[发明专利]基于煤热力学参数的溶胀剂筛选方法

说明书

本发明涉及溶胀剂技术领域，是一种基于煤热力学参数的溶胀剂筛选方法；根据待选溶胀剂的三维溶解度参数计算出待选溶胀剂的三个分数参数，然后将待选溶胀剂的三个分数参数绘制在包含有原煤三维溶度窗的溶胀剂三元图中；若待选溶胀剂的三个分数参数位于溶胀剂三元图中的原煤三维溶度窗中，则该待选溶胀剂为良溶剂。本发明通过建立的原煤三维溶度窗能够快速准确的确定单一溶剂或二元混合溶剂对煤是否具有溶胀效果，特别二元混合溶剂对煤有溶胀效果的最佳配比，本发明较传统方法大大缩短了筛选周期，降低了工作量，同时节省了实验材料的消耗，具有筛选溶剂宽、实用性和通用性强的特点，提高了工作效率，降低了操作成本，对生产实践具有指导作用。

技术领域

本发明涉及溶胀剂技术领域，是一种基于煤热力学参数的溶胀剂筛选方法。

背景技术

煤溶胀是指煤在溶剂的作用下，煤中的共价键断裂流动性增强，煤的结构疏松、体积增大、自由能降低的过程。利用有机溶剂对煤进行溶胀预处理，可断裂煤结构中的氢键等弱键，疏松煤大分子的网络结构，并使其中小分子在煤大分子结构中进行重排，进而增强煤自身供氢性能，改善煤热解或加氢液化反应性，从而提高煤转化效率。煤溶胀可用于研究煤的化学结构、热解及加氢反应，对研究煤结构、提高焦油产率和液化转化率都具有非常重要的指导意义。

溶胀剂的选择是溶胀过程效果的关键，适宜的溶胀剂主要考虑以下几个因素：溶剂的高溶解性、经济性、热稳定性和化学稳定性等特点。单一溶剂对煤的溶胀效果由于受溶剂与煤之间的相互作用影响，溶胀度较差，而二元混合溶剂能够减弱甚至打破这种相互作用，提高溶胀度。目前有关二元溶剂的选择以及溶剂的配比的确定主要使用经验法、实验法以及采用模糊综合评判选择，经验法存在工作量大、筛选溶剂窄和通用性不强，实验法存在工作量大和筛选溶剂窄，模糊综合评判存在实用性和通用性不强、筛选溶剂窄等缺点。因此，优化筛选出性能优良的二元混合溶胀剂成为当前煤溶胀处理的首要任务。

溶解度参数是物质内聚能密度的平方根，是物质的固有性质。三维溶解度参数是将内聚能化为色散力、极性力和氢键三种分子间作用力。其中,色散力作用的分量主要来自于原子间的色散力,极性力作用的分量来自于分子间的诱导偶极力和瞬时偶极力,氢键力作用的分量主要来自由分子间的氢键。三维溶解度参数目前主要应用于预测聚合物在不同溶剂中的溶解性和交联聚合物在不同溶剂中的溶胀行为；但有关三维溶解度参数应用在原煤溶胀剂的筛选中，还未见相关文献和报道。

发明内容

本发明提供了一种基于煤热力学参数的溶胀剂筛选方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有方法存在工作量大、筛选溶剂窄、实用性和通用性不强的缺点；但有关三维溶解度参数应用在原煤溶胀剂的筛选中，还未见相关文献和报道的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于煤热力学参数的溶胀剂筛选方法，按下述方法进行：根据待选溶胀剂的三维溶解度参数计算出待选溶胀剂的三个分数参数，然后将待选溶胀剂的三个分数参数色散力分量f_d、极性力参数分量f_p和氢键力参数分量f_h，绘制在包含有原煤三维溶度窗的溶胀剂三元图中；若待选溶胀剂的三个分数参数位于溶胀剂三元图中的原煤三维溶度窗中，则该待选溶胀剂为良溶剂，若待选溶胀剂的三个分数参数位于溶胀剂三元图中的原煤三维溶度窗外，则该待选溶胀剂为不良溶剂。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述待选溶胀剂为单一溶剂或二元混合溶剂。