煤炭直接液化溶劑作用

1、煤炭直接液化中溶劑的作用（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，江蘇，徐州，221008）摘要 著重討論了在煤直接液化中，溶劑使煤溶脹、煤熱解或熱溶解煤、溶解氫氣、供氫和傳遞氫、穩(wěn)定和保護(hù)煤熱解產(chǎn)生的自由基、溶劑與煤質(zhì)反應(yīng)的作用等。 關(guān)鍵詞 煤液化 溶劑 氫 自由基煤炭直接液化就是通過煤加氫使煤的復(fù)雜有機(jī)高分子結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)化為較低分子的液體燃料。在液化過程中有許多條件影響到煤直接液化的轉(zhuǎn)化率, 如原料煤的性質(zhì)、氣氛條件、催化劑的種類和操作的工藝參數(shù)等, 而溶劑也是煤炭直接液化中不可或缺的條件之一。因此, 選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的溶劑對(duì)煤炭直接液化工藝的經(jīng)濟(jì)性也起至關(guān)重要的作用。下面就煤炭直接液化中溶劑的作用簡(jiǎn)單介紹一

2、下。 一、煤在溶劑中的溶脹行為溶脹是固體高聚物的一個(gè)特性。原因是高聚物中的高分子鍵通過一定數(shù)量的化學(xué)鍵相交聯(lián)形成三維空間結(jié)構(gòu)。從理論上講，高聚物的溶脹是一種可逆的過程，但煤與高聚物并不完全相同，在煤溶脹過程總伴隨著非化學(xué)交聯(lián)鍵的斷裂和少量的小分子被溶解，整個(gè)過程是不可逆的。 1、溶解度參數(shù) 根據(jù)化學(xué)熱力學(xué)分析，當(dāng)溶劑與溶質(zhì)的溶解度參數(shù)相接近時(shí)，易發(fā)生溶脹或溶解，反之則不易發(fā)生。幾種常用溶劑和不同煤階的煤的溶解度參數(shù)見下表：表1：幾種常用溶劑和不同煤階的煤的溶解度參數(shù) 單位：（J/)溶劑溶解度參數(shù)煤溶解度參數(shù)苯37.6C75%約58氯仿38.0C80%約54四氫萘38.9C85%約47菲43.9

3、C90%約45吡啶44.7乙醇胺54.3 我國(guó)不同煤種在幾種代表性溶劑中的溶脹度列于表2中。表2：不同煤種在幾種溶劑中的溶脹度煤種吡啶NMP四氫萘四氫呋喃吡啶+CSNMP+CS平莊褐煤2.662.801.751.852.252.40撫順長(zhǎng)焰煤2.502.721.681.822.102.00阜新長(zhǎng)焰煤2.442.611.641.792.102.20平朔氣煤2.072.381.481.522.002.40辛置肥煤1.401.501.101.282.002.22棗莊焦煤1.942.201.511.451.641.89峰峰貧煤1.001.001.001.001.181.04晉城無煙煤1.001.001

4、.001.001.111.27注：NMP,N-甲基-2-吡咯烷酮，CHNO。由表2可見褐煤的溶脹度最大，無煙煤在四種單一溶劑中基本不發(fā)生溶脹。煙煤的溶脹度隨煤階增加呈下降趨勢(shì)，棗莊煤性質(zhì)有些特別。在極性溶劑特別是供電子能力強(qiáng)的溶劑中，煤的溶脹度明顯大于在非極性溶劑中的溶脹度。 2、溶脹對(duì)煤性質(zhì)的影響 在溶脹實(shí)驗(yàn)條件下由于小分子發(fā)生溶解，導(dǎo)致一定程度的失重。溶脹煤在脫溶劑后孔隙變大，表面粗糙程度增加。熱解試驗(yàn)表明，吡啶蒸汽處理過的煤，其CO、CO和HO的產(chǎn)率明顯降低，揮發(fā)分和焦油產(chǎn)率增加。吡啶溶脹煤中氫的傳遞效率提高，有利于向熱解自由基供氫。溶脹預(yù)處理對(duì)煤加氫液化也有好處，可明顯增加煤的轉(zhuǎn)化率和

5、油收率，溶脹處理可在一定程度改善其結(jié)焦性。 二、熱溶解煤使用溶劑熱溶解煤的目的，是使固體煤分子呈分子狀態(tài)或自由基碎片分散于溶劑中，同時(shí)將氫氣溶解，以提高煤和固體催化劑、氫氣的接觸性、加速加氫反應(yīng)和提高液化效率。煤在溶劑中的熱溶解是一個(gè)不可逆過程。它包括煤的熱膨脹、溶劑吸附和溶劑引起的溶脹、煤碎裂、增塑、傳質(zhì)和煤與溶劑的化學(xué)反應(yīng)等。所以不是單純的物理溶解，還包括一些物理化學(xué)反應(yīng)。熱溶解首先是煤在熱溶解中進(jìn)行膨脹或溶脹呈膠體系統(tǒng)，而鑲嵌在煤孔隙中的物質(zhì)和結(jié)構(gòu)中連接最弱部分?jǐn)嗔堰M(jìn)入液相。隨著溫度升高，較弱的鍵也相繼斷裂溶于溶劑，這時(shí)需要供給足夠的氫與斷裂下來的自由基碎片結(jié)合而穩(wěn)定成低分子的可溶物。如

6、果供氫不足，自由基碎片會(huì)相互結(jié)合成更大的不可溶的分子，所以加熱和氫傳遞對(duì)煤溶解是非常重要的，同時(shí)煤在溶劑中溶解度還受煤種、溶劑類型及溶解其他條件的影響。研究表明，各種煤巖組分對(duì)有機(jī)溶劑的溶解度順序?yàn)椋悍€(wěn)定組 鏡質(zhì)組 絲質(zhì)組。因而絲質(zhì)組含量高時(shí)不宜作為直接液化原料煤。在純熱溶解時(shí)，最好的溶劑是鄰環(huán)己基苯酚，其次是四氫萘。煤在氫壓下溶解，其溶解度增加。煤經(jīng)過預(yù)處理，如水解、烷基化和超聲能等方法，可以提高煤在溶劑中的溶解度。 三、溶解氫氣和提供氫為了提高煤、固體催化劑和氫氣的接觸，有利于加氫反應(yīng)進(jìn)行，外部供給的氫氣必須溶解在溶劑中，溶劑對(duì)氫氣的溶解能力越大越好。氫氣在烴類油中溶解度一般服從于亨利定律

7、，即氫氣在烴類油中溶解度與平衡時(shí)的氫壓成正比。另外氫氣在烴類油中的溶解度隨烴類油的分子量增加而降低，二環(huán)己烷對(duì)氫的溶解度大于四氫化萘。溶劑直接向自由基碎片供氫是煤液化過程中溶劑的特殊功能，研究發(fā)現(xiàn)部分氫化的多環(huán)芳烴(如四氫萘、二氫菲、二氫蒽、四氫蒽等)具有很強(qiáng)的供氫性能。四、防止煤熱解的自由基碎片縮聚，溶劑直接與煤質(zhì)反應(yīng) 大內(nèi)宮耳指出，煤熱解時(shí)橋鍵打開，生成自由基碎片，有些溶劑被結(jié)合到自由基碎片上形成穩(wěn)定低分子，如用C-菲對(duì)煤進(jìn)行抽提，有3.4%-6.6%的C-菲移到抽提物中。 五、結(jié)論溶劑在煤液化反應(yīng)過程中起非常重要的作用，在液化過程中溶劑能使煤質(zhì)受熱均勻，防止局部過熱。溶劑和煤制成煤糊也有

8、利于泵的輸送。而進(jìn)一步研究煤液化過程中溶劑的作用，提高溶劑的供氫能力，對(duì)研究煤液化機(jī)理，進(jìn)而提高煤液化轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品油收率必將產(chǎn)生積極的影響。此外，在工業(yè)生產(chǎn)上，溶劑的來源和價(jià)格直接液化產(chǎn)品的成本。參考文獻(xiàn)【1】吳春來，煤炭直接液化，北京，化學(xué)工業(yè)出版社，2010。【2】張曉靜，煤炭直接液化溶劑的研究J，潔凈煤技術(shù)，2011，17(4)：2629?！?】薛永兵，凌開成，鄒綱明煤直接液化中溶劑的作用和種類J煤炭轉(zhuǎn)化，1999，4(22)：14【4】熊楚安，王永剛，陳偉依蘭煤在液化溶劑中的溶脹動(dòng)力學(xué)研究J，潔凈煤技術(shù)，2009，16(2)：5356【5】常彬杰，葉鑫，不同溶劑對(duì)煤的溶脹研究期刊論文-

9、煤質(zhì)技術(shù)2007(4)測(cè)量學(xué)模擬試卷一、 單項(xiàng)選擇題（每小題1 分，共20 分）在下列每小題的四個(gè)備選答案中選出一個(gè)正確的答案，并將其字母標(biāo)號(hào)填入題干的括號(hào)內(nèi)。得分評(píng)卷人復(fù)查人1經(jīng)緯儀測(cè)量水平角時(shí)，正倒鏡瞄準(zhǔn)同一方向所讀的水平方向值理論上應(yīng)相差（A ）。A 180 B 0 C 90 D 2702. 1：5000地形圖的比例尺精度是（ D ）。A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不屬于基本測(cè)量工作范疇的一項(xiàng)是（ C）。A 高差測(cè)量 B 距離測(cè)量 C 導(dǎo)線測(cè)量 D 角度測(cè)量4. 已知某直線的坐標(biāo)方位角為220，則其象限角為（D ）。A 220 B 40 C 南西5

10、0 D 南西405. 由一條線段的邊長(zhǎng)、方位角和一點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算另一點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算稱為（A ）。A 坐標(biāo)正算 B 坐標(biāo)反算 C 導(dǎo)線計(jì)算 D 水準(zhǔn)計(jì)算6. 閉合導(dǎo)線在X軸上的坐標(biāo)增量閉合差（ A ）。A為一不等于0的常數(shù) B 與導(dǎo)線形狀有關(guān) C總為0 D 由路線中兩點(diǎn)確定7. 在地形圖中，表示測(cè)量控制點(diǎn)的符號(hào)屬于（D ）。A 比例符號(hào) B 半依比例符號(hào) C 地貌符號(hào) D 非比例符號(hào)8. 在未知點(diǎn)上設(shè)站對(duì)三個(gè)已知點(diǎn)進(jìn)行測(cè)角交會(huì)的方法稱為（A ）。A 后方交會(huì) B 前方交會(huì) C 側(cè)方交會(huì) D 無法確定9. 兩井定向中不需要進(jìn)行的一項(xiàng)工作是（C ）。A 投點(diǎn) B 地面連接 C 測(cè)量井筒中鋼絲長(zhǎng)度 D 井下

11、連接10. 絕對(duì)高程是地面點(diǎn)到（ C ）的鉛垂距離。A 坐標(biāo)原點(diǎn) B任意水準(zhǔn)面 C 大地水準(zhǔn)面 D 赤道面11下列關(guān)于等高線的敘述是錯(cuò)誤的是：（A ）A 高程相等的點(diǎn)在同一等高線上B 等高線必定是閉合曲線，即使本幅圖沒閉合，則在相鄰的圖幅閉合C 等高線不能分叉、相交或合并D 等高線經(jīng)過山脊與山脊線正交12下面關(guān)于非比例符號(hào)中定位點(diǎn)位置的敘述錯(cuò)誤的是（B ）A幾何圖形符號(hào)，定位點(diǎn)在符號(hào)圖形中心B符號(hào)圖形中有一個(gè)點(diǎn)，則該點(diǎn)即為定位點(diǎn)C寬底符號(hào)，符號(hào)定位點(diǎn)在符號(hào)底部中心D底部為直角形符號(hào)，其符號(hào)定位點(diǎn)位于最右邊頂點(diǎn)處13下面關(guān)于控制網(wǎng)的敘述錯(cuò)誤的是（D ）A 國(guó)家控制網(wǎng)從高級(jí)到低級(jí)布設(shè)B 國(guó)家控制網(wǎng)

12、按精度可分為A、B、C、D、E五等C 國(guó)家控制網(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)D 直接為測(cè)圖目的建立的控制網(wǎng)，稱為圖根控制網(wǎng)14下圖為某地形圖的一部分，各等高線高程如圖所視，A點(diǎn)位于線段MN上，點(diǎn)A到點(diǎn)M和點(diǎn)N的圖上水平距離為MA=3mm，NA=2mm，則A點(diǎn)高程為（A ）ANM373635A 36.4m B 36.6m C 37.4m D 37.6m100301303010030DCBA15如圖所示支導(dǎo)線，AB邊的坐標(biāo)方位角為，轉(zhuǎn)折角如圖，則CD邊的坐標(biāo)方位角為（ B ）A B C D16三角高程測(cè)量要求對(duì)向觀測(cè)垂直角，計(jì)算往返高差，主要目的是（D ）A 有效地抵償或消除球差和氣差的影響B(tài) 有效

13、地抵償或消除儀器高和覘標(biāo)高測(cè)量誤差的影響C 有效地抵償或消除垂直角讀數(shù)誤差的影響D有效地抵償或消除讀盤分劃誤差的影響17下面測(cè)量讀數(shù)的做法正確的是（ C ）A 用經(jīng)緯儀測(cè)水平角，用橫絲照準(zhǔn)目標(biāo)讀數(shù)B 用水準(zhǔn)儀測(cè)高差，用豎絲切準(zhǔn)水準(zhǔn)尺讀數(shù)C 水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，每次讀數(shù)前都要使水準(zhǔn)管氣泡居中D 經(jīng)緯儀測(cè)豎直角時(shí)，盡量照準(zhǔn)目標(biāo)的底部18水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)對(duì)一端水準(zhǔn)尺進(jìn)行測(cè)量的正確操作步驟是（ D ）。A 對(duì)中-整平-瞄準(zhǔn)-讀數(shù) A 整平-瞄準(zhǔn)-讀數(shù)-精平C 粗平-精平-瞄準(zhǔn)-讀數(shù) D粗平-瞄準(zhǔn)-精平-讀數(shù)19礦井平面聯(lián)系測(cè)量的主要任務(wù)是（ D ）A 實(shí)現(xiàn)井上下平面坐標(biāo)系統(tǒng)的統(tǒng)一 B 實(shí)現(xiàn)井上下高程的統(tǒng)一C 作為井

14、下基本平面控制 D 提高井下導(dǎo)線測(cè)量的精度20 井口水準(zhǔn)基點(diǎn)一般位于（ A ）。A 地面工業(yè)廣場(chǎng)井筒附近 B 井下井筒附近C 地面任意位置的水準(zhǔn)點(diǎn) D 井下任意位置的水準(zhǔn)點(diǎn)二、 填空題（每空2分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人21水準(zhǔn)測(cè)量中，為了進(jìn)行測(cè)站檢核，在一個(gè)測(cè)站要測(cè)量?jī)蓚€(gè)高差值進(jìn)行比較，通常采用的測(cè)量檢核方法是雙面尺法和 。22直線定向常用的標(biāo)準(zhǔn)方向有真子午線方向、_磁北方向_和坐標(biāo)縱線方向。23地形圖符號(hào)一般分為比例符號(hào)、_半依比例符號(hào)_和不依比例符號(hào)。24 井下巷道掘進(jìn)過程中，為了保證巷道的方向和坡度，通常要進(jìn)行中線和_的標(biāo)定工作。25 測(cè)量誤差按其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響性質(zhì)，可分為系統(tǒng)誤差

15、和_偶然誤差_。26 地物注記的形式有文字注記、 _ 和符號(hào)注記三種。27 象限角的取值范圍是： 0-90 。28 經(jīng)緯儀安置通常包括整平和 對(duì)中 。29 為了便于計(jì)算和分析，對(duì)大地水準(zhǔn)面采用一個(gè)規(guī)則的數(shù)學(xué)曲面進(jìn)行表示，這個(gè)數(shù)學(xué)曲面稱為 參考托球面 。30 光電測(cè)距儀按照測(cè)量時(shí)間的方式可以分為相位式測(cè)距儀和 差分 。三、 名詞解釋（每小題5分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人31豎盤指標(biāo)差豎盤分劃誤差32水準(zhǔn)測(cè)量利用水準(zhǔn)儀測(cè)定兩點(diǎn)間的高差33系統(tǒng)誤差由客觀原因造成的具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性的誤差34視準(zhǔn)軸儀器望遠(yuǎn)鏡物鏡和目鏡中心的連線四、 簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人35簡(jiǎn)述測(cè)回法測(cè)量水平角

16、時(shí)一個(gè)測(cè)站上的工作步驟和角度計(jì)算方法。對(duì)中，整平，定向，測(cè)角。觀測(cè)角度值減去定向角度值36什么叫比例尺精度？它在實(shí)際測(cè)量工作中有何意義？圖上0.1毫米在實(shí)地的距離?？梢杂绊懙匚锶∩?7簡(jiǎn)述用極坐標(biāo)法在實(shí)地測(cè)設(shè)圖紙上某點(diǎn)平面位置的要素計(jì)算和測(cè)設(shè)過程。38高斯投影具有哪些基本規(guī)律。五、 計(jì)算題（每小題10分，共20分）得分評(píng)卷人復(fù)查人39在1：2000圖幅坐標(biāo)方格網(wǎng)上，量測(cè)出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 5.2cm。試計(jì)算AB長(zhǎng)度DAB及其坐標(biāo)方位角AB。abdceBA120014001600180040從圖上量得點(diǎn)M的坐標(biāo)XM=14.22m,

17、YM=86.71m；點(diǎn)A的坐標(biāo)為XA=42.34m, YA=85.00m。試計(jì)算M、A兩點(diǎn)的水平距離和坐標(biāo)方位角。測(cè)量學(xué) 標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分說明一、 一、 單項(xiàng)選擇題（每題1分）1 A； 2 D； 3 C； 4 D； 5 A； 6 C； 7 D； 8 A； 9 C； 10 C；11 A；12 D；13 B；14 A； 15 B；16 A；17 C；18 D； 19 A；20 A二、 二、 填空題 （每空2分，共20分）21 變更儀器高法22 磁北方向23 半依比例符號(hào)（或線狀符號(hào)）24腰線25偶然誤差26數(shù)字注記27 大于等于0度且小于等于90度（或0, 90）28 對(duì)中29 旋轉(zhuǎn)橢球體面30 脈

18、沖式測(cè)距儀三、 三、 名詞解釋（每題5分，共20分）31豎盤指標(biāo)差：在垂直角測(cè)量中，當(dāng)豎盤指標(biāo)水準(zhǔn)管氣泡居中時(shí)，指標(biāo)并不恰好指向其正確位置90度或270度，而是與正確位置相差一個(gè)小角度x, x即為豎盤指標(biāo)差。32 水準(zhǔn)測(cè)量：利用一條水平視線并借助于水準(zhǔn)尺，測(cè)量地面兩點(diǎn)間的高差，進(jìn)而由已知點(diǎn)的高程推算出未知點(diǎn)的高程的測(cè)量工作。33 系統(tǒng)誤差：在相同的觀測(cè)條件下，對(duì)某量進(jìn)行了n次觀測(cè)，如果誤差出現(xiàn)的大小和符號(hào)均相同或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。34視準(zhǔn)軸：望遠(yuǎn)鏡物鏡光心與十字絲中心（或交叉點(diǎn)）的連線。四、 四、 簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）35（1）在測(cè)站點(diǎn)O上安置經(jīng)緯儀，對(duì)中，整平（

19、1分）（2）盤左瞄準(zhǔn)A點(diǎn)，讀數(shù)LA，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)照準(zhǔn)部到B點(diǎn)，讀數(shù)LB，計(jì)算上半測(cè)回角度O1=LB-LA； （2分）（3）旋轉(zhuǎn)望遠(yuǎn)鏡和照準(zhǔn)部，變?yōu)楸P右方向，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)讀數(shù)RB，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到A點(diǎn)，讀數(shù)RA，計(jì)算下半測(cè)回角度O2=RB-RA； （3分）（4）比較O1和O2的差，若超過限差則不符合要求，需要重新測(cè)量，若小于限差，則取平均值為最終測(cè)量結(jié)果 O = （O1+O2）/2 （5分）36 圖上0.1mm對(duì)應(yīng)的實(shí)地距離叫做比例尺精度。（3分）其作用主要在于：一是根據(jù)地形圖比例尺確定實(shí)地量測(cè)精度；二是根據(jù)地形圖上需要表示地物地貌的詳細(xì)程度，確定所選用地形圖的比例尺。（5分）37 要素計(jì)算：從圖紙上量算待測(cè)設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)，然后結(jié)合已有控制點(diǎn)計(jì)算該點(diǎn)與控制點(diǎn)連線之間的方位角，進(jìn)而確定與已知方向之間所夾的水平角，計(jì)算待測(cè)設(shè)點(diǎn)到設(shè)站控制點(diǎn)之間的水平距離。（3分）測(cè)設(shè)過程：在設(shè)站控