煤和油页岩共热解特性研究

发布时间：2020-05-23 12:45

【摘要】：本文以桦甸油页岩和山家林肥煤为原料,考察了油页岩与煤单独热解及煤与油页岩不同比例共热解的特性,在此基础上,利用FT-IR对热解前后的样品进行了分析测试,对样品和热解后的半焦进行了四氢呋喃溶剂抽提并对抽提产物进行了~1H NMR、~(13)C NMR、GC-MS检测,以研究热解前后样品结构及官能团变化。结果表明:(1)油页岩芳香族化合物含量较少,约占总量的3.52%;氢键区(I_4)和含氧官能团区(I_2)含量较多,分别约占37%和55%;热解对油页岩有机质中芳香族化合物的影响较大(I_1值由1.0202减小至0.2632);热解前后抽提产物中芳环的环数在三环以下,说明油页岩有机质是以脂肪链为大分子骨架,部分芳香族化合物以C-C桥键镶嵌在脂肪链骨架中,因而容易被萃取。(2)热解对煤中脂肪烃化合物的影响较大,300℃处理后的半焦脂肪族化合物I_3值由1.1220下降至0.1922;热解前后I_1值变化不大,说明煤中芳香族化合物较为稳定,大量的芳香族化合物参与了煤分子结构的构建。(3)油页岩和煤热解后的氧原子以相对稳定的C=O结构存在。(4)在300℃-400℃,煤和油页岩共热解半焦中的氢键区相对含量的实际值与计算值差别较大,说明在该温度区间,煤和油页岩共热解存在协同作用,油页岩中富氢物质为煤提供氢源,生成气体和油品,从而导致实际值小于计算值。
【图文】：

平衡接触角,气液固三相

料的固定碳含量有特殊要求，油页岩固定碳较高时才能正常运转，因此该工艺应用范围受到限制。1.6 油页岩脱灰1.6.1 物理脱灰法重介质选矿就是利用阿基米德原理（Archimedes law）。如果物体的密度大于悬浮液密度（ρ），则物体将下沉；小于 ρ 时，物体上浮；等于 ρ 时，物体处于悬浮状态。重介质选矿时，使用合适的重液密度，当溶液与矿粒存在相对运动时，不同矿粒相对液体的相对速度不同。矿粒越大获得的相对速度越大，越有利于选矿。重介质选矿是效率较高的选矿方法，但是重液价格贵，不能回收，因此没有形成工业化应用。浮游选矿又称浮选，，是一种可以有效分离细小矿粒的方法。浮选原理根据矸石和矿物在水中的润湿性不同。亲水的矸石留在水中，而疏水的矿物浮在水面从而达到对矿物进行分离的过程。影响浮选效果的因素有：料浆的浓度、浮选药剂、浮选机转速、粒度、鼓入空气速率等。

油页岩,图谱,化学位移

图 2-4 油页岩抽提物13C NMR 图谱Figure 2-413C NMR spectra of oil shale extracts结合文献[65]，由图 2-4 可以看出，化学位移在 0-90ppm 是脂肪族碳，可分部分，一部分包括直链、支链烷烃和饱和的环状结构（0-50ppm）碳原子；部分包括与氧连接的脂肪族碳（50-90ppm)；化学位移在 90-165ppm 之间为族碳；化学位移在 165-220ppm 之间对应的是羰基、羧基中碳原子的共振带不同碳原子化学位移对应的共振峰积分，可以得到抽提物中碳骨架的结构。Wei[65]认为与煤中碳骨架结构相关的参数来源于煤的13C NMR 谱，可以于油页岩中。芳香碳和脂肪碳是油页岩有机质中重要组成部分，以芳香碳为碳碳所占比率的计算公式如下：ppmppmaAA022090165 （2其中： af——芳碳率；ppmA90 165——芳香族光谱积分强度ppmA0 220——整个光谱积分强度。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ530.2;TE662

【参考文献】