油砂瀝青是油砂中重要的烴類有機物,為了掌握油砂瀝青內部結構以及熱解過程,利用實驗和分子動力學模擬相結合的方法,對油砂瀝青的分子結構進行了探究,建立了最優(yōu)油砂瀝青分子模型,并進行了熱解過程的模擬,確定熱解過程中能壘最低的反應路徑�；跓峤膺^程中油砂瀝青內部結構的變化規(guī)律,在分子層面闡述了熱解過程中的有機質內部的變化,為油砂熱解利用提供理論依據(jù)。本文主要從以下幾方面展開研究:對油砂進行熱重-紅外熱解實驗以及油砂及其半焦固體紅外實驗,獲得油砂熱解過程中氣體紅外和固體半焦紅外數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進行分析發(fā)現(xiàn)油砂瀝青的分解主要發(fā)生中溫段。在紅外譜圖中,芳環(huán)與脂肪鏈的特征峰是最明顯的,含氧官能團的特征峰比較寬,經(jīng)過分峰擬合發(fā)現(xiàn)主要為醇羥基、酚羥基和分子間氫鍵。對芳環(huán)特征峰進一步分峰擬合,發(fā)現(xiàn)油砂瀝青中芳環(huán)主要為五取代芳環(huán)。對各個溫度下、各個頻率譜段的特征峰進行分峰擬合,得到紅外結構參數(shù)。結構參數(shù)顯示雖然雜原子和分子間氫鍵在譜圖中不明顯,但在熱解過程中起到關鍵作用。隨著熱解溫度的升高,油砂瀝青含氧官能團和脂肪鏈逐漸分解和脫落,芳構化程度進一步加深,芳環(huán)側鏈和取代基逐漸脫落。通過對油砂瀝青13C核磁數(shù)據(jù)譜圖進... 

【文章來源】：東北電力大學吉林省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－４?１０（ＴＣ汕砂固體紅外羥棊擬合??，：

東北電力大學工學碩士學位論文??〇１２１?Ａ?醇羥？??１?？?酚羥基??０．１０－?▲?＊?氫鍵??駐５?０．０８－?：?？??采?＼??０．０６?－??０．０４－??備、‘?．．ＪＢ???＊、?????、一一一?＊??０．０２?４——．——■——，——■——，——■——，——■——，——■——??１００?２００?３００?４００?５００?６００??溫度／?ｃ??圖２－５羥基吸收峰隨溫度變化??在低溫階段，分子間氫鍵的波數(shù)和含量都處于最低值，這表明在這一階段中脂鏈的環(huán)??化與官能團的縮合作用強烈，各種鍵之間的相互作用減弱了羥基的伸縮強度。??中溫階段，羥基在油砂中主要存在于端基和側鏈中，羥基在這一溫度段斷裂、交聯(lián)鍵??時具有很強的活化效應，此時它是Ｈ２０潛在的縮合位；同時，羥基譜帶的位置由３２００ＯＴＴ１??移至３４１０ｃｍ＇表明羥基是以多聚的締合結構形式存在這種締合結構會加大Ｈ２０的縮??合使汕砂中形成大量的氫鍵。氫鍵的存在進一步維持分子結構的穩(wěn)定，伴隨著羥基的進一??步穩(wěn)固和生成。??隨溫度的進一步升高，這種較松散的締合結構會隨羥基數(shù)量的減少而逐漸消失，因此，??氫鍵在高溫中對油砂瀝青反應性的貢獻也將減弱。在高溫階段分子間氫鍵進一步被破壞，??更高的振動頻率的羥基波峰逐漸下降，表明油砂中由分子間締合的氫鍵所形成的高頻吸收??逐漸消失，羥基官能團逐漸開始下降。因為醇羥基相較于酚羥基更容易形成氫鍵，并且具??有更高的反應活性，所以當氫鍵被破壞之后醇羥基下降比較明顯［５２】。??２．２．２?１０００－１３５０ｃｍ－１?譜帶分析??在飽和脂肪酸中

?第２章油砂紅外實驗及其分析???°＇６］?｜—￣?脂肪醚ｃ－ｏｌ??°５?／＾Ｊ＼??｜?°＇４＇?＾?＼??＾?＼??０．３－?＼??＼??０．２－??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００??溫度／°ｃ??圖２－６油砂固體紅外脂肪醚吸光度隨溫度變化??如圖２－３、２－６所示，隨溫度的升高，醚鍵的吸收帶加寬而且強度在４４０？５５０°Ｃ之間迅??速降低。這表明隨溫度的升高羥基官能團逐漸消失，醚鍵成為芳環(huán)縮合的一個新的活性位??點。鄭慶榮［５３啲研究表明，煤中可斷裂的醚鍵主要以單個苯環(huán)上結合的醚為主。脂肪醚隨??溫度的變化趨勢為先增后減的變化趨勢，這與煤中含氧官能團醚類物質變化趨勢相同［５４］，??其主要原因為羧基和羰基等活性含氧官能團容易在低溫段發(fā)生反應，從而使得在這一階段??中醚鍵含量增加，之后伴隨著羧基的消失和羰基活性含氧官能團的減少，使得生成醚鍵的??速度小于醚鍵的消失速度，所以醚鍵會逐漸減少。??２＿２．３?１３６５－１６２５ｃｍ－丨譜帶分析??絕大多數(shù)芳香族化合物會在區(qū)間內，芳香化合物的頻率吸收峰比較特??殊，會以３？４個明顯的吸收峰來表示。這些譜帶可以分為三組：１３６５－１４３０加１－［、??１４３０－１５５００＾、１５５０－１６２５＾人芳環(huán)骨架的振動并不是某兩個鍵振動的耦合，而是骨架的??整體振動。芳環(huán)上有取代基之后，芳環(huán)分子的中心對稱性會被破壞，芳環(huán)上碳原子周圍電??子云密度不相等，使得芳環(huán)骨架振動頻率發(fā)生變化。芳環(huán)上取代基的數(shù)目、位置和取代基??的性質會影響整個骨架振動頻率的數(shù)目、位置和強度［５（）］。由圖２－３分析可知，在??ＵＳＳ－ｌＧａＳｃｎｒ１振動頻率區(qū)間


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