不同温度处理后煤结构变化及热解特性研究

发布时间：2020-05-14 09:41

【摘要】：本文以印尼褐煤(IL)、神府长焰煤(SF)、淮南气煤(HN)、山家林肥煤(SJL)、阳泉曲焦煤(YQQ)和青龙山瘦煤(QLS)为研究对象,进行深冷处理和TG-DTG分析,考察深冷处理前后六种煤的四氢呋喃索式萃取率和热解动力学,以及IL和SF两种低阶煤的表面形貌和孔结构、四氢呋喃萃取产物的红外光谱和XPS变化;在此基础上,对IL和SF两种低阶煤进行不同处理温度(350℃、400℃、450℃和500℃)处理,考察其基本性质(工业分析和元素分析)、SEM、BET、XRD、Raman、XPS、TG-DTG和EPR变化,研究不同处理温度对煤表面形态、孔结构、晶体结构、官能团、热解动力学和表面自由基浓度的影响。结果表明:(1)经过深冷处理后,IL和SF两种煤的四氢呋喃萃取率增加,IL萃取率从2.34%增加到2.46%,SF萃取率从6.16%增加到7.67%;IL和SF的孔容、孔径和比表面积都增加,IL比表面积增加了24.36%,SF比表面积增加了6.50%。(2)不同温度热处理后,IL和SF表面碳元素的赋存形态以C-C和C-H两种形式为主;在350-500℃范围内,随热处理温度升高,IL表面自由基含量从1.02×10~199 spins/g增加到1.51×10~199 spins/g,SF表面自由基含量从2.21×10~199 spins/g增加到4.82×10~(19)spins/g;拉曼分析结果显示,随热处理温度升高,IL和SF碳结构中无序性程度呈现增加趋势。(3)热重实验结果表明,随着煤变质程度增加,煤热解总失重率△w_(max)呈现减小趋势,热解最大失重速率温度T_(DTGmax)呈现上升趋势,IL的热解总失重率最大达到72.70%,QLS热解总失重率最小只有39.06%,IL的最大失重速率峰温为419℃,QLS的最大失重速率峰温为492℃;在主要热解阶段(300-600℃),采用n级反应模型,当反应级数为2时,IL和SF两种低阶煤的拟合曲线相关系数大于0.96,当反应级数为1时,HN、YQQ、SJL和QLS四种煤的拟合曲线相关度大于0.95;对六种不同变质程度煤的C_(daf)与主要热解温度区间(300-600℃)的活化能作回归分析,结果表明,随着C_(daf)的增大,活化能呈先增大后减小的趋势,当C_(daf)为78%左右时活化能达到最大值。(4)通过TG-DTG,对不同温度处理前后低阶煤热解特性进行分析,将热处理后IL和SF热解过程分为三个阶段:400-500℃,500-600℃和600-800℃;随着热处理温度增加,IL和SF在400-500℃温度区间内的热解反应活化能逐渐降低。
【图文】：

扫描电镜图,脂肪族化合物,芳香族化合物,基本结构单元

图 2.5 IL (a), IL-(-80) (b), SF (c) and SF-(-80) (d)扫描电镜图Figure 2.5 SEM images of IL (a), IL-(-80) (b), SF (c) and SF-(-80) (d).2.3.3 萃取物的红外光谱分析煤中有很多基本结构单元，，主要有芳香族化合物和脂肪族化合物，各基个本

扫描电镜图

图 3.3 IL-350 (a), IL-400 (b), IL-450 (c) and IL-500 (d)扫描电镜图Figure 3.3 SEM images of IL-350 (a), IL-400 (b), IL-450 (c) and IL-500 (d).acbd
【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

【参考文献】