度、煤中小分子含量、G值等的变化关系：灰分：水分：先降低→无烟煤→后增加内表面积：先降低→无烟煤→后增加（与水含量有关）挥发分：先降低→无烟煤→后增加发热量：先缓慢增大后显著降低。
从泥炭开始增大到焦煤时，然后开始降低，直到无烟煤（H的发热量比C高3倍，无烟煤中H少）。
密度：C:逐渐增加通过CO2吸收剂测定C含量H:逐渐降低→通过水吸收剂测定H含量O:逐渐降低→O含量高不利于长途运输，因此需要提前脱水，但同时又存在运输中负吸的问题（褐煤）N：与煤化程度没有规律性关系通过开式法测定N含量真密度：从褐煤到烟煤真密度变化不明显，至无烟煤阶段真密度随煤化程度的加深而急剧增加。