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  • ISSN:0253-9993
  • CN: 11-2190/TD

《煤炭学报》

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富油煤热解流体滞留特征及其机制

作者(Author):

  • 师庆民
  • 米奕臣
  • 王双明
  • 孙 强
  • 王生全
  • 寇丙洋

作者单位:

  • 陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室
  • 西安科技大学 煤炭绿色开采地质研究院
  • 西安科技大学 地质与环境学院

关键词:

  • 富油煤
  • 热解
  • 滞留油
  • 热解流体
  • 束缚机制
  • 摘要
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富油煤作为煤基油气资源在我国西部地区拥有丰富的资源量,对其规模化提取油气不仅有利于提高国内能源供给能力,同时有利于改善煤炭的高碳属性。富油煤原位热解技术在提取煤中油气资源的过程中,具有绿色、低碳、地质结构损害小的优势,但其油气产出可能面临流体迁移约束与滞留问题。利用低场核磁共振实验和热重分析实验充分证实了富油煤热解残样中存在油气滞留特征,基于傅里叶红外光谱数据探讨了煤基质结构演化对热解流体迁移的束缚和滞留机制。研究结果表明,低场核磁共振T1-T2谱显示富油煤500 ℃热解后存在较强烈的油性小分子信号,利用热重分析技术对500 ℃热解后的半焦再次进行热解实验,发现其初始热解温度仅为461.5 ℃,低于前期500 ℃预处理温度。对比该热解样品与未热解的富油煤原始样品,在371~462 ℃热解温度段活化能前者却远低于后者。上述现象充分说明500 ℃富油煤热解阶段存在油的束缚情况。随着热解温度的升高,煤中含氧官能团和脂肪结构不断减少,导致煤-油相互作用增强、煤-水相互作用减弱,这一方面使煤基质对热解焦油的迁移约束性增强,另一方面使煤中可动水含量逐渐增多。此外,煤的芳香结构不断增多,使得煤基质塑性减弱、表面张力增强,也不利于热解产物形成的气泡突破基质壳体,从而产生滞留。然而,700 ℃热解样品几乎没有束缚油特征,这主要是由于该温度段热解产物发生了强烈的二次热解反应,滞留物质多以气态小分子形式存在。上述研究有助于深化富油煤原位热解流体迁移与产出认识。

师庆民,米奕臣,王双明,等. 富油煤热解流体滞留特征及其机制[J]. 煤炭学报,2022,47(3):1329-1337. SHI Qingmin,MI Yichen,WANG Shuangming,et al. Trap characteristic and mechanism of volatiles during pyrolysis of tar rich coal[J]. Journal of China Coal Society,2022,47(3):1329-1337.
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