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淮南煤的结构与反应性研究

专 业: 矿物加工工程
关键词: 煤结构 溶胀 傅立叶红外光谱 热重-质谱联用 液化
分类号: TQ530  TQ533.6
形 态: 共 85 页 约 55,675 个字 约 2.663 M内容
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内容摘要


本文对淮南煤在溶胀、热解和低温液化过程中结构与反应性之间的关系进行了研究。

采用了傅立叶红外光谱、热重法、热重-红外光谱联用和热重-质谱联用等多种先进测试技术,深入地了解煤结构与相关反应性之间的关系,为淮南煤炭加工发展提供理论基础。

本文对淮南地区张集ZJ、谢桥XQ和潘集PJ3三个矿区的煤进行了溶胀实验,进而重点考察溶胀效果最佳的张集煤。

FTIR光谱表征了ZJ煤去灰前后和溶胀处理效果的结构变化;TG和TG-FTIR分析了ZJ原煤与溶胀煤在热性质和结构上的关系;TG-MS考察了ZJ煤在热解过程中气体和轻质烃等的生成与热解反应的关系,并对两种联用进行比较分析;对ZJ煤在两种不同温度范围内进行实验性的液化研究,以萃取油量进行评价。

分别选用NMP、THF、吡啶及混合溶剂进行煤的溶胀实验,ZJ煤在NMP溶剂里的溶胀度最大,PJ3煤在THF溶剂中的溶胀度最小。

依据FTIR光谱得出的信息,结合TG-MS分析。

可以定性地描述ZJ煤的化学结构模型接近于年轻烟煤,富含大量的脂肪烃,含氧官能团主要为羰基和酚类羟基,桥键以硫醚、氧醚和亚甲基醚,苯环和苯的衍生物为主要结构单元核的大分子结构,元素硫嵌布在结构中。

对ZJ原煤和溶胀煤进行了TG分析,表明溶剂的预处理能够提高焦油的产率,在煤的热解过程中焦油产率前期决定能否有效降低煤中官能团交联反应的速度和程度,后期是煤的微孔结构体积更有利于焦油分子和挥发份的逸出。

对原煤的TG-MS的分析表明形成焦炭的主要过程是在400℃至750℃之间;ZJ煤中的赋存元素硫;SO2、CO2和CO的最大生成温度滞后是由于大分子网络结构发生交链和团聚,出现热解惰性。

在对ZJ煤低温液化的实验中,进行了催化剂、反应温度和煤样预处理的液化实验,以萃取油的量来表征煤液化机理和效果,影响因素中,去灰和溶胀预处理对煤液化效果最好..……

全文目录


第一章 文献综述与选题
1.1 选题背景
1.2 煤结构研究发展概况
1.2.1 煤结构的基本概念
1.2.2 煤结构模型
1.3 煤结构的研究方法
1.4 煤的结构与反应性的关系
1.4.1 煤的反应性的概念
1.4.2 煤的结构与反应性关系的研究方法
1.5 煤炭工艺加工性与煤质的关系
1.6 本文研究的主要内容
1.7 小结
第二章 实验原料
2.1 化学药品、溶剂及气体的准备
2.2 煤样的准备
2.2.1 采样和制备
2.2.2 降灰处理
第三章 煤的溶胀反应
3.1 煤溶胀反应的基本概念
3.1.1 溶胀的概念
3.1.2 溶胀度的测量和计算
3.1.3 煤的溶胀机理研究情况
3.2 溶胀度的影响因素
3.2.1 溶剂的影响
3.2.2 煤化程度的影响
3.2.3 预处理的影响
3.3 溶胀在煤结构研究、热解和液化过程中的作用
3.4 实验部分
3.4.1 溶胀度的测定
3.4.2 结果与讨论
3.5 红外光谱分析FTIR
3.6 小结
第四章 傅立叶红外光谱分析
4.1 红外光谱在煤结构中的应用
4.2 傅立叶红外光谱分析实验
4.3 结构分析与讨论
4.4 小结
第五章 煤的热解反应
5.1 煤的热解过程
5.1.1 煤的热解研究情况
5.1.2 煤热解产物
5.1.3 煤的热解规律
5.1.4 热分析在煤热解中的应用
5.2 溶胀煤热解研究
5.3 煤的热重反应器一傅立叶红外光谱联用研究
5.3.1 TG-FTIR在煤热解中的应用
5.3.2 煤中官能团的热解活性
5.3.3 热重反应器--傅立叶红外光谱联用实验
5.4 煤的热重反应器--质谱联用研究
5.4.1 热重反应器--质谱联用系统的介绍
5.4.2 TG-MS系统在煤结构与反应中的应用研究情况
5.4.3 热重-质谱联用实验
5.5 TG-FTIR和TG-MS实验的比较
5.6 热解规律
5.7 小结
第六章 煤的液化反应
6.1 煤炭直接液化的一般认识
6.2 煤的低温液化反应与结构的关系
6.3 实验部分
6.3.1 实验内容的设计
6.3.2 实验流程及高压釜介绍
6.4 实验结果与分析
6.4.1 煤样对液化效果的影响
6.4.2 溶剂对液化效果的影响
6.4.3 催化剂对液化效果的影响
6.4.4 溶胀对液化效果的影响
6.5 液化油的分析情况
6.6 小结
结论
参考文献

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中图分类: > TQ530 > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤化学基础理论
其他分类: > TQ533.6 > 工业技术 > 化学工业 > 煤化学及煤的加工利用 > 煤的分析与检验

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