[發(fā)明專利]基于煤熱力學(xué)參數(shù)的溶脹劑篩選方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710313523.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107121528B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王強(qiáng);潘薪羽;趙麗;馬空軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 新疆大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N33/00
• 分類號(hào): G01N33/00
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標(biāo)事務(wù)所 65105
• 代理人: 褚志武;湯建武

本發(fā)明涉及溶脹劑技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于煤熱力學(xué)參數(shù)的溶脹劑篩選方法；根據(jù)待選溶脹劑的三維溶解度參數(shù)計(jì)算出待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)，然后將待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)繪制在包含有原煤三維溶度窗的溶脹劑三元圖中；若待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)位于溶脹劑三元圖中的原煤三維溶度窗中，則該待選溶脹劑為良溶劑。本發(fā)明通過(guò)建立的原煤三維溶度窗能夠快速準(zhǔn)確的確定單一溶劑或二元混合溶劑對(duì)煤是否具有溶脹效果，特別二元混合溶劑對(duì)煤有溶脹效果的最佳配比，本發(fā)明較傳統(tǒng)方法大大縮短了篩選周期，降低了工作量，同時(shí)節(jié)省了實(shí)驗(yàn)材料的消耗，具有篩選溶劑寬、實(shí)用性和通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，提高了工作效率，降低了操作成本，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐具有指導(dǎo)作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及溶脹劑技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于煤熱力學(xué)參數(shù)的溶脹劑篩選方法。

背景技術(shù)

煤溶脹是指煤在溶劑的作用下，煤中的共價(jià)鍵斷裂流動(dòng)性增強(qiáng)，煤的結(jié)構(gòu)疏松、體積增大、自由能降低的過(guò)程。利用有機(jī)溶劑對(duì)煤進(jìn)行溶脹預(yù)處理，可斷裂煤結(jié)構(gòu)中的氫鍵等弱鍵，疏松煤大分子的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使其中小分子在煤大分子結(jié)構(gòu)中進(jìn)行重排，進(jìn)而增強(qiáng)煤自身供氫性能，改善煤熱解或加氫液化反應(yīng)性，從而提高煤轉(zhuǎn)化效率。煤溶脹可用于研究煤的化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱解及加氫反應(yīng)，對(duì)研究煤結(jié)構(gòu)、提高焦油產(chǎn)率和液化轉(zhuǎn)化率都具有非常重要的指導(dǎo)意義。

溶脹劑的選擇是溶脹過(guò)程效果的關(guān)鍵，適宜的溶脹劑主要考慮以下幾個(gè)因素：溶劑的高溶解性、經(jīng)濟(jì)性、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)。單一溶劑對(duì)煤的溶脹效果由于受溶劑與煤之間的相互作用影響，溶脹度較差，而二元混合溶劑能夠減弱甚至打破這種相互作用，提高溶脹度。目前有關(guān)二元溶劑的選擇以及溶劑的配比的確定主要使用經(jīng)驗(yàn)法、實(shí)驗(yàn)法以及采用模糊綜合評(píng)判選擇，經(jīng)驗(yàn)法存在工作量大、篩選溶劑窄和通用性不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)法存在工作量大和篩選溶劑窄，模糊綜合評(píng)判存在實(shí)用性和通用性不強(qiáng)、篩選溶劑窄等缺點(diǎn)。因此，優(yōu)化篩選出性能優(yōu)良的二元混合溶脹劑成為當(dāng)前煤溶脹處理的首要任務(wù)。

溶解度參數(shù)是物質(zhì)內(nèi)聚能密度的平方根，是物質(zhì)的固有性質(zhì)。三維溶解度參數(shù)是將內(nèi)聚能化為色散力、極性力和氫鍵三種分子間作用力。其中,色散力作用的分量主要來(lái)自于原子間的色散力,極性力作用的分量來(lái)自于分子間的誘導(dǎo)偶極力和瞬時(shí)偶極力,氫鍵力作用的分量主要來(lái)自由分子間的氫鍵。三維溶解度參數(shù)目前主要應(yīng)用于預(yù)測(cè)聚合物在不同溶劑中的溶解性和交聯(lián)聚合物在不同溶劑中的溶脹行為；但有關(guān)三維溶解度參數(shù)應(yīng)用在原煤溶脹劑的篩選中，還未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于煤熱力學(xué)參數(shù)的溶脹劑篩選方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決現(xiàn)有方法存在工作量大、篩選溶劑窄、實(shí)用性和通用性不強(qiáng)的缺點(diǎn)；但有關(guān)三維溶解度參數(shù)應(yīng)用在原煤溶脹劑的篩選中，還未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)道的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)的：一種基于煤熱力學(xué)參數(shù)的溶脹劑篩選方法，按下述方法進(jìn)行：根據(jù)待選溶脹劑的三維溶解度參數(shù)計(jì)算出待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)，然后將待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)色散力分量f_d、極性力參數(shù)分量f_p和氫鍵力參數(shù)分量f_h，繪制在包含有原煤三維溶度窗的溶脹劑三元圖中；若待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)位于溶脹劑三元圖中的原煤三維溶度窗中，則該待選溶脹劑為良溶劑，若待選溶脹劑的三個(gè)分?jǐn)?shù)參數(shù)位于溶脹劑三元圖中的原煤三維溶度窗外，則該待選溶脹劑為不良溶劑。

下面是對(duì)上述發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步優(yōu)化或/和改進(jìn)：

上述待選溶脹劑為單一溶劑或二元混合溶劑。