超临界CO2流体作用对不同煤阶煤有机组成和结构的影响机制
张小东1
冀海军1
亢红东2
张硕1
潘雨梁3
1.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 4540002.山西省地质勘查局二一七地质队有限公司,山西大同 0370003.河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;山西沁盛煤层气作业有限责任公司,山西晋城 048012
摘要：为了查明超临界状态下的CO2(ScCO2)对煤有机组成和结构的影响规律,开展了 ScCO2对不同煤阶煤的萃取试验研究,比较了萃取前后煤的主要官能团与大分子结构参数的差异,探讨了 ScCO2对煤中低分子化合物和有机结构的影响机制.结果表明:1)煤的芳香结构中苯环取代方式有4种,其中苯三取代占比最高,且随着变质程度的增加,该取代方式占比呈现下降趋势;ScCO2对煤的苯三取代结构溶出效果最好,在低阶煤中苯三取代结构受ScCO2流体大量溶出的影响其占比减小,苯二取代、苯四取代和苯五取代在芳香结构中的占比相对增大,而中高阶煤中苯三取代降低,苯五取代增加.2)随煤变质程度的增加富氧指数(I2)呈下降趋势;ScCO2萃取后,中、低阶煤的含氧官能团相对含量减少,而高阶煤的含氧官能团相对含量增加;ScCO2萃取使得不同煤阶煤的脂肪链均缩短,脂肪链长程度(I3)减小,富氢指数(I1)、脂碳率(fal)在中变质的1/3焦煤达到最大,呈现先增后减的趋势.3)ScCO2作用后,导致部分低分子化合物溶出,引起各类官能团含量的变化,但随煤阶增大其主要官能团类型变化不大;ScCO2的萃取作用,会使得煤的有机分子间的氢键发生断裂,促使其有机大分子结构紊乱、疏松.研究认为ScCO2作用后,煤中主要官能团的变化是各类官能团与ScCO2的溶解作用以及化学吸附和化学反应等综合作用的结果.
关键词：煤阶ScCO2化学官能团大分子结构
分类号：TQ531(煤化学及煤的加工利用)
资助基金：国家自然科学基金(42172198)国家自然科学基金(42202210)
论文发表日期：2025-01-29
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：13( 52-64 )
英文信息