高硅沸石分子筛ZSM-11用于CH_(4)与N_(2)吸附分离性能的研究

以四丁基氢氧化铵为模板剂,通过调节铝源和硅源的比例合成了两种高硅铝比(n(Si)/n(Al)=100、500)沸石分子筛ZSM-11,采用XRD、TG和N2吸/脱附等方法对ZSM-11分子筛进行了表征分析,测试了样品在500 kPa下对CH_(4)和N_(2)的吸附性能。结果表明,ZSM-11-500样品的比表面积和吸附容量略高于ZSM-11-100,两个样品的CH_(4)/N_(2)吸附选择性均达到4.0以上,优于商业吸附剂水平。混合气体穿透模拟结果显示,ZSM-11具有良好的CH_(4)/N_(2)分离能力,且对于低浓度煤层气中CH_(4)的富集纯化脱除N_(2)具有良好的应用前景。

亚临界H_(2)O-CO体系改性长焰煤的黏结和热解特性研究

长焰煤通过加氢改性转化为黏结性煤,有利于提高其综合利用效益和扩大炼焦煤资源。利用亚临界H_(2)O-CO体系对印尼长焰煤进行改性,考察了不同反应温度下改性煤的热解特性,并利用索氏抽提、热重(TG-DTG)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)探究了煤结构变化对其热解产物分布规律的影响。结果表明:长焰煤在亚临界H_(2)O-CO体系中改性后黏结性显著提高,获得的改性煤黏结指数(GRI)随反应温度升高至340℃而达到最大值;改性煤中氢含量和索氏抽提可溶组分收率的提高,使得改性煤热解焦油产率升高而热解气产率降低,同时改性降低了煤中氧含量,导致热解水产率降低;改性煤中沥青烯组分提高,将抑制其快速热解失重,而改性处理后脂肪族-CH、-CH_(2)和-CH3伸缩振动吸收峰增强,导致改性煤热解气H_(2)和CH4体积分数均高于原煤。

亚临界H_(2)O-CO体系中CO对褐煤改性增黏的影响

在亚临界H_(2)O-CO体系中开展了褐煤改性增黏研究,利用气相色谱(GC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、^(13)C核磁共振(^(13)C-NMR)、热重分析(TG)和电子自旋共振(ESR)等方法,探索了CO对煤黏结性、结构特征和自由基变迁规律的影响,进而认识了CO对煤改性增黏的作用机制。结果表明:在CO初压为4.5 MPa时对褐煤进行改性,褐煤的黏结指数(G RI)可由0显著提高至91.35。CO通过水煤气变换反应(WGSR)向体系提供活性氢(H·),提高CO初压促进了H·的生成,有利于H·向煤分子结构内部扩散实现加氢。同时,在CO初压为4.5 MPa时,褐煤中的亚甲基、氧桥键和甲基侧链等会发生断裂,并生成大量自由基,提高了芳香片层的活动性,以促进褐煤中较小的芳香层片重排形成中等分子多环芳烃自由基,这些自由基可被体系中活性氢H·稳定而生成前沥青烯等黏结性物质,从而提高了煤的黏结性。

基于同步辐射X射线CT的无烟煤样孔隙分布表征

本文利用同步辐射X射线对一沁水盆地无烟煤样在24 keV的能量下进行了成像,并重构得到其CT切片。分别采用数字地形模型(DTM)和数据约束模型(DCM)对样品的CT切片进行分析。研究结果表明,对本文所用煤样,DTM计算得到的煤样孔隙率与真密度和视相对密度实验法测得孔隙率较为接近,但利用DTM确定的阈值进行阈值分割提取到的样品孔隙率与DTM计算所得孔隙率之间偏差较大。DCM计算得到的孔隙率与DTM计算得到的孔隙率及实验测试结果均较为接近。DCM模型考虑了样品CT成像过程中的部分体积效应,得到小于CT体元的孔隙分布信息,在一定程度上拓展了CT成像技术的表征尺度。DCM计算结果显示,煤样中孔隙更多与煤基质和矿物组分以部分占据CT体元的形式存在。

沁水盆地石炭-二叠系页岩储层特征及评价

通过对沁水盆地石炭-二叠系页岩采样,应用有机碳分析、岩石热解检测、镜质组反射率测定、X射线衍射分析、扫描电镜和孔渗的分析化验手段,研究该区页岩的储层特征并对其进行评价。结果表明:沁水盆地石炭-二叠系页岩有机质丰度平均为2.59%,有机质类型以Ⅲ型干酪根为主,岩石热解峰温基本上都超过435℃,有机质丰度高,有机质演化处于高成熟—过成熟阶段;页岩储层主要由粘土矿物和石英组成,粘土矿物平均含量为59%,石英平均含量为36%,粘土矿物主要有高岭石、绿泥石和伊利石,有利于页岩气的吸附和在孔隙空间的聚集;孔隙度平均值为4.05%,渗透率平均值为0.012 mD;该地区层间裂隙、微裂缝和黄铁矿铸模孔十分发育,为页岩气的储存提供了丰富的储集空间。