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《煤炭科学研究总院》 2004年
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煤岩显微组分与CO_2的气化反应特性研究

忻仕河  
【摘要】:煤是由被称为显微组分的有机体和少量分散于有机体或与有机体结合的无机矿物质组成的复杂不均一物质。煤的性质主要由原始成煤物质及成煤过程中所经受的生物化学作用和物理化学作用两方面决定。各显微组分在煤化阶段所起的变化是完全不同的,因此,各显微组分的性质存在很大差异。每一显微组分都有其独特的物理化学特性,从而影响煤的整体性质。 本文从四种低煤化度烟煤(义马、大同、平朔和轮台A-3)中分离出四对惰质组和镜质组的富集物,运用热分析技术较系统地、多角度研究了煤岩显微组分的CO_2反应性及动力学;根据惰质组和镜质组的密度差异,利用1.25-1.6g/cm~3不同比重的ZnCl_2重液对三种低煤化度煤(平朔、黑岱沟和神华)浮沉得到一系列惰质组和镜质组含量不同的试样。在热重分析仪和管式炉上进行大量的气化实验,定性和定量地初步探讨了煤岩显微组分在气化过程中的交互作用。 根据实验数据,分别计算了惰质组富集物焦和镜质组富集物焦与CO_2反应的比反应速率、平均比反应速率、初始比反应速率和反应性指数。结果表明:表征煤焦反应性的指标不同,得出的结论可能不同。常压下,惰质组和镜质组焦的CO_2反应性相对强弱与反应温度和停留时间有关。在相对较低的温度下,二者的差别不大。相对较高的温度时,惰质组富集物焦的反应性大于镜质组富集物焦。温度对不同显微组分富集物焦反应速率的影响规律不同。温度相对较低时,惰质组焦的反应速率受温度的影响更显著。随着反应温度的提高,惰质组的反应速率受温度的影响明显减弱,镜质组的反应速率受温度的影响幅度还在增大。不同煤岩显微组分富集物焦的CO_2反应性均随煤化程度的提高而降低,且随原煤煤化程度的提高,二者的反应性差异减小。煤岩显微组分富集物焦的CO_2反应性与N_2吸附测得的比表面有关。比表面S_(N2)越大,其CO_2的反应性越好。化学反应控制的未反应缩核模型能更好地描述煤岩显微组分焦的CO_2反应性。单纯从活化能和指前因子都不能解释各显微组分气化反应性的差 异,指前因子和活化能之间存在动力学补偿效应。 实验结果也表明,在气化过程中不同显微组分间存在明显的交互作用。总的来看, 煤中的惰质组含量高,有利于煤焦的气化反应,当煤中的镜质组含量处在某一范围内, 煤焦的C仇反应性很差。可以用如下方程大致定量地描述煤焦的气化程度与各显微组 分含量之间的关系。 E一I X a 十 (;石 犷 =口。十“,X一十口,X I I 厂+E 式中;〔范表示气化程度; v、I、E分别表示煤中镜质组、惰质组和壳质组的体积百分含量; a。、a1、aZ和a。是回归常数和系数。 关键词:显微组分,反应性,气化,煤
【学位授予单位】:煤炭科学研究总院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TQ541

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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1 忻仕河;煤岩显微组分与CO_2的气化反应特性研究[D];煤炭科学研究总院;2004年
2 贺建桥;神山侏罗系褐煤生烃模拟实验研究[D];中国科学院研究生院(兰州地质研究所);2004年
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4 丁华;煤及其显微组分热解气化反应特性研究[D];煤炭科学研究总院;2006年
5 李伟轩;利用煤岩学进行高炉喷吹配煤的机理研究[D];河北理工学院;2002年
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8 艾军;神华煤显微组分加氢液化反应动力学及其与生物质共液化的初步研究[D];煤炭科学研究总院;2007年
9 肖萍;渤海湾盆地奥陶系中统海相碳酸盐岩烃源岩特征与评价[D];中国地质大学(北京);2007年
10 刘东娜;大同煤田石炭二叠纪煤的煤岩学和煤地球化学研究[D];太原理工大学;2007年
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