煤族组分有机元素组成研究

以烟煤为研究对象,使用CS2/NMP混合溶剂和反萃取剂,将徐州夹河气煤、河南平顶山肥煤和山西介休焦煤在常温常压下分离为萃余煤组分、沥青质组分、精煤组分和轻质组分四大族组分,对各族组分的产率和有机元素组成进行了对比研究。

煤族组分骨架结构的分子模型构建及分子动力学模拟

为从分子水平上进一步深入认知煤大分子网络结构形成的内在机制,对煤全组分分离所得重质组(HC)、疏中质组(LMC)、密中质组(DMC)和轻质组(LC)分别进行分级分次快速溶剂萃取,以获得各族组分骨架部分和小分子部分;采用FTIR,XPS,^(13)C NMP及元素分析获得骨架部分的结构特征参数,构建出重质组骨架(HC-S)、疏中质组骨架(LMC-S)和密中质组骨架(DMC-S)的分子结构模型;再对各分子结构模型进行分子力学和分子动力学模拟,获得其最低势能构型及模拟密度,并进一步探究各族组分骨架大分子形成多分子稳定聚集体的分子机制和能量机制。结果表明:HC-S的分子式为C_(246)H_(186)N_(4)O_(15),LMC-S为C_(216)H_(183)N_(5)O_(5)S,DMC-S为C_(195)H_(179)N_(3)O_(4)S。LMC-S模拟密度最大,HC-S次之,DMC-S最小,模拟密度与实验室检测密度基本一致。当12个DMC-S聚集时,由于不同分子中结构单元之间的N…H相互作用而形成DMC-S-12稳定构型,其尺寸约5 nm;当25个LMC-S聚集时,体系中产生较多的π-π相互作用而形成DMC-S-25较稳定构型,其尺寸约7 nm;HC-S则不会形成20个骨架分子以内的稳定聚集体。该机理能够很好吻合实验结果。LMC-S回转半径最大,DMC-S次之,HC-S最小,表明骨架分子LMC-S的柔韧性最小,其形成聚集体时将更疏松;HC-S的柔韧性最大,形成聚集体时将更致密;DMC-S则居中。该结果与实验现象吻合度良好。并给出了各族组分骨架单分子及其聚集体的模拟计算与实验结果总结对照表。

煤族组分结构特征研究进展

文章通过研究方法及组成结构方面对煤族组分进行了的综述,详细介绍了CS2/NMP萃取反萃取法,并讨论了煤碳未来利用。

族组分对原煤流动性的影响及其作用机制

为了研究煤族组分含量及热解特性与原煤热解流动性的关系,将炼焦煤全组分分离后各族组分收率Y_(DMC)、Y_(LMC)、Y_(HC)、Y_(LC)和疏中质组奥阿膨胀度(a+b)_(LMC)对lg F_(wa)进行多元线性回归,采用逐步回归分析法解释变量的筛选,并从族组分组成结构角度解释了不同族组分对原煤流动性的作用机制。结果显示:重质组在原煤中起到"骨架"作用,是阻碍原煤流动性的主要组分,其含量是影响煤流动性的决定性因素;密中质组虽然是促进煤流动性的主要组分,但其含量对原煤流动性只起到辅助作用。对原煤流动性来说,只需要适当的密中质组产生胶质体液相起到"润滑"作用即可;密中质组与重质组间存在一定的协同作用共同决定了原煤流动性,而轻质组含量、疏中质组含量及其性质(膨胀性)对原煤流动性没有显著影响。