【摘要】：寧東煤田中低階煤儲(chǔ)量豐富,是寧夏煤化工產(chǎn)業(yè)理想的原料工業(yè)基地。了解寧東煤的分子組成結(jié)構(gòu)特征和定向轉(zhuǎn)化的機(jī)理對(duì)于實(shí)現(xiàn)寧東煤的高附加值利用,轉(zhuǎn)化寧夏地區(qū)的煤炭資源優(yōu)勢(shì)為強(qiáng)勁的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)具有十分重要的意義。本論文選取寧東煤田紅柳礦(HL)、羊場(chǎng)灣礦(YCW)和梅花井礦(MHJ)煤樣作為研究對(duì)象,首先依次以石油醚、二硫化碳(CS_2)、甲醇、丙酮、等體積的丙酮/CS_2混合溶劑對(duì)三種煤樣分別進(jìn)行了分級(jí)萃取,得到各級(jí)萃取物和萃余煤。然后依次選用環(huán)己烷、苯和甲醇作為熱溶溶劑,蒽作為活性氫受體,對(duì)三種煤樣的萃余煤分別進(jìn)行了熱溶解聚,得到各級(jí)熱溶物及熱溶殘?jiān)�。最�?制備了磁性負(fù)載型固體超強(qiáng)堿催化劑,并對(duì)熱溶殘?jiān)M(jìn)行催化加氫裂解。并利用氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)對(duì)三種煤樣的各級(jí)萃取物、熱溶物和催化裂解產(chǎn)物進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,超聲輔助分級(jí)萃取的方法可以有效地分離出寧東煤中較易溶出的有機(jī)質(zhì)分子。石油醚萃取物以烷基取代環(huán)己烷為主;CS_2萃取物以大分子芳烴及芳烴衍生物為主;甲醇萃取物中則主要為正構(gòu)烷烴和烷基取代苯;丙酮萃取物中主要是以含氧有機(jī)物為主的雜原子有機(jī)化合物;經(jīng)前幾級(jí)萃取后丙酮/CS_2萃取產(chǎn)物中可檢測(cè)組分較少,且主要以大分子為主。甲醇對(duì)各煤樣的萃取率最高,石油醚對(duì)各煤樣的萃取率最低,說明萃取率不僅與煤樣本身有關(guān),而且與溶劑極性和溶解性有關(guān)。從產(chǎn)物組成上看,三種煤樣分級(jí)萃取物中可檢測(cè)組分種類較多,分布較廣,其中環(huán)烷烴類,取代芳烴類和雜原子有機(jī)物的含量相對(duì)較高,其中還檢測(cè)到少量高附加值產(chǎn)物如角鯊烯、姥鮫烷和植烷等,對(duì)寧東煤的高效開發(fā)利用有重要意義。三種萃余煤的熱溶物收率隨著熱溶溫度的升高而升高;相比于環(huán)己烷和苯,甲醇對(duì)于煤結(jié)構(gòu)中的大分子有機(jī)化合物的溶出效果最好。300℃下熱溶產(chǎn)物中芳烴類的含量較高,烯烴類含量最低。大部分芳烴是以甲基、乙基、異丙基和長(zhǎng)鏈烷基等為取代基的取代芳烴,推測(cè)其主要游離于煤中的大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。還檢測(cè)到豐富的酚類化合物,主要以烷基取代的苯酚為主。與分級(jí)萃取結(jié)果對(duì)比分析,熱溶物中烷烴的含量較高,說明煤結(jié)構(gòu)中烷烴類分子間作用力較強(qiáng),特別是支鏈烷烴在煤復(fù)雜的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中有較強(qiáng)的繞合作用,溫和條件下萃取并不能將其大量溶出。制備的磁性負(fù)載型固定超強(qiáng)堿催化劑具有良好的超順磁性、分布較好的介孔結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的堿性位點(diǎn)。相比分級(jí)萃取和變溫?zé)崛?煤樣的熱溶殘?jiān)?jīng)催化加氫反應(yīng)后產(chǎn)物中可溶物的收率明顯提高,表明固體超強(qiáng)堿能有效促進(jìn)煤結(jié)構(gòu)中有機(jī)質(zhì)分子間共價(jià)鍵的斷裂。催化裂解產(chǎn)物中的芳烴類、酚類和酮類含量較高,特別是酚類化合物,說明了固體超強(qiáng)堿催化劑能促進(jìn)煤結(jié)構(gòu)中連接苯氧基和大分子網(wǎng)絡(luò)骨架結(jié)構(gòu)的-C-O-鍵的斷裂。
【圖文】：

13圖 2.1 分級(jí)萃取流程圖Fig 2.1 Fractional Extraction Scheme分別稱取6 g紅柳礦、梅花井礦和羊場(chǎng)灣礦煤樣置于錐形瓶中，向錐形瓶中加入300 mL溶劑，然后置于超聲水浴裝置中振蕩20 min，靜置10 min至煤樣沉淀至錐形瓶底部，將上部溶液轉(zhuǎn)移至索氏萃取器中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在常壓下將各

物進(jìn)行定量計(jì)算。2.3.2 變溫?zé)崛茏儨責(zé)崛軐?shí)驗(yàn)流程如圖2.2所示。依次加萃余煤和 20 mL 環(huán)己烷/蒽（蒽濃度為 0.001 mol/mL）溶液到洗凈干燥的高壓釜中，封閉高壓釜后用水循環(huán)泵快速抽出釜內(nèi)空氣，，關(guān)閉閥門開啟磁力攪拌升溫至 200 ℃，實(shí)時(shí)記錄溫度和壓強(qiáng)變化，恒溫保持 2 h 后浸釜體于冰水浴中冷卻至室溫。置高壓釜于鐵架內(nèi)固定后打開高壓釜，用滴管小心取出釜內(nèi)固液混合物于干凈的錐形瓶中，用丙酮多次淋洗高壓釜內(nèi)壁至淋洗液無色澄清，并將淋洗液也轉(zhuǎn)移至錐形瓶?jī)?nèi)。然后將錐形瓶置于超聲水浴裝置中進(jìn)行超聲萃取。超聲萃取后的固液混合物經(jīng)過砂芯漏斗抽濾，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將所得濾液濃縮，濃縮后的濾液轉(zhuǎn)移到提前稱重的樣品瓶保存，留做后續(xù)檢測(cè)。所得濾餅繼續(xù)轉(zhuǎn)移到錐形瓶中添加等量的丙酮溶劑繼續(xù)進(jìn)行超聲萃取，然后過濾，多次重復(fù)上述操作
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ533

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本文編號(hào)：2652004