PDF《甲醇萃取对大雁褐煤孔隙结构的影响'》

第32卷第4期2009年10月煤炭转化C()AI.

C()NVER$ION V01.3Z NO.4 oct.2009 甲醇萃取对大雁褐煤孔隙结构的影响'

李文军D 焦子阳2'

刘丽丽2'

王伟3'

梁杰4'

摘要采用压汞法和氮气吸附容量法测试了甲醇萃取前后大雁块状褐煤的微孔结构,结果 表明,萃取后大雁褐煤孔隙率从16.4%增加到了18.53%,在3 nm~80 am的微孔径范围内,比表 面积增加了2.6倍,孔容增加了2倍,但随孔径的分布却和原煤具有相似的规律,比表面积和孔容 的增加只是微孔数量增加的结果.根据分析得到煤中微孔的最可几孔径,利用煤的胶态分子团结构 模型观点,计算出大雁褐煤基本结构单元的粒径在8.9 nm左右.同时发现,在煤炭地下气化过程 中,使用甲醇不仅能够提高气化煤层的渗透性,而且煤比表面积的增加也使得气化反应活性得到增 强,提高了地下气化效率. 关键词 褐煤,溶剂萃取,比表面积,孔容,煤炭地下气化 中图分类号TQ530

0 引言煤炭地下气化是将地下煤层就地气化的工艺过 程.[13在煤炭地下气化设计中最关键的步骤之一,是 在注入钻孑L和排放钻孔之间形成一个高渗透性 区.[2]虽然煤炭地下气化技术的发展取得了很大的 进步,但其转化效率还不是很高.究其原因,主要是 来自煤层的低渗透性,使得气流无法顺利地通过煤 层.为了解决煤层渗透性低的问题,国外尝试过将炸 药装填到钻孔中来破碎煤炭,也曾试过火力贯通和 水力压裂的方法.但这些方法使煤层边界发生破裂, 地下水大量涌人气化煤层,并且造成煤气从裂隙中 散失.运用定向钻孑L进行地下气化通道的贯通时,由 于钻孔尺寸有限,同时钻孔周围煤层的渗透性并没 有提高,导致在气化过程进行一段时间后,通道发生 堵塞;

此外,上述方法使煤层产生的裂隙不均匀分布 也导致气化时煤炭不能得到充分利用. 向地下气化煤层注入化学溶剂低脂肪醇类特别 是甲醇,由于其分子体积较小,可以容易进入煤炭的 孔隙当中,同时甲醇作为有机溶剂可以将嵌在煤炭 孔隙中的物质溶解,通过 溶解 作用在较大程度上 去除了阻塞在煤样中孔结构的小分子物质,起到 扩孔 和 疏孔 的作用,从而提高煤层的主体渗透性, 使煤层的气化率提高.欧阳晓东等[33使用GC/MS 和FTIR技术对神府煤甲醇萃取物进行了定性和定 量分析,得到煤中甲醇可溶有机物各组分的分布规 律及其性质.本文利用压汞法和氮气吸附容量法对 经甲醇萃取后的大雁块状褐煤的孔隙变化特征进行 了分析.

1 实验部分 1.1 煤样 实验煤样取自于内蒙古大雁矿务局平庄古山矿 二井煤层.煤样在井下人工采集,煤样单块体积在

220 mm*110 mm*180 mm~270 mm*120 mm*

200 mm之间.在井下取样后,用塑料布包裹密封, 运至北京实验室. 本文甲醇萃取实验选取的煤样,是从上述同一 大块煤上相临部位取两块20 mm*20 mm*30 mm 煤样.煤样的工业分析及元素分析见表1. 表l煤样的工业分析和元素分析(%.) Table

1 Analysis of Dayan coal sample(%'

) IVied Aa Vmf C H O N S 3.53 6.08 41.90 59.92 4.99 31.19 1.33 0.46 *Percent of weight. 1.2 实验方法 取一块煤样于改良型索氏萃取器中,以甲醇为 溶剂进行萃取,连续萃取5 d.萃余物(经甲醇萃取后 *国家自然科学基金资助项目(50574096)和山东省 泰山学者 专项经费资助项目(ts20070733). 1)博士生;