【摘要】：貴州的煤高灰熔點、高灰分、高硫分同時含的金屬元素雜質較多,煤的氣化效率低,對于不同變質程度的貴州煤,各種煤的官能團,大分子結構以及小分子間的分子作用力都是不同的,因此,需要從結構上研究貴州煤的特性,以便于貴州煤的潔凈利用和高效轉化。本文研究了貴州桐梓無煙煤、貴陽無煙煤以及六盤水紅旗煙煤、小河橋煙煤,然后對選取的四個貴州煤樣進行了工業(yè)分析和元素分析、13C-NMR、XRD、IR等一系列分析,并在固定床反應器上測試了它們的CO2氣化活性,得出以下結論:1.通過利用掃描電鏡/能譜法、X射線衍射法、傅里葉紅外光譜、X射線光電子能譜、固體13C核磁共振對實驗煤樣進行了測定,得到各種煤中元素半定量結果、微晶結構參數(shù)、官能團、原子(主要包括C、O、N、S)價態(tài)及含量、碳原子分布以及芳香度等信息,發(fā)現(xiàn)各種煤的微晶結構參數(shù)、官能團、原子(主要包括C、O、N、S)價態(tài)及含量、碳原子分布以及芳香度均有明顯的不同,說明不同的煤中這些結構參數(shù)各有其特點。2.利用分析檢測的數(shù)據(jù),使用chemoffice 2004軟件繪制出各種煤的結構模型,TZ、GY、HQ、XHQ煤的模型分子式分別為C136H76O16N2S、C138H102O22N2S3、C136H100O29N2、C121H74O25N2,構建的模型的各項元素組成與測試值都很接近。3.利用Materials Studio 6.0軟件對得到的各種煤樣的結構模型進行了優(yōu)化,通過幾何優(yōu)化和能量最小化模擬后,使得煤的結構模型更加合理。構建的結構模型顯示TZ、GY、HQ、XHQ煤的結構中芳香碳原子的存在形式主要以萘、蒽和芘的形式存在,少量以含雜原子環(huán)的形式存在,脂肪碳在結構中主要起到連接芳香結構單元的作用,氧主要是以酚羥基和羰基的形式存在,同時還有少量的羧基,可能為風化作用所致,氮主要是以吡啶和吡咯的形式存在,說明這兩種形式在煤中比較穩(wěn)定,硫主要是以硫醇硫醚和噻吩型硫的形式存在。4.在自行設計的固定床反應器中對四種貴州煤及其酸洗煤樣進行CO2氣化活性測定,同時結合XRD分析數(shù)據(jù)和建立的煤的結構模型,研究煤的結構模型與氣化活性差異的原因,在實驗的溫度段中,反應溫度越高,煤的氣化活性越高,在1150℃時,四個煤樣的氣化活性達到最大,TZ、GY、HQ、XHQ煤焦的CO2氣化活性分別可達到40.8%、42%、48.4%、50%,TZ、GY、HQ、XHQ酸洗煤焦的CO2氣化活性分別可達到35.6%、38.7%、45%、46.2%,說明降低灰分含量后煤的CO2氣化活性有小幅度的下降,適量的灰分對煤的氣化有一定的促進作用。在相同反應溫度下,隨著反應的進行,四個煤樣的氣化活性都有小幅度的下降。通過分析950℃、1050℃、1150℃條件下各種煤焦的XRD圖,結果發(fā)現(xiàn)在高溫下,CaO易與其他礦物質在一起發(fā)生低溫共熔現(xiàn)象,降低了煤灰熔點。XRD圖中顯示在高溫下有少量的比較復雜的硅鋁化合物形成,這些硅鋁化合物提高了煤的灰熔點,會降低煤氣化的效率。酚羥基在加熱過程中可以生成甲烷、苯和一氧化碳,對生成一氧化碳會有阻礙作用,羧基在加熱過程中會生成水和二氧化碳,羧基的存在使得煤的氣化反應性提高;六元苯環(huán)的存在會對煤的CO2氣化活性有阻礙作用。另外,硫元素的存在使得煤中礦物質催化失活,會對煤的CO2氣化活性有一定的阻礙作用。
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ541

【參考文獻】

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1 趙明舉,謝克昌,凌大琦;煤中礦物質在煤氣化中的作用[J];煤炭轉化;1989年01期

2 范冬梅;朱治平;那永潔;張海霞;呂清剛;;一種褐煤煤焦水蒸氣和CO_2氣化活性的對比研究[J];煤炭學報;2013年04期

3 葉建偉;謝安;馮巧珍;;煤的結構分析及研究方法[J];河南科技;2011年06期

4 石金明;向軍;張軍營;趙清森;胡松;孫路石;蘇勝;;兗州煤熱演化過程中表面官能團結構研究[J];燃燒科學與技術;2010年03期

5 龐宏明;;煤炭的氣化原理[J];氣體分離;2010年04期

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本文編號：2614951