论文部分内容阅读
为了更好地利用淮南的煤炭资源,实现煤炭产品多元化的发展。对淮南煤在溶胀、热解和低温液化过程中结构与反应性之间的关系进行了研究。采用了傅立叶红外光谱、热重法、热重-红外光谱联用和热重-质谱联用等多种先进测试技术,深入地了解煤结构与相关反应性之间的关系,为淮南煤炭加工发展提供理论基础。 本文对淮南地区张集（ZJ）、谢桥（XQ）和潘集（PJ3）三个矿区的煤进行了溶胀实验,进而重点考察溶胀效果最佳的张集煤。FTIR光谱表征了ZJ煤去灰前后和溶胀处理效果的结构变化;TG和TG-FTIR分析了ZJ原煤与溶胀煤在热性质和结构上的关系;TG-MS考察了ZJ煤在热解过程中气体和轻质烃等的生成与热解反应的关系,并对两种联用进行比较分析;对ZJ煤在两种不同温度范围内进行实验性的液化研究,以萃取油量进行评价。 分别选用NMP、THF、吡啶及混合溶剂进行煤的溶胀实验,ZJ煤在NMP溶剂里的溶胀度最大,PJ3煤在THF溶剂中的溶胀度最小。依据FTIR光谱得出的信息,结合TG-MS分析。可以定性地描述ZJ煤的化学结构模型接近于年轻烟煤,富含大量的脂肪烃,含氧官能团主要为羰基和酚类羟基,桥键以硫醚、氧醚和亚甲基醚,苯环和苯的衍生物为主要结构单元核的大分子结构,元素硫嵌布在结构中。 对ZJ原煤和溶胀煤进行了TG分析,表明溶剂的预处理能够提高焦油的产率,在煤的热解过程中焦油产率前期决定能否有效降低煤中官能团交联反应的速度和程度,后期是煤的微孔结构体积更有利于焦油分子和挥发份的逸出。对原煤的TG-MS的分析表明形成焦炭的主要过程是在400℃至750℃之间;ZJ煤中的赋存元素硫;S02、CO2和CO的最大生成温度滞后是由于大分子网络结构发生交链和团聚,出现热解惰性。 在对ZJ煤低温液化的实验中,进行了催化剂、反应温度和煤样预处理的液化实验,以萃取油的量来表征煤液化机理和效果,影响因素中,去灰和溶胀预处理对煤液化效果最好。