溶剂萃取后煤的化学组成变化与动力学机制

发布时间：2020-05-31 13:45

【摘要】：成煤过程中,煤化作用和构造应力的破坏作用,不仅使得煤的变质程度、宏观形貌、煤结构和物理力学性质发生变化,也改变了煤的化学组成。本文为了分析煤化作用和构造破坏作用下煤的化学组成的差异性,借助于溶剂萃取的方法对不同变质和破坏程度的煤样进行了索氏分次萃取,分析了萃取过程中小分子化合物溶出的动力学特征,以及化学组成差异性变化规律,为煤的高效洁净转化和煤层气开发提供了理论依据。本文以不同变质程度的褐煤、长焰煤、1/3焦煤、贫煤、无烟煤和不同破坏程度的原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤、糜棱煤为研究对象,采用THF和CS_2溶剂对各煤样进行分次索氏萃取,借助柱层析法和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)等测试分析手段,探讨不同时间段内各类煤萃取物中小分子化合物的溶出行为、族组成和化学组成的差异及其实质,研究结果表明:(1)不同煤级煤的总萃取率以长焰煤最高(9.97%),无烟煤最低(4.19%),而褐煤、1/3焦煤和贫煤居中;不同煤体结构煤的总萃取率由高到低分别为糜棱煤、碎粒煤、碎裂煤和原生结构煤;(2)各类煤的萃取过程可划分为2个阶段,其中第I阶段萃取速率远大于第II阶段,并且k_I、k_(II)值在不同溶剂和煤样中呈现不同的变化规律;(3)族组成测试结果显示,不同煤级煤和不同煤体结构煤的萃取物在THF溶剂作用下,第II阶段与第I阶段相比,烃类含量降低,非烃类含量增加,而在CS_2溶剂作用下则表现为烃类含量增加,非烃类含量降低;随着变质程度和煤样破坏程度的变化,烃类和非烃类的含量具有不同变化规律;(4)GC-MS可检测小分子化合物中脂肪烃多为长链烷烃和烯烃,芳香烃为2~5环芳烃及其甲基取代物,杂原子主要为含氧、氮元素的化合物;各煤样的萃取物中,杂原子化合物含量高且种类多,相比而言脂肪烃中长链烷烃在中低级煤萃取物中含量较大,而芳烃仅出现于烟煤,在中级烟煤萃取物中含量较高,其种类含量随着煤体破坏程度的增大而增加。
【图文】：

索氏萃取仪

气相色谱-质谱联用仪Fig.2-1SoxhletextractorFig.2-2Gaschromatograph-massspectrometer
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ531;P618.11

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孟召平;刘珊珊;王保玉;田永东;武杰;;不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征[J];煤炭学报;2015年08期

2 张小东;张鹏;;不同煤级煤分级萃取后的XRD结构特征及其演化机理[J];煤炭学报;2014年05期

3 胡光洲;胡亚非;秦志宏;;煤溶剂萃取动力学研究[J];武汉科技大学学报;2010年06期

4 李兴顺;秦志宏;张丽英;陈娟;李保民;蒋玢;;全煤阶煤的正己烷分次萃取及萃取物分析[J];煤炭转化;2010年02期

5 王恩营;刘明举;魏建平;;构造煤成因-结构-构造分类新方案[J];煤炭学报;2009年05期

6 刘缠民;宗志敏;;陕西神府煤CS_2溶剂萃取动力学研究[J];陕西煤炭;2007年06期

7 秦志宏;侯翠利;张迪;丁曙光;孙昊;江春;;煤中小分子的微孔嵌入特征与溶出特性[J];中国矿业大学学报;2007年05期

8 张玉贵;张子敏;曹运兴;;构造煤结构与瓦斯突出[J];煤炭学报;2007年03期

9 罗陨飞;陈亚飞;姜英;;煤炭分类国际标准与中国标准异同之比较[J];煤质技术;2007年01期

10 孙昊;江春;秦志宏;;徐州镜煤分级分次萃取物的FTIR分析[J];煤炭转化;2006年04期

相关博士学位论文 前4条

1 丛兴顺;准东次烟煤与胜利褐煤的分级萃取及萃余煤的连续热溶[D];中国矿业大学;2014年

2 屈争辉;构造煤结构及其对瓦斯特性的控制机理研究[D];中国矿业大学;2010年

3 陈红;微波辅助溶剂对煤抽提机制研究及煤组成结构分析[D];西安科技大学;2009年

4 张玉贵;构造煤演化与力化学作用[D];太原理工大学;2006年

相关硕士学位论文 前7条

1 赵翠翠;全煤阶煤中有机小分子与大分子挥发物的组成结构规律研究[D];中国矿业大学;2015年

2 张瑜;华亭煤的微波辅助分级抽提的实验研究[D];西安科技大学;2013年

3 夏春鹏;不同煤体结构煤萃取后的萃取率和族组成变化规律[D];河南理工大学;2011年

4 王高升;溶剂萃取热动力学及萃取剂的反向胶束性质研究[D];曲阜师范大学;2006年

5 降文萍;煤热解动力学及其挥发分析出规律的研究[D];太原理工大学;2004年

6 王飞;煤的溶剂萃取产物孔隙结构特性及级分组成表征[D];重庆大学;2003年

7 罗陨飞;煤的大分子结构研究——煤中惰质组结构及煤中氧的赋存形态[D];煤炭科学研究总院;2002年

，

本文编号：2689947