神府东胜煤镜质组和惰质组的热化学反应差异.pdfVIP

物理化学学报(Wuli Huaxue Xuebao) July A cta Phys. Chim. Sin., 2009, 25(7) ：1311-1319 1311 [Article] 神府东胜煤镜质组和惰质组的热化学反应差异 李军 冯 杰 文英* ( 原理工大学, 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室, 太原 030024) 摘要： 神府东胜(SD)煤的液化是我国能源多元化战略的重要环节, 然而由于我国西部煤种中的显微组分在液 化过程中表现出的差异性, 传统煤化学知识无法解释神府东胜煤惰质组(SDI)和镜质组(SDV)在液化过程中表现 出有别于我国东部煤对应煤种的性质; 此外, 由于煤结构基础理论上的局限, 镜质组和惰质组的热化学差异无法 由常规热分析得到解释. 为了获 神府东胜煤镜质组和惰质组在液化过程中的差异性, 在建立两种煤岩显微组 分平均分子模型的基础上, 应用分子力学、分子动力学和量子化学对所构建分子结构模型的成键特征及其在热 化学环境中的变化做了定性分析, 模拟了由不同显微组分生成气、油和焦的过程. 结果表明, 在煤受热初始裂 解释放CO2 的过程中, SDI 的活性高于SDV, 但这一过程对SDV 和SDI 的大分子骨架结构基本无影响. 在进一 步的裂解中, 根据键级分析发现, SDV 的化学键发生断裂的数目远大于SDI, 当SDV 已基本裂解成小分子化合 物时, SDI 还需要进一步裂解才能形成小分子化合物, 而且SDV 和SDI 的裂解产物存在着差别, SDV 以脂肪烃 和单环芳烃为主, SDI 以双环芳烃为主. 把量子化学计算推测的裂解小分子碎片与热重 质谱(TG MS)实测结果 进行对比, 证明了理论上的裂解过程与实验结果相吻合. 关键词： 神府东胜煤岩有机显微组分; 热解; 量子化学; 热重 质谱 中图分类号： O641; O642; O643 Thermochemical Reaction Representation of Shenfu Dongshen Inertinite and Vitrinite LI Jun FENG Jie LI Wen Ying* (Key Laboratory of Coal Science and Technology, Ministry of Education and Shanxi Province, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, P. R. China) Abstract ： Shenfu Dongsheng (SD) coal liquefaction is a critical part for the energy diversification strategy in China. However, because of the unique behavior of Chinese western coal macerals during the liquefaction process, no theory exists that explains the difference between Shenfu Dongsheng inertinite (SDI) and vitrinite (SDV