煤的溶剂溶胀动力学研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences博士学位论文指导教师：2013年4月ByLeiChenADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofChemicalTechnologyInstituteofCoalChemistry,ChineseAcademyofS

2、ciencesApril，2013娜3Ⅲ2帅2mml吣岛删3㈣2帅r致谢光阴如梭，博士研究生活转瞬即逝，回首曾经经历的忧伤和喜悦，汗水和收获，令人难忘。很庆幸在中国科学院山西煤炭化学研究所度过人生中最宝贵的一段时光，并得到了来自多方的关怀、鼓励与帮助。在论文完成之际，内心充满感激之情!本论文是在恩师李永旺研究员和杨建丽研究员的悉心指导下完成的。从实验设计到论文写作都倾注了两位老师大量的心血和劳动。杨老师渊博的知识、勇于创新的精神、严谨的思维、活跃的学术思想和精益求精的科研态度对于本论文的完成起到了

3、极其重要的作用，也对我的科研态度起到了非常重要的引导作用。同时恩师诲人不倦的高尚师德，朴实无华和平易近人的生活作风对我影响深远。在此谨向恩师致以崇高的敬意和衷心的感谢!本论文的完成也要特别感谢张碧江研究员、李保庆研究员、刘振宇教授、赵君芙教授、崔洪博士、申文忠副研究员在学术上给予的宝贵建议和帮助。真诚感谢李允梅、牛宏贤、刘增厚、肖勇等老师在实验中和平时工作汇报中给予的无私帮助和宝贵建议。感谢朝夕相处的师兄弟姐妹李军、刘瑞卿、陈国青、曲世杰、王钧伟、周淑芬、韩风双、汤放新、郭少青、刘沐鑫、郝玉良、任

4、立伟、武蒙蒙、张俊、蒋兴家、畅通、侯沛东、房添祥在实验和生活中给予的诸多帮助。感谢研究生部尹钢、王娜、梁萍、訾丽萍、原辉、韩丽娜和孔鹏老师在学习和生活等方面给予的关心和帮助。感谢煤转化国家重点实验室、图书馆、分析测试中心、档案室、科技处、物资处、网络组等部门为作者科研提供了诸多方便。感谢郑均、孙微老师在文献查阅时提供的方便。本论文工作是在中科合成油技术有限公司的大力资助下完成的，特此致谢!祝愿合成油事业在前进的道路上一帆风顺，前程似锦!最后，要特别感谢家人对我的支持。尤其是我敬爱的父母含辛茹苦的养

5、育之恩以及无私的奉献，他们无时无刻的牵挂和关心无不让作者感动流泪；也特别感谢岳父母对我的支持，他们的关心、理解和包容给予了我莫大的鼓励和支持；在这里祝父母亲们永远身体健康、平安幸福。还要特别感谢爱妻姬秀娟女士在精神和生活上给予的关心和支持，始终坚持与作者共同克服困难、面对未来，论文的顺利完成离不开她的理解、鼓励与付出。由于时间仓促和作者的水平有限，虽经几次修改和校对，论文中的错误在所难免，恳请各位专家和同行批评指正。陈垒2013．4太原摘要煤的溶剂溶胀动力学研究煤在溶剂中溶胀是煤的一种重要性质，其

6、溶胀程度主要取决于溶剂与煤间非共价键的相互作用程度。通过煤的溶剂溶胀特性研究可间接研究煤的化学结构，认识和理解煤分子间的作用力。也可利用溶剂的作用，削弱煤中非共价键，使煤交联网络结构得到疏松和伸展，提高煤的反应性。然而，煤的溶胀引起的油煤浆粘度的突增，则有可能导致油煤浆输送系统压力突增、管路堵塞的严重问题。煤的溶剂溶胀动力学研究是煤溶剂溶胀特性研究的重要方面，准确描述煤溶剂溶胀过程的动力学模型，获得有价值的参数，可帮助我们有效利用煤在溶剂中的溶胀特性，避免其负面影响。针对现有煤溶剂溶胀动力学模型仅

7、能拟合部分溶胀曲线，且模型中部分参数物理意义不明显这一主要问题。本文以煤中非共价键的断裂和削弱为煤溶剂溶胀过程的速率控制步骤为基础，提出了一可以描述溶胀全过程的动力学模型。并在验证线性差动变压器(LVDT)式位移传感系统用于煤在溶剂中溶胀动态曲线测量的可行性和优势的基础上，构建了可用于高温条件下的LVDT式位移传感溶胀动态曲线测量系统，应用于程序升温过程(室温．430oC)煤颗粒床层在直接液化循环溶剂和四氢萘中的溶胀特性研究，使煤的溶剂溶胀实验室研究更接近实际应用条件。论文的主要研究结果如下：1．

8、线性差动变压器(IⅣDT)式位移传感装置用于测量煤在溶剂中的溶胀动态曲线，具有较好的重复性和精确度。自行构建的高温LVDT溶胀测量装置可用于测量升温过程(室温．430oC)煤颗粒床层在直接液化循环溶剂和四氢萘中的溶胀特性，使煤的溶剂溶胀实验室研究更接近实际应用条件。2．以煤中非共价键的断裂和削弱为煤溶剂溶胀过程的速率控制步骤为基础，提出了溶胀动力学模型：d[(G-Qt)／(Qe．Qo)]／dt=．鲥(g．9)必Qo．鲕)】旺。式中溶胀速率常数k2=一d[(g—Qt)／(g-Qo)]