(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111675953.4 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市咸宁西路28号 (72)发明人 吴志强　张杰　杨伯伦　谢涛　 郭伟　高琨　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 马贵香 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G16C 20/10(2019.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种煤炭热力学参数构建方法 (57)摘要 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。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114510820 A 2022.05.17 CN 114510820 A 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CHα1Oα2Nα 3Sα 4。 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， ΔHf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，△Hf,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vc、 vs、 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， 所述分段计算煤炭权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114510820 A 2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、 Δ Hn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， TDK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， ΔDHi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。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114510820 A 3