一种煤炭热力学参数构建方法

技术特征：
1.一种煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，包括如下步骤：对于煤炭进行元素分析，确定煤炭中各元素与c元素的摩尔比；基于所述摩尔比，构建煤炭完全燃烧反应，根据所述煤炭完全燃烧反应的化学计量数，计算煤炭的标准摩尔生成焓；基于所述摩尔比，构建煤炭生成反应，根据所述煤炭生成反应的化学计量数，分段计算得到煤炭的标准摩尔生成熵；根据所述标准摩尔生成焓和标准摩尔生成熵，计算煤炭的标准摩尔生成吉布斯自由能。2.根据权利要求1中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述摩尔比包括煤炭中h、o、n和s元素与c元素的摩尔比，分别为α1、α2、α3和α4，得到煤炭分子式为ch
α1
o
α2
n
α3
s
α4
。3.根据权利要求2中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述煤炭完全燃烧反应为：4.根据权利要求3中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述煤炭的标准摩尔生成焓通过燃烧热的公式计算，计算公式如下：其中，δh
f
为煤炭的标准摩尔生成焓，vi为煤炭完全燃烧反应中四种产物的化学计量数，
△
h
f,i
为每种反应产物的标准摩尔生成焓，q为煤燃烧反应热。5.根据权利要求2中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述煤炭生成反应为：得到石墨型碳c、固体硫s以及氢气、氮气、氧气的化学计量数，依次为1、α4、α2，分别记为v
c
、v
s
、6.根据权利要求5中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述分段计算煤炭的标准摩尔生成熵中，第一阶段标准摩尔生成熵δs1计算方式如下：其中，c(c)
p,m
、c(s)
p,m
、c(h2)
p,m
、c(n2)
p,m
、c(o2)
p,m
分别为石墨型c、固体硫s以及氢气、氮气、氧气的定压热容；δhsx为固体硫的相变热，ta为第一阶段升温温度，tsx为固体硫的相变温度。7.根据权利要求6中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述分段计算煤炭
的标准摩尔生成熵中，第二阶段标准摩尔生成熵δs2计算方式如下：其中：tcx为石墨型c单质的相变温度，δhcx为石墨型碳c单质的相变热，δho、δhh、δhn分别为氧气、氢气、氮气的化学键键能；tb为第二阶段升温温度，t
d
k为气体最高解离温度。8.根据权利要求7中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述分段计算煤炭的标准摩尔生成熵中，第三阶段标准摩尔生成熵δs3计算方式如下：其中：r为摩尔气体常数，ni为c、h、o、n、s几种原子的物质的量，xi为c、h、o、n、s几种原子物质的量分数，xi为煤炭单质中主要的化学键比例，δ
d
h
i
为各个化学键的化学键键能，ti为各个化学键的解离温度。9.根据权利要求8中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述分段计算煤炭的标准摩尔生成熵中，第四阶段标准摩尔生成熵δs4计算方式如下：其中，c(coal)
p,m
为煤的定压热容，tc为降温温度。10.根据权利要求9中所述的煤炭热力学参数构建方法，其特征在于，所述煤炭的标准摩尔生成熵为分段计算的所有标准摩尔生成熵之和。

技术总结
本发明属于煤炭热解领域，具体涉及一种煤炭热力学参数构建方法，步骤包括：对于煤炭进行元素分析，确定煤炭中各元素与C元素的摩尔比；基于所述摩尔比，构建煤炭完全燃烧反应和构建煤炭生成反应，根据所述两个反应的化学计量数，计算得到煤炭的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成熵；根据所述标准摩尔生成焓和标准摩尔生成熵，计算煤炭的标准摩尔生成吉布斯自由能。通过煤炭热力学参数的构建，有利于运用热力学方法对煤热转化涉及的关键产物如焦油各组分的生成反应进行研究，有助于明确反应氛围、总压及温度等关键参数对煤热转化关键反应的吉布斯自由能和平衡常数的影响规律，总体有助于明确适宜的反应条件并为产物调控提供理论指导。论指导。论指导。


技术研发人员：吴志强 张杰 杨伯伦 谢涛 郭伟 高琨
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.12.31
技术公布日：2022/5/17