淖毛湖煤有机质结构及其在直接液化过程中的演变

发布时间：2021-02-22 19:08

　　煤直接液化是一种重要的煤转化途径,随着我国经济的快速发展以及对石油资源需求的提高,发展煤直接液化技术将会具有重要的战略意义和现实意义。对于煤直接液化过程面临的反应条件苛刻等问题,选择易液化的煤种并了解其在直接液化过程中结构的变化情况对于实现煤直接液化条件的温和化具有重要的指导作用。本课题对一种典型的液化用煤-淖毛湖煤（NMHC）有机质的结构特征以及液化过程中结构的演变进行了研究,研究内容和结论如下:（1）采用13C核磁共振（NMR）、傅里叶变换红外（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）的物理分析方法对NMHC的结构进行了表征,发现NMHC的芳香碳和脂肪碳含量分别为50.2%和42.6%,其平均芳环结构为双环。NMHC中的含氧官能团包括C-O和C=O官能团,氮的主要形态为吡咯氮,硫的主要形态为芳香硫、砜和硫酸盐。NMHC中的芳香簇大多是无序的,被各种桥键分开。钌离子催化氧化（RICO）结果表明:NMHC具有相对丰富的-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-和-CH2CH2CH2CH2-烷基桥键结构,NMHC中还存在少量连接三个芳香簇结构的烷基桥键,以及含有超过20... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：180 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 煤结构
        1.2.1 煤结构的物理分析
        1.2.2 煤结构的物理化学分析
            1.2.2.1 热溶法研究煤结构
            1.2.2.2 氧化法研究煤结构
            1.2.2.3 热解法研究煤结构
            1.2.2.4 液化法研究煤结构
        1.2.3 煤的结构模型
    1.3 煤直接液化的研究进展
        1.3.1 液化煤种的选择
        1.3.2 煤直接液化溶剂
        1.3.3 煤直接液化反应气氛
        1.3.4 煤直接液化催化剂
        1.3.5 煤直接液化残渣
    1.4 选题依据及研究内容
第二章 实验部分
    2.1 煤样的制备与分析
    2.2 仪器与试剂
    2.3 实验方法与步骤
        2.3.1 淖毛湖煤的钌离子催化氧化实验
        2.3.2 淖毛湖煤的碱氧氧化实验
        2.3.3 淖毛湖煤总酸度的测定实验
        2.3.4 淖毛湖煤的超临界乙醇解实验
        2.3.5 淖毛湖煤的直接液化实验
    2.4 样品的分析与表征
13C NMR表征">        2.4.1 样品的¹³C NMR表征
        2.4.2 样品的XPS表征
        2.4.3 样品的FTIR表征
        2.4.4 样品的XRD表征
        2.4.5 样品的SEM表征
        2.4.6 样品的BET表征
        2.4.7 样品的元素分析
        2.4.8 样品的TGA
        2.4.9 样品的GC/MS分析
第三章 基于物理分析和氧化产物分布的淖毛湖煤结构研究
    3.1 引言
    3.2 淖毛湖煤的工业分析和元素分析
    3.3 淖毛湖煤的碳骨架结构分析
    3.4 淖毛湖煤的XPS分析
    3.5 淖毛湖煤的红外官能团分析
    3.6 淖毛湖煤的XRD分析
    3.7 淖毛湖煤的钌离子催化氧化结果分析
    3.8 淖毛湖煤的碱氧氧化结果分析
        3.8.1 反应时间的影响
        3.8.2 反应温度的影响
        3.8.3 碱/煤比的影响
        3.8.4 不同初始氧气压力的影响
    3.9 淖毛湖煤芳香簇结构的分析
    3.10 本章小结
第四章 基于超临界醇解的淖毛湖煤结构及初始反应产物的研究
    4.1 引言
    4.2 淖毛湖煤的TGA
    4.3 淖毛湖煤在不同温度下的醇解转化率
    4.4 淖毛湖煤醇解可溶物的GC/MS分析
    4.5 醇解残渣的碳骨架结构分析
    4.6 醇解残渣的红外官能团分析
    4.7 醇解残渣的元素分析
    4.8 本章小结
第五章 淖毛湖煤在温和液化过程中结构的演变
    5.1 引言
    5.2 淖毛湖煤直接液化实验结果分析
    5.3 淖毛湖煤与其他煤种液化性能的对比
    5.4 淖毛湖煤结构在液化过程中的演变
        5.4.1 不同反应时间正己烷不溶残渣的结构研究
            5.4.1.1 正己烷不溶残渣的SEM分析
            5.4.1.2 正己烷不溶残渣的比表面积和孔径分析
            5.4.1.3 正己烷不溶残渣的碳骨架结构分析
            5.4.1.4 正己烷不溶残渣的红外官能团分析
            5.4.1.5 正己烷不溶残渣的TGA
            5.4.1.6 正己烷不溶残渣的元素分析
        5.4.2 不同反应时间四氢呋喃不溶残渣的结构研究
            5.4.2.1 四氢呋喃不溶残渣的SEM分析
            5.4.2.2 四氢呋喃不溶残渣的比表面积和孔径分析
            5.4.2.3 四氢呋喃不溶残渣的碳骨架结构分析
            5.4.2.4 四氢呋喃不溶残渣的红外官能团分析
            5.4.2.5 四氢呋喃不溶残渣的TGA
            5.4.2.6 四氢呋喃不溶残渣的元素分析
    5.5 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 结沦
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
320、ESP₃₄₀和ESP₃₆₀的GC/MS总离子流谱图">    附录1 ESP₃₂₀、ESP₃₄₀和ESP₃₆₀的GC/MS总离子流谱图
320中各组分信息及相对含量">    附录2 ESP₃₂₀中各组分信息及相对含量
340中各组分信息及相对含量">    附录3 ESP₃₄₀中各组分信息及相对含量
360中各组分信息及相对含量">    附录4 ESP₃₆₀中各组分信息及相对含量
13C NMR谱图的详细拟合结果">    附录5 淖毛湖煤和醇解残渣¹³C NMR谱图的详细拟合结果
    附录6 淖毛湖煤及醇解残渣FTIR含氧官能团区域各拟合峰信息
13C NMR拟合结果">    附录7 淖毛湖煤及不同反应时间正己烷不溶残渣的₁₃C NMR拟合结果
13C NMR拟合结果">    附录8 淖毛湖煤及不同反应时间四氢呋喃不溶残渣的¹³C NMR拟合结果
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
[1]低阶煤热解条件对气相产物分布和半焦结构的影响[J]. 任磊,杨凤玲,贾阳杰,狄子琛,程芳琴,孟爱国.  煤炭转化. 2019(06)
[2]溶剂特性对淖毛湖煤加氢液化中间产物反应行为的影响[J]. 方正美,吕海燕,张媛媛,宁奕飞,潘铁英,张德祥.  燃料化学学报. 2019(08)
[3]新疆淖毛湖煤直接加氢液化特性的研究[J]. 赵鹏.  煤炭科学技术. 2019(07)
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博士论文
[1]昭通褐煤中有机质的分子组成结构特征和温和转化[D]. 李占库.中国矿业大学 2017
[2]褐煤有机质组成结构表征和催化加氢裂解反应[D]. 柳方景.中国矿业大学 2016
[3]煤在NaOCl水溶液中的选择性氧化和产物的精细分离[D]. 宫贵贞.中国矿业大学 2011

硕士论文
[1]神府煤在ZnCl2/有机溶剂体系中的温和液化过程研究[D]. 白秋秋.西安科技大学 2013
[2]新疆煤炭资源开发战略问题研究[D]. 叶佩鑫.西安科技大学 2010



本文编号：3046431