淖毛湖煤及显微组分在甲烷二氧化碳重整气氛下的热解行为

发布时间：2020-11-18 11:38

　　 煤中显微组分由于其来源不同,其化学结构及性质存在显著差异,对热解转化及产物组成有不同的影响。甲烷活化与煤热解过程耦合过程已有较为深入的研究,耦合过程能够显著提高焦油产率,然而煤中显微组分对耦合过程的影响少有研究。本论文通过对原煤及其显微组分的富集物进行热解实验,研究热解温度、气氛(包括N_2气氛和甲烷二氧化碳重整(CRM))对显微组分热解产物,特别是焦油产率及组成的影响。利用同位素示踪方法认识重整耦合过程对焦油形成的作用机理。论文工作成果为煤热解定向转化提供实验基础及理论依据。以淖毛湖原煤(NMH-R)及其各显微组分富集物(包括淖毛湖富镜质组煤NMH-V、淖毛湖富惰质组煤NMH-I和淖毛湖富壳质组煤NMH-E)为样品,在常压固定床进行热解实验研究,结果表明,温度和反应气氛对四种样品焦油产率均有不同程度的影响。随着热解温度的提高,焦油产率均表现出先增加后降低的趋势,半焦产率随着温度的增加而减少。NMH-R在650 ~oC时获得最大焦油产率,NMH-V在600 ~oC时获得最大焦油产率。600 ~oC时,原煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合(CP-CRM)过程的焦油产率是N_2气氛下热解焦油产率的1.27倍。热解焦油组成分析表明,焦油中脂肪类物质以饱和脂肪烃为主,含氧类物质以酚类物质为主。CP-CRM可提升焦油的产率,但同时也会降低焦油的轻质组分的含量。NMH-V在CP-CRM过程中产生的焦油具有较高的酸性物质含量。同位素示踪实验分析证明重整气氛提高焦油产率的原因是CRM过程产生自由基作用于煤裂解碎片,使其得到快速稳定,并且主要作用于含苯环的物质的稳定,使其含量增加,而对脂肪族物质影响不大;CRM对不同的显微组分富集物有不同的作用效果,取代强度或取代基的个数都会由于煤样的不同而有所不同。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ530.2
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
1 文献综述
    1.1 低变质煤及其显微组分
    1.2 煤热解概述
        1.2.1 煤分子间作用力
        1.2.2 煤热解过程
        1.2.3 煤热解反应机理
    1.3 煤的结构模型
    1.4 煤热解发展
        1.4.1 煤热解工艺
        1.4.2 煤热解条件
        1.4.3 煤热解催化剂的研究
    1.5 甲烷二氧化碳重整
        1.5.1 甲烷的活化
        1.5.2 甲烷二氧化碳重整反应
    1.6 选题依据和研究内容
2 实验部分
    2.1 煤样的制备与分析
        2.1.1 煤样工业分析和元素分析
        2.1.2 煤样组成分析
        2.1.3 煤样处理
        2.1.4 红外光谱分析
        2.1.5 总酸基与羟基滴定
    2.2 催化剂
    2.3 实验设备
    2.4 产物分析
        2.4.1 产物产率计算
        2.4.2 焦油性质分析
3 煤及显微组分在甲烷二氧化碳重整过程中耦合热解特性
    3.1 煤及其显微组分红外光谱分析
    3.2 反应条件对CP-CRM过程产物的影响
        3.2.1 温度对热解产物的影响
        3.2.2 原煤及显微组分富集煤对热解产物分布的影响
    3.3 矿物质及结构对焦油产率的影响
        3.3.1 矿物质对焦油产率的影响
        3.3.2 煤结构对焦油产率的影响
    3.5 本章小结
4 煤热解与甲烷二氧化碳重整耦合对煤热解焦油的影响
    4.1 煤的焦油品质分析
        4.1.1 热解焦油的模拟蒸馏分析
        4.1.2 焦油的核磁共振分析
        4.1.3 焦油的GC-MS分析
    4.2 CP-CRM过程同位素分析
        4.2.1 苯类MS分析
        4.2.2 直链烷烃MS分析
        4.2.3 萘类物质MS分析
        4.2.4 含氧类物质MS分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2888673