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提氦技术研究进展

现代化工 2024年

作者：丁宇黄河新疆大学煤炭清洁转化与化工过程自治区重点实验室中油(新疆)石油工程有限公司

氦（He）作为高科技稀有气体是一种重要的战略物质，我国是氦贫乏国家，其资源战略意义日趋突出。阐述了世界氦资源分布、我国氦资源利用和提氦技术现状，详细介绍了天然气提氦技术中的吸收法、吸附法、水合物法、膜分离法、低温法和联... 详细信息

氦（He）作为高科技稀有气体是一种重要的战略物质，我国是氦贫乏国家，其资源战略意义日趋突出。阐述了世界氦资源分布、我国氦资源利用和提氦技术现状，详细介绍了天然气提氦技术中的吸收法、吸附法、水合物法、膜分离法、低温法和联合法等，并指出这些方法的优缺点和应用水平，为今后提氦技术发展提供参考。

关键词：氦天然气提氦提氦技术氦资源分布

准东高铁煤中伴生矿物对水煤浆成浆性能的影响

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洁净煤技术 2024年

作者：刘啸天王珊文蓉蓉许燕凤高昊阳魏博省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室新疆大学新疆煤炭清洁转化与化工过程自治区重点实验室新疆大学化工学院

以准东黑山矿区将军庙二矿的准东高铁煤为原料煤，考察煤中伴生矿物对水煤浆性能的影响。采用煤炭浮沉分离方法获得矿物含量不同的煤样，并对不同煤样进行成浆性的影响评价。通过能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光仪(XRF)确定... 详细信息

以准东黑山矿区将军庙二矿的准东高铁煤为原料煤，考察煤中伴生矿物对水煤浆性能的影响。采用煤炭浮沉分离方法获得矿物含量不同的煤样，并对不同煤样进行成浆性的影响评价。通过能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和X射线荧光仪(XRF)确定煤样中元素含量及矿物组成。最后利用SPSS软件计算不同矿物元素含量与成浆性能的相关性。结果表明，准东高铁煤的密度集中在1.40～1.50 g/cm3，黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石的含量随着煤样密度的增大而增加，并且与成浆黏度和稳定性均负相关；密度＞1.50 g/cm3的煤样中伴生矿物含量高，其成浆黏度降低至320 mPa·s，析水率高达9.09%；煤中伴生的Na、Mg和Ca元素分布相对均匀，与成浆性能无明显相关性；而黄铁矿、硫酸铁、高岭土和石英石含量越高，水煤浆黏度、稳定性下降趋势越显著。

关键词：准东高铁煤浮沉分离煤样物性分析水煤浆性能相关性分析

煤化工水处理污泥对准东次烟煤热解和燃烧及气化性能的影响

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煤炭转化 2024年第4期47卷 89-103页

作者：刘竞杰马亚亚张书培杨晓勤莫文龙任铁真魏贤勇樊星省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室煤炭清洁转化与化工过程新疆维吾尔自治区重点实验室新疆大学化工学院乌鲁木齐830046 新疆宜化化工有限公司新疆昌吉831700 煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室中国矿业大学化工学院江苏徐州221116 山东科技大学化学与生物工程学院山东青岛266590

解析煤化工水处理污泥(YS)的组成结构、微观形貌及官能团种类,探究不同实验气氛下其对准东次烟煤(ZSBC)热反应性能的影响,对于合理处置煤化工水处理污泥并实现其资源化利用具有较大现实意义。以ZSBC、YS和Y_(1)Z_(9)(YS与ZSBC按质量比为... 详细信息

解析煤化工水处理污泥(YS)的组成结构、微观形貌及官能团种类,探究不同实验气氛下其对准东次烟煤(ZSBC)热反应性能的影响,对于合理处置煤化工水处理污泥并实现其资源化利用具有较大现实意义。以ZSBC、YS和Y_(1)Z_(9)(YS与ZSBC按质量比为1∶9混合得到的样品)为研究对象,通过改变热量实验的气体氛围,研究不同反应气氛下YS对ZSBC热反应性能的影响。结果表明:ZSBC较YS富含固定碳和挥发分,而YS中的灰分含量较高且主要组成为含P,Ca和Fe等元素的化合物;YS的官能团种类较ZSBC的官能团种类更加丰富,且YS中主要为脂肪族化合物,而ZSBC中含有大量的芳香族化合物;惰性气氛下,YS的掺杂可以降低快速热解阶段(405℃~485℃)ZSBC活化能并增加指前因子,加快了Y_(1)Z_(9)在405℃~485℃温度段的反应进程;在氧化性气氛下,YS的掺杂可使ZSBC的着火点从475℃下降到443℃,综合燃烧特性指数(S)、燃烧稳定性指数(D)以及燃烧特性因子(A_(c))都得到增加;YS的掺杂可以降低380℃~550℃温度段ZSBC活化能并增加指前因子,促进Y_(1)Z_(9)在此温度段的燃烧反应;在二氧化碳气氛下,Y_(1)Z_(9)的平均初始反应性指数(R_(i))、反应性指数(R_(f))和平均终止反应指数(R_(s))均低于ZSBC的相应参数,表明YS的掺杂会延缓ZSBC的气化反应进程。

关键词：水处理污泥准东次烟煤热解燃烧 Coats-Redfern模型

五彩湾次烟煤醇解可溶物的组成特征与不溶物的快速热解产物分布

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化工进展 2024年第5期43卷 2449-2462页

作者：焦锟鹏赵子涛犹成裔莫文龙郭凤娇杨晓勤张书培郭佳魏贤勇樊星 AKRAM Naeem 新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室煤炭清洁转化与化工过程新疆维吾尔自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830046 新疆宜化化工有限公司新疆昌吉831700 新疆能源(集团)有限公司新疆乌鲁木齐830000 中国矿业大学煤炭加工与高效利用教育部重点实验室江苏徐州221116 山东科技大学化学与生物工程学院山东青岛266590 明哈吉大学拉合尔分校化工学院巴基斯坦旁遮普拉合尔54000

以异丙醇为溶剂在300℃对五彩湾次烟煤(WSBC)进行醇解,得到可溶物(SP)与不溶物(ISP)。GC/MS分析表明,SP中芳烃含量占比最大,质量分数为27.9%;其次是酚类化合物,说明含苯环的化合物在异丙醇醇解时更容易被提取。红外光谱表明,在脂肪族和... 详细信息

以异丙醇为溶剂在300℃对五彩湾次烟煤(WSBC)进行醇解,得到可溶物(SP)与不溶物(ISP)。GC/MS分析表明,SP中芳烃含量占比最大,质量分数为27.9%;其次是酚类化合物,说明含苯环的化合物在异丙醇醇解时更容易被提取。红外光谱表明,在脂肪族和芳香族区域ISP的吸收峰强度相对于原煤都有明显的升高,说明醇解过程破坏了煤的大分子结构,通过断键和醇解反应产生新的官能团。从TG-DTG曲线可以看出,原煤失重率比ISP大,两者在400~500℃温度段内出现的第二个失重速率峰,其中WSBC在450℃失重速率达到最大,而ISP最大失重速率所对应温度向右移动(480℃),两样品在第二个失重峰温度区间内的热解反应最为剧烈,归属于有机质的热裂解和大量挥发。Py-GC/MS结果表明,WSBC与ISP在450℃热解产物中可检测的化合物均以脂肪烃和含氧化合物为主,醇解使含氧化合物明显下降,但是对ISP中含氮类化合物脱除不明显。

关键词：次烟煤醇解组成与结构特征快速热解气相色谱/质谱

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俾路支褐煤有机结构特征及大分子模型构建

洁净煤技术 2024年第6期30卷 75-84页

作者：任媛莫文龙马亚亚郭佳魏贤勇 AKRAM Naeem 新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830046 新疆大学化工学院煤炭清洁转化与化工过程新疆维吾尔自治区重点实验室新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830046 新疆能源(集团)有限公司新疆吾尔自治区乌鲁木齐830000 中国矿业大学煤炭加工与高效利用教育部重点实验室江苏徐州221116 明哈吉大学拉合尔分校化工学院巴基斯坦旁遮普拉合尔54000

以巴基斯坦俾路支褐煤(BL)为研究对象,由元素分析得出BL化学式为C_(167)H_(130)O_(53)N_(2)S。经X射线光电子能谱(XPS)分析BL有机结构中氧、氮和硫元素存在形式。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究BL有机结构中主要官能团特征,-CH和-CH... 详细信息

以巴基斯坦俾路支褐煤(BL)为研究对象,由元素分析得出BL化学式为C_(167)H_(130)O_(53)N_(2)S。经X射线光电子能谱(XPS)分析BL有机结构中氧、氮和硫元素存在形式。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)研究BL有机结构中主要官能团特征,-CH和-CH^(2)为BL脂肪族结构中主要官能团。BL中苯环主要取代形式为三取代和四取代。运用核磁共振光谱(^(13)C-NMR)探究BL有机结构碳骨架结构。BL分子结构中,芳香桥碳与周碳之比X_(BP)为0.21,碳主要由芳香碳和脂肪碳2部分构成,其中脂肪碳质量分数53.23%,芳香碳占比41.93%。芳香结构以苯环和萘环为主,氧主要以羧基、羰基、醚氧和酚羟基形式存在,而氮主要以吡咯氮形式存在,硫主要为噻吩。建立BL二维分子结构模型,通过Materials Studio对其进行加氢饱和,构建BL分子模型三维立体结构,进一步优化所得分子模型,空间效果显著,得到能量最低的BL三维结构模型,发现范德华能是BL分子结构稳定的关键因素。通过计算得到的BL模型结构^(13)C NMR谱图与试验所测谱图基本一致,验证了所构建BL结构模型的合理性。

关键词：褐煤分子结构核磁共振碳谱红外光谱 X射线光电子能谱

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准东煤分步和直接化学链燃烧特性

洁净煤技术 2024年第6期30卷 16-26页

作者：亚力昆江·吐尔逊高志伟代正华钟梅靳立军李建刘洋魏博新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830017 新疆大学化工学院新疆煤炭清洁转化与化工过程重点实验室新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830017 大连理工大学化工学院辽宁大连116024

化学链燃烧作为高效的低碳排放燃烧技术,在提高燃料利用率和减少CO_(2)排放方面显示出其独特优势。采用Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)载氧体,利用两段式固定床反应器开展了准东煤直接和分步化学链燃烧试验,探究了载氧体反应前后理化特性。发... 详细信息

化学链燃烧作为高效的低碳排放燃烧技术,在提高燃料利用率和减少CO_(2)排放方面显示出其独特优势。采用Fe_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)载氧体,利用两段式固定床反应器开展了准东煤直接和分步化学链燃烧试验,探究了载氧体反应前后理化特性。发现准东煤热解挥发分化学链燃烧碳转化率和CO_(2)选择性随温度和载氧体与煤质量比(OC/C)增加而升高。OC/C和温度升高提高半焦化学链燃烧碳转化率,但降低CO_(2)选择性。相比煤直接化学链燃烧,在相同条件,分步化学链燃烧CO_(2)选择性大幅提高、碳转化率有所降低。反应温度800℃,分步化学链燃烧CO_(2)选择性达89.51%,相比直接化学链燃烧提升了29.18%。反应温度950℃,分步化学链燃烧碳转化率在60.40%,比直接化学链燃烧降低6.78%。与半焦反应后载氧体还原程度高于与煤热解挥发分反应后载氧体,半焦与载氧体的反应是煤化学链燃烧的限制因素之一。本研究为实现准东煤低碳清洁燃烧提供重要理论依据和技术支撑。

关键词：化学链燃烧载氧体煤热解挥发分半焦 CO_(2)选择性

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淖毛湖煤和棉秆共热解协同效应分析

洁净煤技术 2024年第6期30卷 85-94页

作者：胡孟启罗杰刘洋钟梅代正华靳立军亚力昆江·吐尔逊李建新疆大学化工学院省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830017 新疆大学化工学院新疆煤炭清洁转化与化工过程重点实验室新疆维吾尔自治区乌鲁木齐830017 大连理工大学化工学院精细化工国家重点实验室煤化工研究所辽宁大连116024

煤和生物质共热解过程中,填料方式会显著影响挥发分之间相互作用及产物分布。分析分隔放置(Case 1)、机械混合(Case 2)、煤在棉秆上层(Case 3)和煤在棉秆下层(Case 4)4种填料方式下淖毛湖煤(NMH)和棉秆(CS)共热解产物的分布、组成及性质... 详细信息

煤和生物质共热解过程中,填料方式会显著影响挥发分之间相互作用及产物分布。分析分隔放置(Case 1)、机械混合(Case 2)、煤在棉秆上层(Case 3)和煤在棉秆下层(Case 4)4种填料方式下淖毛湖煤(NMH)和棉秆(CS)共热解产物的分布、组成及性质,并结合分形理论研究共热解半焦的孔隙特征,探究共热解协同效应。结果表明,NMH和CS协同作用因填料方式不同而变化,填料方式对共热解产物分布及性质影响大。用Case 4方式时,共热解焦油产率最高,为15.94%,较理论计算值增加3.89%,正协同效应最显著。此时,CS热解产生的富氢组分及时与NMH热解挥发物发生交互作用,导致H_(2)、CH_(4)和C_(2)~C_(4)产量较理论值降低,共热解焦油产率增加。不同填料方式对共热解焦油中轻油馏分均产生负协同作用。含氧化合物相对含量减少可能是因为共热解过程促进脱氧反应(如脱羧和脱羰基化等),进一步生成脂肪烃,减少含氧官能团发生交联反应;在共热解中,·H自由基与活性含氧基团产生正协同作用,促使焦油中O、N、S原子向固体或气体产物转移。由半焦分形结果可知半焦分形维数D_(1)和D_(2)均在2~3间,说明半焦粗糙度和孔结构均满足分形结构基本特征。对于Case 3和Case 4方式,位于下层样品半焦的表面更粗糙。用Case 3方式所得CS-C孔隙更小;而Case 4方式所得NMH-C孔隙更不均匀,孔结构更复杂。

关键词：低阶煤棉秆填料方式共热解协同效应

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水回流法提取煤基碳点及其荧光性能应用研究

化工新型材料 2024年第S1期52卷 412-417页

作者：刘雅雯董付涛安迪娜·艾萨江韩荣冯剑任铁真省部共建碳基能源资源化学与利用国家重点实验室煤炭清洁转化与化工过程新疆维吾尔自治区重点实验室新疆大学化工学院乌鲁木齐830046 新疆轻工职业技术学院乌鲁木齐830021

通过水回流法从3种煤中提取出了煤基碳点,对水溶剂回流时间与用量进行了工艺优化,所制备碳点具有蓝色荧光特征,通过红外表征确认了煤基碳点表面具有O—H、C=O、C—H等官能团,通过时间分辨荧光光谱计算出煤基碳点的荧光寿命为2.2μs。同... 详细信息

通过水回流法从3种煤中提取出了煤基碳点,对水溶剂回流时间与用量进行了工艺优化,所制备碳点具有蓝色荧光特征,通过红外表征确认了煤基碳点表面具有O—H、C=O、C—H等官能团,通过时间分辨荧光光谱计算出煤基碳点的荧光寿命为2.2μs。同时探究了3种煤基碳点在离子检测中的实际应用,它们作为荧光探针在与Fe^(3+)或Cu ^(2+)结合时会发生荧光淬灭,并且反应迅速,其中CCD-W1对Fe^(3+)和Cu^(2+)的检出限最低,检出限分别为0.16μmol/L和0.10μmol/L。

关键词：煤炭水回流法碳点荧光探针 Fe^(3+)和Cu^(2+)检测

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提氦技术发展现状分析

现代化工 2024年第6期44卷 1-4,8页

作者：丁宇黄河中油(新疆)石油工程有限公司新疆乌鲁木齐830000 新疆大学煤炭清洁转化与化工过程自治区重点实验室新疆乌鲁木齐830017

氦(He)作为高科技稀有气体是一种重要的战略物质,我国是氦贫乏国家,其资源战略意义日趋突出。阐述了世界氦资源分布、我国氦资源利用和提氦技术现状,详细介绍了天然气提氦技术中的吸收法、吸附法、水合物法、膜分离法、低温法和联合法等... 详细信息

氦(He)作为高科技稀有气体是一种重要的战略物质,我国是氦贫乏国家,其资源战略意义日趋突出。阐述了世界氦资源分布、我国氦资源利用和提氦技术现状,详细介绍了天然气提氦技术中的吸收法、吸附法、水合物法、膜分离法、低温法和联合法等,并指出这些方法的优缺点和应用水平,为今后提氦技术发展提供参考。

关键词：氦天然气提氦提氦技术氦资源分布