【摘要】：煤瀝青是一種寶貴的重質(zhì)碳資源,在我國(guó)其產(chǎn)能過(guò)剩,利用率低。芳環(huán)結(jié)構(gòu)是煤瀝青主要組成部分,對(duì)其性質(zhì)和用途有重要影響,因此從分子水平深入研究煤瀝青中芳環(huán)結(jié)構(gòu)的組成和分布是實(shí)現(xiàn)煤瀝青高效利用的基礎(chǔ)。本文以大土河煤瀝青(DCTP)和金堯煤瀝青(JCTP)為樣品,首先通過(guò)現(xiàn)代分析儀器直接對(duì)DCTP和JCTP進(jìn)行表征,結(jié)果表明煤瀝青的碳骨架主要是由芳碳構(gòu)成,芳碳的比例高達(dá)95%左右,芳環(huán)結(jié)構(gòu)單元的平均芳環(huán)數(shù)接近于5。在煤瀝青的微晶結(jié)構(gòu)中,JCTP的芳香層片比DCTP的多一層,表明JCTP的芳環(huán)微晶結(jié)構(gòu)更加顯著。煤瀝青中氮原子的形態(tài)以吡啶氮、氨基氮、吡咯氮、季氮和吡啶氧化物存在,其中吡啶氮和吡咯氮的含量最高;硫原子以脂肪硫、芳硫和亞砜形態(tài)存在,芳硫的含量最高。煤瀝青釕離子催化氧化(RICO)的結(jié)果表明煤瀝青中的芳環(huán)結(jié)構(gòu)主要以致密型存在,同時(shí)存在少量的聯(lián)苯型芳烴,而帶烷基側(cè)鏈和亞甲基橋鍵的芳環(huán)結(jié)構(gòu)含量較少。采用“可分離-選擇性破壞”分析手段深入探究煤瀝青中的芳環(huán)結(jié)構(gòu)特征。依次采用甲醇、環(huán)己烷和甲苯對(duì)煤瀝青進(jìn)行逐級(jí)萃取,將樣品分成三個(gè)可溶組分(E_1-E_3)和最終的難溶組分(R_(CTP)),采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)等分析儀器全面解析E_1-E_3中芳環(huán)的組成和分布特征,結(jié)果表明E_1-E_3中GC/MS可檢測(cè)的化合物主要有芳烴和少量的含雜原子芳香族化合物。芳烴中以縮合芳烴為主,芳烴的環(huán)數(shù)從2-7,存在少量以橋鍵連接芳烴的環(huán)烷基芳環(huán)結(jié)構(gòu)和少量帶脂肪側(cè)鏈的芳環(huán)結(jié)構(gòu),其中側(cè)鏈大多為甲基。含雜原子芳香族化合物主以苯并呋喃類(lèi)、苯并喹啉類(lèi)、苯并吡啶類(lèi)和苯并噻吩類(lèi)化合物存在。DCTP和JCTP可溶組分中EPA優(yōu)先監(jiān)控的16種多環(huán)芳烴(PAHs)的總含量分別為110.79 mg/g和135.08 mg/g,其中DCTP的環(huán)己烷可溶物(DE_2)中16種PAHs高達(dá)72.07 mg/g,因此,可以選擇一定的手段從DE_2中分離16種PAHs。對(duì)分級(jí)萃取后剩余的R_(CTP)采用(RICO)法選擇性降解為可分析的小分子,通過(guò)檢測(cè)這些小分子來(lái)反推R_(CTP)中芳環(huán)結(jié)構(gòu)的特征。結(jié)果表明DCTP的難溶殘?jiān)?DR_(CTP))和JCTP的難溶殘?jiān)?JR_(CTP))分別是由以芳烴剟和芳烴苯并[ghi]傒為結(jié)構(gòu)單元相互連接而成的大分子芳環(huán)結(jié)構(gòu)。煤瀝青富含大分子芳環(huán)結(jié)構(gòu),氧化降解所得可溶酸中主要以苯多酸(BCAs)為主。本文對(duì)煤瀝青進(jìn)行空氣預(yù)氧化或溶劑萃取預(yù)處理,旨在提高煤瀝青堿/O_2氧化過(guò)程中的收率,探索一種從煤瀝青中獲取高附加值BCAs的可行性方法。通過(guò)對(duì)DCTP預(yù)處理后,堿/O_2氧化失重率提高20.06%,BCAs的總收率提高了5.84%,苯六甲酸和苯五甲酸的選擇性分別提高了2.73%和1.99%,表明可以通過(guò)對(duì)DCTP先甲醇萃取再空氣預(yù)氧化處理后的殘?jiān)鳛檠趸孜镞M(jìn)行氧化解聚來(lái)獲取高附加值BCAs。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ522.65;TQ245

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本文編號(hào)：2642093