煤炭燃燒中國(guó)科技核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊煤溶脹動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的研究張曉娟,盛清濤!,申峻!,凌開(kāi)成21.太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,山西太原0300242.山西廣播電視大學(xué),山西太原030027)摘要:以煤溶脹機(jī)理、氫鍵等為基礎(chǔ),從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面綜述了煤溶脹的本質(zhì),討論了溶劑性質(zhì)、氧化、溫度、煤粉粒度及熱處理對(duì)溶脹動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果表明:溶脹過(guò)程中,表觀活化能和速率常數(shù)不僅與溶劑分子的空間屬性有關(guān),還受溶劑分子形狀的影響;混合溶劑的協(xié)同效應(yīng)極大地提升了溶脹速率,增大了表觀活化能;抽提煤的干燥條件不同及煤經(jīng)過(guò)氧化后,溶脹機(jī)理均會(huì)發(fā)生明顯改變。最后詳細(xì)介紹了煤溶脹技術(shù)對(duì)煤分子結(jié)構(gòu)的影響及在煤液化方面的應(yīng)用。關(guān)鍵詞:煤;溶脹;熱力學(xué);動(dòng)力學(xué);影響因素中圖分類(lèi)號(hào):TQ531;TD849文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-6772(2013)05-0077-05Kinetics and thermodynamics of coal swellingZHANG Xiaojuan, SHENG Qingtao, SHEN Jun, LING Kaicheng(1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China2. Shanxi Radio and TV University, Taiyuan 030027, China)Abstract: Based on the mechanism of coal swelling and hydrogen bond within the coal, introduce the nature of coalswelling from the aspects of kinetics and thermodynamics. Investigate the influence of solvents properties, oxidationtemperature, particle size and heat treatment on swelling kinetics. The results show that, dunng the swelling processapparent activation energy and rate constant are influenced by the steric properties and shape of solvent molecularThe synergistic effect of mixed solvent increase the swelling rate and apparent activation energy Drying condition ofextracted coal and oxidation of raw coal can transform swelling mechanism greatly. Introduce the application of coalswelling technology in coal molecular structure and coal liquefaction process studyKey words: coal; swelling; thermodynamics; kinetics; influencing factors煤結(jié)構(gòu)的研究是煤化學(xué)研究領(lǐng)域的主要內(nèi)容溶脹行為的研究是煤結(jié)構(gòu)研究的重要方法。煤溶之一,是煤利用與煤加工方法開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以脹后,結(jié)構(gòu)發(fā)生變化從而改變了煤分子反應(yīng)性能。來(lái)煤結(jié)構(gòu)的研究沒(méi)有形成系統(tǒng)的理論體系但它對(duì)本文主要從煤溶脹的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理出發(fā),研煤反應(yīng)機(jī)理、煤液化等方面的研究有促進(jìn)作用。煤究溶脹過(guò)程中動(dòng)力學(xué)的影響因素。收稿日期:2013-08-22責(zé)任編輯:宮在芹基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21076137);山西省回國(guó)留學(xué)人員基金(2012中國(guó)煤化工帶頭人資助項(xiàng)目(TYAL201)作者簡(jiǎn)介:張曉娟(198-),女,山西忻州人,碩士研究生,主要從事低階煤分子結(jié)構(gòu)的磯HHCNMH。妞訊作者:申峻。引用格式:張晚娟,盛清濤,申唆等煤溶脹動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的研究[門(mén)潔凈煤技術(shù),2013,19(5)7-831,91張曉娟等:煤溶脹動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的研究煤炭燃燒滾論1溶脹機(jī)理樣中存在5種不同締合類(lèi)型的羥基,且它們的熱穩(wěn)定性順序?yàn)?OH…醚氧>OH自締合≈環(huán)狀四聚體溶脹是高分子物理中的概念,它描述了交聯(lián)聚OH>OH…N>OH…。合物在溶劑中不溶解而溶脹的現(xiàn)象。近幾年,煤結(jié)構(gòu)的研究對(duì)這一概念及其相應(yīng)的研究方法多有借3溶脹熱力學(xué)鑒。這對(duì)煤分子間作用力及溶劑間作用力的研究聚合物的溶脹理論早有報(bào)道,煤與聚合物具有起到推動(dòng)作用相似之處。在煤溶脹體系中,吉布斯自由能的變煤溶脹是基于煤的兩相結(jié)構(gòu)模型而建立的一化受兩方面因素的影響”:一方面是煤分子網(wǎng)狀結(jié)種用于研究煤分子結(jié)構(gòu)的方法。其作用機(jī)理是在構(gòu)黏彈性變化的影響;另一方面是煤與溶劑混合后親電、親核試劑的作用下,打破煤分子中網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)自由能變化的影響。因此,該體系中,吉布斯自由與小分子相間的氫鍵,脫除分子內(nèi)氫鍵的束縛,使能的變化(△G≤0)可表示為煤中較弱的非共價(jià)鍵斷裂,降低了煤結(jié)構(gòu)的交聯(lián)密△G=△Gm+△Ga度,使交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)充分伸展,從而使煤的體積增當(dāng)煤溶脹達(dá)到平衡時(shí),體系的吉布斯自由能存大。與此同時(shí),溶劑脫除過(guò)程中煤內(nèi)部大分子結(jié)構(gòu)在最小值。在溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),平衡溶脹體系中發(fā)生重排,溶脹煤的自由能降低2。有如下關(guān)系式:0△Oa△G0△G2煤中非共鍵作用力——?dú)滏I般認(rèn)為,煤具有復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它由氫化公式(2)直觀地從熱力學(xué)角度將影響煤溶脹平芳香核和縮聚芳香核這2個(gè)大分子結(jié)構(gòu)單元組成,衡的2個(gè)過(guò)程區(qū)分開(kāi)來(lái)。通?？梢岳没旌霞妓乖摯蠓肿拥慕宦?lián)鍵包括共價(jià)鍵和非共價(jià)鍵。其中自由能的變化間接描述溶脹后煤大分子彈性性質(zhì)共價(jià)鍵主要是乙基、甲基及其他醚鍵;非共價(jià)鍵主的變化要是離子力、電荷轉(zhuǎn)移力、范德華力、氫鍵、丌-丌相由于煤是具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子,因此在溶脹互作用力。明確地將共價(jià)鍵與-m相互作用力分過(guò)程中煤與溶劑作用后混合焓的變化值是指煤分離開(kāi)比較困難,但氫鍵與其他相互作用力的分離已子內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解的焓變、溶劑分子間的作用變及經(jīng)實(shí)現(xiàn)。氫鍵在煤結(jié)構(gòu)及溶脹過(guò)程中發(fā)揮了重要煤與溶劑分子形成新鍵的焓變這三者的和。通常作用溶脹過(guò)程是吸熱的”,固混合焓變值是正值。由于氫鍵是構(gòu)成煤大分子的主要非共價(jià)鍵,而羥基分子的排列總是趨于混亂,因此△S。是增加的,即是形成氫鍵的主要官能團(tuán),它與不同的氫鍵受體形=>0。根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)公式:△Cm=△H-x成不同類(lèi)型的氫鍵。 Larsen'研究發(fā)現(xiàn),以氫鍵為T(mén)△Sam9,可知混合吉布斯自由能為負(fù)值。在非特代表的非共價(jià)鍵作用力是共價(jià)鍵交聯(lián)力的4倍,且殊溶劑的溶脹反應(yīng)理論中,達(dá)到動(dòng)力學(xué)平衡時(shí),欲煙煤的脆性及類(lèi)似巖石的性質(zhì)均與煤中的氫鍵息使彈性自由能的改變?yōu)檎?yīng)則混合自由能的改息相關(guān)。通常認(rèn)為,煤中存在6種類(lèi)型的氫鍵變必定發(fā)生負(fù)偏移。事實(shí)上,混合熵的變化是推進(jìn)如:0H…m,OH…N,OH…OH,OH…醚氧、COOH…煤溶脹進(jìn)程的關(guān)鍵因素。COOH及環(huán)狀氫鍵,它們均屬弱氫鍵作用。對(duì)于高階煤隨著煤化程度的增加,煤中芳香片層的芳香4溶脹動(dòng)力學(xué)度增大,芳香環(huán)平面上的電子云與羥基通過(guò)電荷轉(zhuǎn)4.1溶脹動(dòng)力學(xué)研究方法移的方式發(fā)生相互作用,形成了OH…T類(lèi)型的氫與高聚物相似,煤的溶脹過(guò)程可分為3個(gè)階鍵。有學(xué)者采用真空紅外光譜對(duì)兗州4種煤進(jìn)行研段,從溶脹開(kāi)始到溶脹平衡的過(guò)程稱(chēng)為溶脹動(dòng)力究6,但未能觀察到OH…醚氧類(lèi)型的氫鍵締合,這學(xué)過(guò)程。在一定程度上,它反映了煤交聯(lián)聚合物分可能是由于空間位阻阻礙了羥基與醚氧間形成氫子鏈段運(yùn)動(dòng)的能力鍵。陳茺等采用真空紅外光譜技術(shù)分別對(duì)4個(gè)對(duì)于溶聯(lián)動(dòng)十學(xué)的研容,通常采用 Suuberg不同煤樣及其溶劑抽提產(chǎn)物中形成氫鍵的羥基的等0的方中國(guó)煤化工不同締合類(lèi)型進(jìn)行研究,并利用原位熱解紅外技術(shù)CNMHG=-=KtM。q。-1(3)對(duì)這些氫鍵的熱穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定。發(fā)現(xiàn):在這些煤《潔凈煤技術(shù)》2013年第19卷第5期煤炭燃燒核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心式中,K為與溶脹速率有關(guān)的常數(shù);M為溶劑的吸收劑分子體積的增大而減小。量,g;M。為溶脹平衡時(shí)溶劑的吸收量,g;n為溶脹溶脹過(guò)程中,表觀活化能的大小不僅與溶劑分過(guò)程性質(zhì)的數(shù)單位與n有關(guān),K;q為溶脹度;q。子的空間屬性有關(guān),還受溶劑分子形狀的影響。為平衡溶脹度;為試驗(yàn)溫度,KOake等觀測(cè)到NMP分子的形狀為三角形,而對(duì)式(3)兩邊取自然對(duì)數(shù)值得到式(4)EDA分子的形狀接近于圓柱形,且EDA分子的尺n[(q-1)/(q=-1)]=lnk+nlnt(4)寸小于NMP分子。這2種因素決定了EDA分子更由hn[(q-1)/q∞-1)]對(duì)ln作圖,n值可由直易滲人煤分子結(jié)構(gòu)發(fā)生溶脹作用。線(xiàn)斜率得到。2)溶劑堿性的影響4.2溶脹動(dòng)力學(xué)研究機(jī)理溶劑的堿性反映了溶劑的供氫能力。Hall等23溶脹動(dòng)力學(xué)研究決定煤網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對(duì)溶劑的吸研究發(fā)現(xiàn)煤的溶脹度與溶劑pKb間有一定相關(guān)性。收機(jī)理,同時(shí)有助于研究煤大分子與溶劑的相互作當(dāng)不考慮溶劑的空間效應(yīng)時(shí),隨著溶劑堿性的增用。擴(kuò)散指數(shù)n反映了煤在溶劑中的擴(kuò)散機(jī)理及溶大,煤溶脹度增大,氫鍵與溶劑的反應(yīng)性增強(qiáng)。脹過(guò)程的本質(zhì)-2。通常溶劑吸收可通過(guò) FickiaNdaj等研究了煤階為502的原煤和吡啶抽擴(kuò)散、異常擴(kuò)散、Case-Ⅱ擴(kuò)散和超Case-Ⅱ擴(kuò)散實(shí)余煤的溶脹動(dòng)力學(xué)過(guò)程。研究表明:原煤、抽余煤分現(xiàn)。 Fickian擴(kuò)散是由煤顆粒內(nèi)外的濃度梯度引起別與具有相同空間效應(yīng)卻有不同堿性的吡啶、2-氯的,該擴(kuò)散受黏彈性壓力等因素影響;而Case擴(kuò)散吡啶和2-氟吡啶作用,2種煤最初10%的溶脹均遵是由溶劑分子疏松程度控制的。循一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。隨著溶劑堿性的增加,原煤的已有文獻(xiàn)利用溶脹技術(shù)研究了溶劑向煤中擴(kuò)溶脹速率常數(shù)和表觀活化能均增大。但吡啶抽余散的動(dòng)力學(xué),19。這些研究表明,溶脹過(guò)程的本煤溶脹度和動(dòng)力學(xué)參數(shù)并無(wú)明顯變化。這可能是質(zhì)是松弛控制與 Fickian擴(kuò)散控制間的相互轉(zhuǎn)化。由原煤和吡啶抽余煤網(wǎng)狀大分子間的結(jié)構(gòu)差異引Milligan等分別研究了原煤、原煤顯微組分、殘余起的。因此溶劑的堿性對(duì)煤溶脹度和擴(kuò)散機(jī)理有煤及殘余煤顯微組分在吡啶中的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。發(fā)重要影響?，F(xiàn)原煤及其顯微組分的溶脹是異常擴(kuò)散或 Fickian3)溶劑抽提的影響擴(kuò)散,而殘余煤及其顯微組分機(jī)理傾向于松弛控Larsen等運(yùn)用溶脹技術(shù)研究了煤的網(wǎng)狀結(jié)制。 Daniel等2利用正交顯微圖像分析法評(píng)估了構(gòu),發(fā)現(xiàn)用吡啶抽提處理后的煤的溶脹度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單煤粒子的溶脹行為,發(fā)現(xiàn)盡管該過(guò)程主要遵循未經(jīng)處理的原煤,且吡啶抽提處理后的煤的表觀活Case-Ⅱ擴(kuò)散與超Case-Ⅱ擴(kuò)散,但仍有少量 Fickian化能呈下降趨勢(shì)。這主要是由于吡啶在抽提過(guò)程和異常擴(kuò)散存在于這2種煤中。中破壞了煤中氫鍵。但是Oake等也同樣研究4.3溶脹動(dòng)力學(xué)的影響因素了褐煤和吡啶抽提處理后的褐煤的溶脹及其動(dòng)力4.3.1溶劑性質(zhì)的影響學(xué)過(guò)程。結(jié)果顯示抽提后的煤在吡啶中的溶脹速1)溶劑空間效應(yīng)的影響。溶劑分子大小對(duì)于率明顯增大,但表觀活化能并未發(fā)生變化,且抽提溶脹度的改變、溶脹動(dòng)力學(xué)的研究及煤結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程影響了n值,進(jìn)而改變了溶脹機(jī)理。這2種結(jié)有重要影響,但是它并不改變?nèi)軇┑臄U(kuò)散機(jī)理。果嚴(yán)重不符,可能是由于對(duì)吡啶抽提處理后的煤樣Brenner2發(fā)現(xiàn)胺分子與煤網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)溶脹作用燥處理方法不同造成的。因?yàn)榛罨軌局饕负竺悍肿咏?jīng)歷了由玻璃態(tài)向橡膠態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。破壞煤中電子受體-供體間作用力所需要的能量這主要是由于胺破壞了煤結(jié)構(gòu)間的氫鍵。Ndai僅僅通過(guò)抽提并不能改變活化能壘,也不能使煤達(dá)等研究表明:在20~70℃的溫度范圍內(nèi),高揮發(fā)到最小能量的網(wǎng)狀穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。對(duì)抽提后的煤干燥性煙煤和直鏈胺類(lèi)的溶脹體系中,溶脹度隨著溶劑條件越嚴(yán)格煤結(jié)構(gòu)越松弛,越接近抽提前原煤的分子體積的增大而增加,但當(dāng)溶劑分子的體積達(dá)到結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)中才會(huì)仍然存在受體-供體間作用力定臨界值后溶脹度反而下降,且溶脹速率常數(shù)隨2種結(jié)果表明抽提煤的干燥過(guò)程對(duì)動(dòng)力學(xué)研究起著溶劑分子體積的增大而減小。這是由于溶劑與煤至關(guān)重要的作用相互作用時(shí),氫鍵斷裂,交聯(lián)密度降低,使溶劑分子4)混合溶中國(guó)煤化工更易進(jìn)入煤的微孔結(jié)構(gòu),煤內(nèi)部分子鏈重新定向排Daniel等CNMHG但不同煤質(zhì)列,在這個(gè)過(guò)程中表觀活化能和活化能能壘均隨溶組分的2種煤在溶劑NMP及混合溶劑CS2/NMP中張曉娟等:煤溶脹動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的研究煤炭酤燒的溶脹過(guò)程,發(fā)現(xiàn)2種煤在混合溶劑中的溶脹率大溫度過(guò)高會(huì)破壞煤分子結(jié)構(gòu)。于在單一溶劑中。 Lei chen等3也發(fā)現(xiàn)了相同的4.3.4煤的熱處理的影響結(jié)果。這是因?yàn)樵诨旌象w系中CS2起催化作用,降王知彩等對(duì)比了水熱處理前后神華煤的溶低了活化能壘,從而加快了溶脹速率。 Pande等2)脹過(guò)程,發(fā)現(xiàn)水熱處理煤的溶脹度降低,這可能是研究了同一煤種分別在單一溶劑NMP,EDN及體積由于較高溫度下水熱處理煤會(huì)向煤結(jié)構(gòu)中引入比為1:1的NMP/EDN混合溶劑中的溶脹。發(fā)現(xiàn)煤定量的羥基,使煤中產(chǎn)生新的非共價(jià)鍵作用。當(dāng)溫在混合溶劑中的溶脹率遠(yuǎn)大于在單一溶劑中,即煤度上升至300℃或更高時(shí),煤將發(fā)生熱分解且溶脹內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)在混合溶劑中更易發(fā)生改變。在這3過(guò)程急劇減緩,溶脹度急劇下降。這主要是因?yàn)楦叻N溶脹體系中,擴(kuò)散指數(shù)n值都較小,從某種程度上溫?zé)崽幚頃r(shí)熱解自由基復(fù)合作用使分子間產(chǎn)生了反映了溶脹動(dòng)力學(xué)遵循 Fickian擴(kuò)散。從n值的大新的共價(jià)交聯(lián)鍵。小可以看出,煤結(jié)構(gòu)由玻璃態(tài)向橡膠態(tài)快速轉(zhuǎn)換,4.3.5煤粉粒度的影響在煤粒子中形成濃度梯度,這種松散的分子結(jié)構(gòu)有盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)煤粒徑越小,擴(kuò)散機(jī)理越接近利于溶劑向煤中滲透。在煤與混合溶劑NMP/ EDN Fickian擴(kuò)散2),但研究表明粒徑為150-600pm的的溶脹體系中溶劑NMP使體系形成一定的濃度梯煤顆粒對(duì)動(dòng)力學(xué)并無(wú)影響。這可能是因?yàn)槿苊泟?dòng)度,減小了EDN的活化能能壘,利于溶脹的進(jìn)行。力學(xué)受煤粒分散的影響,且大孔徑更易于溶劑向煤煤在該混合溶劑中的表觀活化能高于在任何一種粒子內(nèi)轉(zhuǎn)移1。單一溶劑NMP或EDN中的表觀活化能,這是因?yàn)樾艹驳妊芯苛嗽跍囟葹?0℃,煤漿質(zhì)量混合溶劑具有更強(qiáng)的能力來(lái)破壞更強(qiáng)的非共價(jià)鍵分?jǐn)?shù)為20%的不同粒度依蘭煤在3種不同溶劑中作用力,從而使溶脹體系具有更高的溶脹度和表觀的溶脹度。研究發(fā)現(xiàn),溶脹度隨著煤粉粒度的增活化能。加而略微減小。Oake等研究了吡啶與粒徑為4.3.2煤階的影響150~600μm褐煤的作用,結(jié)果表明該尺寸范圍的煤中共價(jià)交聯(lián)鍵及官能團(tuán)的變化在很大程度煤粒對(duì)動(dòng)力學(xué)和最終溶脹度均無(wú)影響。這主要是上影響了溶脹度大小,而煤中這些參數(shù)均與煤階有因?yàn)槊毫３叽鐚?duì)溶脹的影響取決于煤粒分散的特密切聯(lián)系。煤階不同所含的煤分子間作用力強(qiáng)度性長(zhǎng)度而不是實(shí)際粒子的大小。該特性長(zhǎng)度指煤和類(lèi)型就不同,在溶劑中的吸附性能和溶脹行為也中小粒子進(jìn)入大粒子的孔隙結(jié)構(gòu)中時(shí),這些孔隙間不同∞。有研究表明對(duì)于低階煤,遵循松弛控制機(jī)的距離理。Ndaj等研究了5種不同煤階(501-4.3.6氧化的影響902)的煤與吡啶作用的溶脹過(guò)程。結(jié)果顯示這些有學(xué)者在溫度為200℃的條件下,對(duì)煤階為煤的溶脹度幾乎沒(méi)有改變,但表觀活化能隨煤階的204~902的4種英國(guó)煤進(jìn)行氧化,結(jié)果表明:氧化增加而增大,主要是由于在溶脹過(guò)程中,吡啶破壞后的煤具有很高的溶脹率,說(shuō)明煤中共價(jià)交聯(lián)密度了氫鍵,導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)的改變。下降。氧化后的煤不同于原煤,原煤的溶脹動(dòng)力學(xué)4.3.3溫度的影響遵循 Fickian擴(kuò)散或松弛控制,但通過(guò)光學(xué)顯微鏡看室溫下,煤溶脹遵循Case-Ⅱ速率定律,這是松到,氧化后的煤中同時(shí)存在這2種動(dòng)力學(xué)機(jī)理。另弛控制機(jī)理的一種。隨著溫度的升髙,向 Fickian擴(kuò)外,紅外光譜顯示氧化能降低脂肪族與芳香環(huán)的比散控制轉(zhuǎn)變(。溫度對(duì)煤溶脹速率的影響較大,所例,增加羥基芳香環(huán)含量煤中羰基官能度,破壞煤以提高溫度有利于溶脹的進(jìn)行。中的交聯(lián)鍵。常鴻雁等研究了不同溫度下新莊煤神華煤5溶脹煤性質(zhì)的變化在溶劑中的溶脹。研究發(fā)現(xiàn):升高溫度有利于煤樣達(dá)到溶脹平衡。章結(jié)兵等研究表明神府煤在5.1溶脹技術(shù)對(duì)煤結(jié)構(gòu)的影響20~60℃時(shí)溶脹度變化不是很大,但是當(dāng)溫度進(jìn)利用掃描電鏡對(duì)溶脹前后的勝利煤進(jìn)行表征13步升高時(shí)溶脹度相應(yīng)提高溫度變?yōu)?0℃時(shí)神府發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)RFC和斗溶脂和從理后的煤樣的平均煤的溶脹度達(dá)到最大值,當(dāng)溫度進(jìn)一步升高,溶脹孔徑較原煤中國(guó)煤化工柱形孔徑增多度又呈下降趨勢(shì)。這主要是因?yàn)闇囟鹊纳呒涌烨蛐慰讖娇?CNMHG加的幅度隨溫了溶劑與煤中非共價(jià)鍵的作用,使溶脹度增大,而度的升高而增大,比表面積較原煤有所減小,利于《潔凈煤技術(shù)》2013年第19卷第5期煤炭燃燒中國(guó)科技核心期刊礦業(yè)類(lèi)核心期刊傳質(zhì)過(guò)程的進(jìn)行。[8]章結(jié)兵,葛嶺梅,周安寧.神府煤溶脹特性研究[J].煤5.2溶脹對(duì)液化的影響炭轉(zhuǎn)化,2006,29(2):1-3溶脹是煤的一種重要的預(yù)處理手段。煤在溶[9] Suuberg E M, Otake Y, Langner M J.Coa脹的預(yù)處理過(guò)程中受到溶劑極性、供氫能力等因素macromolecular network structure analysis solventswelling thermodynamics and its implications[ J ].Energy的影響,物理結(jié)構(gòu)甚至一些化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了明顯變and Fuels,1994,8:1247-1262化,如煤內(nèi)部流動(dòng)相發(fā)生溶解和再分布。流動(dòng)相是[10] Otake y, Suuberg E m. Temperature dependence of煤中的富氫部分,流動(dòng)相有利于煤分子自身供氫能solvent swelling and diffusion processes in coals [J]力的提高。Energy and Fuels, 1997, 11(6): 1155-1164溶脹煤的液化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛑苯臃从橙苊浱幚砗骩1 Hall PJ, Thomas K m, Marsh H. The relation betweencoal macromolecular structure and solvent diffusion的煤在加氫液化方面的性能2。有學(xué)者研究了原mechanisms[ J]. Fuel, 1992, 71(11): 1271-1275煤、甲苯溶脹煤以及吡啶溶脹煤的直接加氫液化性[12] Pande s, Sharma D K. Studies of kinetics of diffusion of能。發(fā)現(xiàn)溶脹處理改變了煤內(nèi)部大分子結(jié)構(gòu),降低NMP, EDA and NMP+ EDA mixed solvent system in了骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的締合度,擴(kuò)張了骨架結(jié)構(gòu)空間,chinakuri coal by solvent swelling techniques [J I更易與供氫溶劑接觸,減少了液化過(guò)程中逆反應(yīng)的Energy Fuels,2001,15(5):1063-1068發(fā)生,使煤加氫液化反應(yīng)的條件得以改善。[13] Ndaji F E, Thomas K M Effect of solvent basicity on thekinetics of solvent swelling of coal [J]. Fuel, 1993, 726結(jié)語(yǔ)[14F Esolvent steric煤中相當(dāng)多的部分是以非共價(jià)鍵結(jié)合的。溶properties on the equilibrium swelling and kinetics of脹利用高分子物理學(xué)研究法與煤炭化學(xué)研究法相solvent swelling of coal [J]. Fuel, 1995, 74(6):842結(jié)合,加強(qiáng)了對(duì)煤的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的進(jìn)一步了解。將熱力學(xué)平衡理論與動(dòng)力學(xué)理論結(jié)合用于研究煤大[15] Ndaji F E, Thomas K M. The kinetics of coal solventswelling using pyridine as solvent[J]. Fuel, 1993, 72分子交聯(lián)結(jié)構(gòu)的溶脹過(guò)程,加深了對(duì)煤溶脹本質(zhì)的(11):1525-1530.認(rèn)識(shí),為煤科學(xué)與煤工業(yè)應(yīng)用提供了一定的理論[16] Otake y, Suuberg e m. Determination of the kinetics of基礎(chǔ)diffusion in coals by solvent swelling techniques [J]Fuel,1989,68(12):1609-1612參考文獻(xiàn)[17] Otake Y, Suuberg E M. Temperature dependence ofsolvent swelling and diffusion process in coals [J[1] Given P H, Marzec Anna. The concept of a mobile orEnergy Fuels,1997,11(6):1155-1164molecular phase within the macromolecular network of [18] Otake Y, Suuberg E M Solvent swelling rates of lowcoals[J].Fuel,1986,65(2):155-163rank coals and implications regarding their structure[2]劉勁松,馮杰,李凡,等.溶脹作用在煤結(jié)構(gòu)與熱解研[J].Fuel,1998,77(8):901-904.究中的應(yīng)用[J].煤炭轉(zhuǎn)化,1998,21(2):1-6[ 19] Ritger P L, Peppas N A. Transport of penetrants in the[3 Larsen J W, Green T K, Kovac J. The nature of the mac-macromolecular structure of coals [ J]. Fuel, 1987, 66romolecular network structure of bituminous coals[ J].J(6):1379-1388Org.Chem.,1985,50(24):4729-473[20] Milligan J B, Thomas K M, Crelling J C Solvent swelling[4 Tian Y J, Zhang Y L, Wang B J, et al.Coal-derivedof maceral concentrates[ J]. Energy Fuels, 1997,11Carbon Nanotubes by Thermal Plasma Jet[ J]. 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Microscopic in-situ studies of the solven[6]梁美生,李春虎,謝克昌,等鐵酸鋅高溫煤氣脫硫劑induced swelling of thin sections of coal J].Fuel的還原行為的氣氛效應(yīng)及助劑的影響[C]//第九屆1984,63:13化學(xué)工藝年會(huì)論文集北京:中國(guó)石化出版社,2005:[23] Hall P中國(guó)煤化工 rent induced785-791CNMHGstructure[J[7]陳茺,許學(xué)敏,高晉生煤中氫鍵類(lèi)型的研究[J].燃料Fuel,1988,67(6):863-866化學(xué)學(xué)報(bào),1998,26(2):140-144(下轉(zhuǎn)第91頁(yè))張曉娟等:煤溶脹動(dòng)力學(xué)與熱力學(xué)的研究節(jié)能減排中國(guó)科技核心期刊礦業(yè)類(lèi)核材料及其厚度確定時(shí),應(yīng)考慮保溫、隔熱要求。當(dāng)采用輕型結(jié)構(gòu)時(shí)按照保溫、隔熱的要求確定保溫參考文獻(xiàn):材料的厚度;建筑設(shè)計(jì)中凡涉及節(jié)能、合理利用能[1]張軍,趙夢(mèng)生謝橋煤礦新建選煤廠的設(shè)計(jì)特色[門(mén)源保溫、防熱有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題,均進(jìn)行綜合考慮潔凈煤技術(shù),2013,19(2):19-2協(xié)調(diào)處理[2]任玉東園子溝礦井及選煤廠場(chǎng)址選擇及總平面設(shè)計(jì)淺析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2013(25):1416給排水系統(tǒng)節(jié)能措施[3]黃健華.斜溝煤礦選煤廠設(shè)計(jì)特色及新技術(shù)應(yīng)用[J山西焦煤科技,2013(S1):3-4給水管管材采用內(nèi)壁光滑的內(nèi)外涂塑埋地鋼[4]李以峰.富城礦業(yè)選煤廠工藝設(shè)計(jì)分析[J].選煤技管,選用合理的經(jīng)濟(jì)流速,減少管道的水頭損失;選術(shù),2013(3):62-65用低阻力閥門(mén),在循環(huán)水系統(tǒng)中采取防結(jié)圬措施,[5]苑忠明特大型選煤廠工藝設(shè)計(jì)探討[].煤炭加工與以減少管道局部水頭損失,相應(yīng)可減少水泵供水壓綜合利用,2011(2):16-21力,降低供水能耗;選用高效率低能耗的水泵產(chǎn)品,[6]李昌普,李建業(yè),樊海龍.節(jié)能降耗措施在馬脊梁選煤同時(shí)工況點(diǎn)應(yīng)在水泵性能曲線(xiàn)的高效區(qū);浴室對(duì)熱廠的運(yùn)用[J].潔凈煤技術(shù),2012,18(4):101-102.水管道系統(tǒng)進(jìn)行保溫,采用高效能保溫材料,減少[7]吳勝響水礦選煤廠開(kāi)展節(jié)能減排的揩施[J]煤質(zhì)技熱量損失;使用節(jié)水型衛(wèi)生器具,除節(jié)水效果好外,術(shù),2009(4):58-59節(jié)能效果也比較顯著。目前使用節(jié)水型器具主要[8]任建國(guó).西銘礦選煤廠的工藝特點(diǎn)及設(shè)備選型的優(yōu)化有:減少馬桶沖洗水量,全部使用沖水量≤6L的馬設(shè)計(jì)[J.煤炭加工與綜合利用,2008(6):27-30桶且采用兩擋沖洗閥門(mén),辦公樓可節(jié)水27%。廚[9]關(guān)麗敏李秀文選煤廠供配電節(jié)能降耗措施綜述[].河南科技,2011(16):61.房、沐浴、洗滌盆、沐浴水嘴和盥洗室的面盆龍頭若[10]李常武談選煤廠供配電系統(tǒng)的節(jié)能降耗[J價(jià)值采用充氣水嘴,可節(jié)水且不減小水柱的直徑,充氣工程,2011(12)率一般在15%左右,即節(jié)水率在15%左右。[1]余志福,周波.金雞巖選煤廠膠帶輸送機(jī)走廊照明系7結(jié)語(yǔ)統(tǒng)節(jié)能改造[J].煤炭加工與綜合利用,2010(5):21選煤廠在自身能源生產(chǎn)過(guò)程中主要消耗電力、[12]王運(yùn)鋒喬紅斌王秋生選煤廠產(chǎn)品倉(cāng)采暖設(shè)計(jì)改水等各種形式的能源,單位產(chǎn)煤量的能源消耗量直進(jìn)與節(jié)能效果技術(shù)分析[J.煤炭工程,2009(9):19接影響煤炭生產(chǎn)的成本和經(jīng)濟(jì)效益,通過(guò)實(shí)施節(jié)能管理措施或技術(shù)改造方式降低煤炭生產(chǎn)過(guò)程的能13]王秋生輸煤棧橋節(jié)能技術(shù)[J.山西煤炭,2010(8):82-83耗,提高企業(yè)能源利用率是選煤廠節(jié)能的最終目[14]鄭高超,王舉龍,張卿.察哈素選煤廠節(jié)能減排措施的。選煤廠在總圖、工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、供電系[J].潔凈煤技術(shù),2012,18(6):103-1統(tǒng)、地面建筑、給排水系統(tǒng)等方面的節(jié)能措施合理、[15]孫銀輝,肖志敏選煤廠節(jié)能減排措施[J煤炭加工可行,有效節(jié)約了能源。與綜合利用,2012(4):65-6(上接第81頁(yè)[28]常鴻雁,張德祥韓文煜,等.不同溫度下煤在溶劑中[24] Daniel V N, Phillip M H. 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