神府煤甲醇萃取物的GC/MS及FTIR分析

用GC/MS和FTIR技术结合气相色谱外标定量分析方法,对神府煤甲醇萃取物进行了定性和定量分析,讨论了神府煤甲醇萃取物的化学组成及其结构特征.结果显示,神府煤甲醇萃取物的GC/MS可测组分主要由多环芳烃和含氧化合物组成,其中芳烃以2～3环的烷基取代稠环芳烃为主,含氧化合物中以酮类和酯类化合物居多;结果还检测到种类较多的含氮化合物和少量的含硫、磷、氯的化合物.GC/MS不可测组分的IR分析显示,其中主要官能团有各类羟基、羰基、芳环和亚甲基、甲基等,表明其中可能存在分子量较大的稠环芳香族或其酚、酸、酮、酯类及烷基衍生物的化合物.     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

大河矿树皮残植煤热解特性及焦油组成研究

采用固定床热解及TG/DTG分析研究了晚二叠世龙潭组树皮煤热解过程中不同热解因素与产物组成的相关性,利用GC/MS系统研究了树皮体含量为40%的大河矿树皮煤和黄陵气煤低温热解焦油(530℃)组分的差异。结果表明,树皮煤热解产物组成与热解终温显著相关,与保温时间和升温速率的相关性较小,在530℃、60 min、8℃/min条件下热解焦油产率最大,该焦油主要由烷烃、萘、苯、芳烃和酚等45种有机物组成,分子中含9～16个碳的有机物含量占78.05%。同条件下,与黄陵气煤热解焦油相比,其高分子有机物和含氧有机物含量显著降低。两种焦油中碳数≤16的有机物含量分别为90.042%,77.924%,表明低阶煤低温焦油以轻质油为主,树皮体含量高有助于提高轻质油产量。     

梁家煤镜质组CS2可溶物赋存和溶出规律

为了揭示煤中可溶组分的赋存形式和溶出行为,用溶剂CS2对梁家长焰煤镜质组(LJJY)进行了索氏萃取,对按时间段分批(次)提取萃取物进行了FTIR和GC/MS的定性分析和定量分析.结果表明,LJJY用CS2溶剂进行索氏萃取时,初期萃取速率较快,后期减慢,总萃取率不高;CS2可溶物的溶出过程为:萃取初期溶出的主要是脂肪烃而取代芳烃较少,随反应进行,脂肪烃溶出量越来越少而取代芳烃含量则相对增多,此后溶解的主要是非取代的芳族化合物和含氧化合物;煤变质过程中主要存在着三类反应即芳构化反应、裂解碎化稳定反应和缩合反应.     

热分解气氛对流化床煤热解制油的影响

在循环流化床锅炉上耦合流化床热解反应器既可提供电力又副产热解油,明显提高煤的利用价值。在这个过程中,热解反应器通常利用自身产生的热解气作为流化介质。本文考察了模拟热解气反应气氛对流化床煤热解拔头制取热解油产率的影响,并利用TG-FTIR分析了焦油官能团组成及随TG温度的变化。针对锅炉用烟煤的实验结果表明：采用热解气作为反应气氛时焦油产率最大,相对无水无灰基煤达13%。反应气氛中H₂和CO₂的存在不利于焦油生成,但CO 和CH₄的加入提高了焦油产率;H₂的加入有利于焦油中酚羟基、羧基类化合物生成,同时也促进了脂肪族化合物的裂解;CH₄的存在可以提高焦油中单环芳烃、脂肪族及酚羟基类化合物的含量。     

淖毛湖煤慢速热解过程官能团相互作用

采用滴管炉,在短停留时间下,制备具有一定低温反应活性而消除主要低温交联位点的淖毛湖煤（NMHcoal）快速热解半焦（NRPchar）,再将NMHcoal和NRPchar混合进行慢速热解,研究官能团间的相互作用。热重分析结果表明,NMHcoal/NRPchar混合比为5∶5,温度为500℃热解时具有较强的负协同作用。固定床热解结果表明,NMHcoal热解生成的挥发物部分扩散至NRPchar中,?CH₃与芳碳自由基以及?O有更多的结合概率与时间,使焦油中含甲基的萘、酚类增多,半焦中烷基化邻氧芳碳结构与醚类结构增加。析出的酚类增多,使半焦中连氧芳碳结构减少。NRPchar中生成较多的多环芳烃前体,它们与酚类物质发生反应生成多环芳烃和CO,使共热解焦油中5、6环化合物含量增加,而另一部分滞留在半焦中使其比表面积降低。     

褐煤热转化过程氢键分布特征及调控手段研究进展

褐煤氧含量高且具备良好热反应性,是制备酚类、腐植酸等高附加值含氧化学品的重要原料。褐煤中的杂原子尤其是丰富的含氧官能团(酚羟基、羧基等)导致了大量氢键的存在,褐煤热转化过程(热解、干燥和直接液化等)中常见氢键包括煤中氢键和褐煤-溶剂间氢键等。煤中氢键和褐煤-溶剂间氢键在构型和强度上存在明显区别,目前可通过体积溶胀度、红外光谱等观测手段以及量子化学计算进行探究。煤中氢键和褐煤-溶剂间氢键广泛存在且明显作用于褐煤热解和直接液化等热转化过程。煤中氢键是维持褐煤大分子网络结构稳定的重要因素,能在热解过程中诱导酚羟基和羧基脱水,进而促进褐煤热转化过程中的低温交联反应,不利于焦油等轻质产物的生成。褐煤-溶剂间氢键是褐煤与溶剂相互作用的重要形式,其强度显著影响褐煤在热转化过程中的物理化学反应如萃取、溶胀以及脱氧等。充分认识褐煤相关氢键的存在形态和影响因素,并以此为基础进行氢键调控,对于褐煤清洁高效转化具有重要意义。现有的氢键调控主要目的在于破坏煤中氢键,从而在一定程度上抑制热转化过程中的交联反应。氢键调控方法主要包括低温预热以及使用吡啶、离子液体等强氢键受体进行溶剂预处理等。当前针对褐煤-溶剂间氢键的研究主要停留在定性层面,缺乏褐煤热转化过程中的原位观测以及定量分析。     

低阶烟煤中低温热解挥发性组分析出特性研究

利用热重分析、傅里叶红外光谱、气相色谱、气相色谱-质谱联用技术,研究了低阶烟煤热解挥发性组分析出规律,分析了原煤中低温热解后官能团结构的解离特性及热解温度对热解气与焦油收率与组成的影响。结果表明:随着热解温度升高,煤中挥发性组分的析出增多;较高热解温度下-CH_3、羧基的裂解较少,热解气中CH_4、CO_2的比例降低,游离氢的重组与含氧杂环的分解提升了H_2、CO的比例;较高的热解温度易造成焦油二次裂解与缩聚反应加剧,即焦油收率下降,且组分中酚类、脂肪烃类物质比例减少,萘类与芳香族化合物比例增加。     

N_2保护下热预处理对胜利褐煤热解产物分布的影响

采用管式炉反应器在惰性气氛下对胜利褐煤进行脱氧预处理,研究了热预处理对褐煤热解产物半焦产率、焦油产率及气态产物的影响。结果表明:热预处理使得煤半焦产率明显降低,焦油产率升高,气体生成量大于原煤。在600℃热解时,半焦产率最小,焦油产率最大。褐煤中含氧官能团之间的氢键会使得交联反应增加。     

固体热载体煤热解过程中氮的迁移

在固体热载体煤热解实验装置上考察了石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体对煤热解过程中氮迁移的影响。固体热载体煤热解过程中,热解温度升高有利于煤中挥发分析出,可以促进煤中含氮官能团发生断键,利于氮的脱除。快速热解可促进煤中氮脱除生成HCN和NH_3。分别以石英砂、燃烧灰和气化半焦为热载体,研究表明:热载体中矿物质可促进焦油氮分解;通过气化半焦和脱矿物质气化半焦为热载体研究发现,气化半焦为热载体时,高比表面积和孔结构可延长在其表面停留时间,对焦油氮分解起主要作用。     

水热处理对褐煤提质及其热解产物分布的影响

为了提高褐煤利用效率,强化水处理技术对褐煤提质的影响,采用高压反应釜对褐煤进行水热处理,考察了水热处理条件对煤低温热解产物分布的影响。结果表明,处理后煤样的碳、氢含量增加,氧含量降低,水热处理对煤样有脱氧提质作用。处理温度为260℃时,热解焦油产率相对提高19%,热解水产率降低了20%。通过固体核磁共振(NMR)分析可知,水热处理温度在180~260℃条件下,煤中分子有机结构中的弱化学键有一定断裂,含氧官能团逐步减少,热解水产率降低;芳香碳含量基本不变,芳香侧链增加,热解时容易断裂形成焦油,达到提高煤焦油产率之目的。但水热处理温度过高时,其热解焦油产率下降。     

神府煤石油醚萃取物组成及萃取过程分析

采用自行研制的萃取系统对神府煤进行了石油醚溶剂萃取,并结合GC/MS技术对萃取物进行了定性和定量分析,讨论了萃取物的化学组成及其萃取过程.结果显示,神府煤石油醚萃取物的GC/MS可测组分主要由脂肪烃、芳烃及含氧杂原子化合物组成,其中含氧化合物相对含量达到72%;各次循环萃取量经历了从低到高、再从高到低的过程;各分子化合物在溶剂中的溶解析出规律有较大差异.     

利用GC-MS分析生物质与煤共热解油组成

文章主要利用GC-MS对生物质与煤快速共热解油品组成进行分析。结果表明:共热解油品组成复杂,已检测到的物质可分为脂肪类、芳烃类、酚类及其他含O、N、S等杂原子类物质,其中芳烃类占主要组成,含量高于60%。就定量分析结果而言,共热解焦油与煤单独热解焦油组成相近,可通过进一步的加工制取优质燃料油及化工产品。     

升温速率及热解温度对煤热解过程的影响

为了研究煤热解过程中升温速率及热解温度对热解产物分布及热解过程吸热量的影响,采用热重和热红联用技术对煤热解过程进行了分析.研究了不同升温速率和热解温度对煤热解过程的气态产物分布的影响,并对所产生的焦炭性质进行了分析.结果表明:煤的整个热解过程的吸热量随升温速率的增加而减小;煤热解产生的焦油组分含量包括芳香族、脂环族和脂肪族含量达到最大值所对应的热解温度随升温速率的增加产生滞后现象,但是煤热解产生的煤气成分随着升温速率增加而急剧释放;随着热解温度的升高,焦炭结构逐渐致密,裂纹及裂缝产生,芳香晶核增大,同时焦炭中的氧和氮含量由于含氮和含氧化合物的继续分解而降低.     

微波场中低变质煤与油页岩的热解

采用微波加热技术对低变质煤与油页岩的共热解特性进行探讨,研究了不同配比混合物的热解产物产率及成分,并通过气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对液体产物的成分进行了分析.结果表明:微波热解过程中,适当配入低变质煤可提高焦油产率,增加热解气中可燃气体CO,CH4及H2的含量;微波热解共混物所得焦油成分主要是烃类(约50%～80%),其中烷烃和芳香烃居多(约40%～50%左右),其次是少量的以苯酚类为主的含氧化合物,而并未检测出含氮化合物,这一组成有利于焦油的进一步加氢处理.     

煤与城市生活垃圾共热解焦油成分分析

利用2kg模拟焦炉系统进行煤、城市生活垃圾单独热解和两者不同配比下共热解实验,对所得焦油成分进行分析,结果表明,神华煤热解焦油成分主要以芳香烃（41.13％）和烷烃（30.79％）为主;生活垃圾热解焦油成分主要以烯烃（25.70％）和烷烃（28.38％）为主。与理论计算数据相比,共热解焦油中苯萘类油含量增加3.20％～7.97％,链烃类（烷烃和烯烃）含量增加10.14％～12.69％,含氧官能团有机物成分减少6.6％～14.64％,共热解焦油成分旱现出明显的“链烃化”趋势。     

昭通褐煤“腐植酸的提取——腐黑物的低温热解”的梯级利用特性

以昭通褐煤为原料,通过碱溶酸析法提取腐植酸,探讨各工艺条件下褐煤腐植酸的提取率、腐植酸的品质,并对提完腐植酸后剩余的褐煤腐黑物进行热解气化,以热解产物分布、热解气及焦油的组成为指标,研究其热解气化特性,为开发"腐植酸的提取——腐黑物的低温热解"梯级利用提供基础数据,结果表明:1.5%Na OH、70℃反应温度和3h反应时间、2MPa压力下腐植酸的产率较高,可达到41%以上,得到的腐植酸的总酸性官能团含量可高达6.8mmol/g,其中主要的羧基官能团含量达到4.4mmol/g,腐植酸的灰分产率为14.23%,其对金属元素吸附大小顺序为AlSiFeCaKMg。腐黑物(残渣)热解气产率为15.72%,焦油产率为2.29%,热解气中主要的成分有H2、CO、CO2、CH4,其中H2的含量最高可达38.2%,焦油的组分较重且极为复杂,热解半焦的固定碳含量有所提高,热解产物中各组分的含量及比值随热解工艺条件的变化有所改变。     

神府东胜煤CS2萃取物组成分析

采用溶剂萃取、色-质联用和色-红联用结合色谱保留值的定性方法，分析研究了神府东胜煤CS2萃取物的化学成分和结构，鉴定出120多种化合物，并对所鉴定出的单个化合物进行了定量分析，讨论了神府东胜煤CS2萃取物化学成分的结构特征．结果表明：萃取物主要由脂肪烃、芳烃和极性化合物三类成分组成．芳烃含量在萃取物中占绝对优势，且主要为1-4环的烷基取代芳烃．脂肪烃除主要成分正构烷烃外，还有少量的类异戊二烯烃和萜烷，极性化合物所占的比例很小，以含氧化合物为主．     

温度对神府煤微波辅助萃取影响的实验研究

为进一步研究温度对微波辅助萃取(microwave-assisted extraction,MAE)的影响,采用四氢呋喃作为萃取溶剂,在不同温度水平下对神府煤进行了微波辅助萃取实验研究。结合柱层析分离和傅立叶红外光谱(FTIR),分别定量半定量分析研究了萃取温度对萃取物组成及萃取残煤化学结构的影响。结果表明:随着萃取温度的增加,神府煤的MAE萃取率在140℃下达到最高值,并在150℃左右受到活性含氧化合物(主要为萃取物极性组分)裂解反应的影响。随着萃取温度从100℃增加至140℃,萃取残煤中脂肪族化合物含量比芳香族化合物含量受萃取温度影响更为明显,而MAE萃取率则与萃取残煤中含氧官能团C=O与C—O的相对含量之比(β)存在反相关关系,这表明温度的升高明显促进了溶质内含C=O官能团与溶剂的溶剂-溶质相互作用。     

低变质煤热解气体产物的析出特性

通过改变热解终温,分析气体产物成分与固体产物官能团变化关系,探究低变质煤热解过程中气体产物的析出特性。结果表明:气体产物CO在低温区主要是由于羧基、醛或酮类结构中的弱键断裂分解和小部分醚键、含氧杂环发生裂解产生的。CO_2主要是醌、醛或酮类结构和醚键结构发生裂解,以及焦油中含氧杂环或羰基官能团的断裂产生的。CH_4是由弱甲基键的断裂以及甲氧基、侧链甲基和焦油中烷烃类物质的裂解形成,固态产物与氢气发生二次反应也会产生甲烷。H_2是由极少部分游离氢自由基组合以及固态产物结构芳构化和气体分子间的聚合反应或小分子裂解产生。气体产物析出主要分四个阶段:第一阶段,煤表面吸附物质释放以及一些不稳定弱键开始断裂;第二阶段,热解程度增强,各个官能团裂解反应更为剧烈,自由基碎片大量增加;第三阶段主要是焦油发生二次裂解;第四阶段为固态产物芳构化脱氢。