【摘要】：長(zhǎng)焰煤作為我國(guó)重要的動(dòng)力用煤和民用煤,不僅是重要的一次能源,更是理想的化學(xué)及化工原料,在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)著重要地位。然而由于其是由不同顯微組分組成的非均質(zhì)混合物,導(dǎo)致相同或相近變質(zhì)程度長(zhǎng)焰煤的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)有所差別。而鏡質(zhì)組作為煤中生烴能力較強(qiáng)且相對(duì)含量較多的有機(jī)顯微組分,在煤熱解過程中起著重要作用。為此本文以內(nèi)蒙古東勝和萬(wàn)利煤田的兩種長(zhǎng)焰煤及其鏡質(zhì)組煤為研究對(duì)象,主要利用同步熱分析儀、熱重-氣質(zhì)聯(lián)用儀、格金干餾爐三種技術(shù)手段探究其熱解特性及熱解產(chǎn)物的差異性,從相對(duì)微觀的角度探究煤熱解過程的實(shí)質(zhì)。主要內(nèi)容與結(jié)論如下:(1)采用同步熱分析儀探究試樣宏觀熱解特性,通過熱解特征指數(shù)P對(duì)煤樣整個(gè)熱解過程的化學(xué)反應(yīng)活性進(jìn)行了定量分析,發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律為:P_(WLV)P_(DSV)P_(DS)P_(WL);通過Coats-Redfern方程對(duì)主要熱解溫度段(400~600~oC)的熱解活化能求解,可知東勝和萬(wàn)利煤及其鏡質(zhì)組煤的熱解活化能分別為43.66、50.42、33.32、38.24KJ/mol。以上結(jié)果表明鏡質(zhì)組煤較原煤有較高的熱反應(yīng)活性,原煤相對(duì)于鏡質(zhì)組煤具有更高的熱穩(wěn)定性。(2)利用熱重-氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)主要熱解溫度下熱解揮發(fā)物產(chǎn)率分布及主要熱解產(chǎn)物的演化特性進(jìn)行了探究,結(jié)果表明,熱解揮發(fā)物以芳香單環(huán)類和脂肪類為主,且其含量在450~oC取得最大值。熱解揮發(fā)物中單環(huán)芳烴化合物取代基類型以1取代和2取代為主,單環(huán)芳烴化合物取代基的碳鏈長(zhǎng)度以C_1為主,脂肪物碳鏈長(zhǎng)度以C_(6-10)為主;同一熱解溫度下,其相對(duì)含量變化規(guī)律為:DSVWLVDSWL,即鏡質(zhì)組煤的揮發(fā)物含量大于原煤的揮發(fā)物含量,東勝鏡質(zhì)組煤熱解揮發(fā)物含量大于萬(wàn)利鏡質(zhì)組煤對(duì)應(yīng)的揮發(fā)物含量。(3)通過格金干餾爐獲取熱解過程的固體、液體及氣體產(chǎn)物,并對(duì)產(chǎn)物的產(chǎn)率分布、主要熱解揮發(fā)物的物質(zhì)演化及固體產(chǎn)物的吸附特性進(jìn)行了探究。結(jié)果表明,同一熱解終溫下,原煤熱解氣中的CO_2含量大于其鏡質(zhì)組對(duì)應(yīng)的百分含量,而鏡質(zhì)組熱解氣中的CO、CH_4、C_mH_n的含量大于其原煤對(duì)應(yīng)的百分含量;熱解焦油以脂肪類物質(zhì)和酚類物質(zhì)為主,且各組分含量在500~oC下取得最大值。熱解焦油中芳香單環(huán)物質(zhì)以2取代和3取代為主,單環(huán)芳烴取代基碳鏈長(zhǎng)度以C_1為主,脂肪化合物以長(zhǎng)鏈物質(zhì)(C_(20))為主。鏡質(zhì)組熱解焦油成分含量大于原煤對(duì)應(yīng)的焦油成分含量,東勝鏡質(zhì)組熱解焦油成分含量大于萬(wàn)利鏡質(zhì)組對(duì)應(yīng)的焦油成分含量;將熱解半焦應(yīng)用于模擬偶氮染料(剛果紅染料)廢水的吸附,結(jié)果表明,原煤熱解半焦對(duì)染料的去除率和吸附率高于鏡質(zhì)組熱解半焦的去除率和吸附量,且萬(wàn)利原煤熱解半焦對(duì)染料的去除率和吸附量高于其他煤熱解半焦的去除率和吸附量。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ530.2
【圖文】：

1 緒論（2）長(zhǎng)焰煤及其鏡質(zhì)組的熱解特性及動(dòng)力學(xué)對(duì)比不同升溫速率、煤種、煤巖組分煤樣熱解產(chǎn)物的釋放特性，確定不同實(shí)驗(yàn)條件對(duì)試樣熱解揮發(fā)物析出特性的影響規(guī)律。通過選取最佳動(dòng)力學(xué)模型方程對(duì)不同實(shí)驗(yàn)試樣主要熱解過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行求解，建立相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，且結(jié)合整個(gè)熱解過程的熱解特征參數(shù)明確實(shí)驗(yàn)主導(dǎo)影響因素。（3）長(zhǎng)焰煤及其鏡質(zhì)組熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及組成分布研究原煤及其鏡質(zhì)組煤在熱解過程中熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率分布特性，探究主要熱解產(chǎn)物的演化規(guī)律差異。綜合分析熱解過程中氣體和液體產(chǎn)物的組成特性及熱解固體產(chǎn)物的吸附特性，獲得原煤及其鏡質(zhì)組在熱解過程中熱解產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu)的差異性。

圖 3-1 不同實(shí)驗(yàn)煤樣的 X 射線衍射圖Fig. 3-1 XRD spectra of the different coal samples 3-1 可以看出，東勝原煤和其鏡質(zhì)組煤及萬(wàn)利鏡質(zhì)煤中的含有礦物質(zhì)成分，而萬(wàn)利原煤中含有以高嶺石為主及少量石英為輔英為此在熱解過程結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，而高嶺石在 440～600oC 煤大程度的質(zhì)量損失[60]。外光譜分析決定性質(zhì)，性質(zhì)反映結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步了解試樣的化學(xué)結(jié)構(gòu)（主骨架結(jié)構(gòu)）變化，需要對(duì)煤樣進(jìn)行紅外光譜分析。由于煤的不要官能團(tuán)結(jié)構(gòu)難以通過傳統(tǒng)的測(cè)試手段進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定和分析譜應(yīng)用于煤結(jié)構(gòu)的分析，可對(duì)重疊峰的分辨，光譜的差減及基到解決，且該測(cè)試方法具有用量少、測(cè)試時(shí)間快等優(yōu)點(diǎn)，為此應(yīng)用于煤結(jié)構(gòu)的研究。本實(shí)驗(yàn)采用德國(guó)布魯克公司的 VERTE分析儀進(jìn)行測(cè)試，首先將試樣在真空干燥箱里以 60℃干燥 24

表 3-4 煤的紅外光譜特征吸收峰的歸屬[61]Table 3-4 Infrared spectral absorption peak of coalm-1官能團(tuán)歸屬 波數(shù)/cm-1官能團(tuán)歸 -OH 自締合氫鍵，酚類 1375 甲基對(duì)稱變形 芳烴 CH 伸縮振動(dòng) 1330-1110 醇、酚、醚、 CH3非對(duì)稱伸縮振動(dòng) 1040-910 灰分 脂肪烴或環(huán)烷烴 CH28601,2,4-；1,2,4,5烴 CH 羰基 833 1, 4-取代芳烴芳香環(huán)；稠環(huán)中 C＝C 伸縮振動(dòng)8151,2,4-；1,2,3,4烴 CH470 芳香環(huán) 750 1, 2-取代芳烴 —CH3反對(duì)稱變形振動(dòng) 700單取代芳烴 1芳烴 CH

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本文編號(hào)：2748071