典型煤及热解产物的萃取与波谱研究

发布时间：2021-03-24 16:37

　　煤作为我国目前来说能源结构当中比重最大的部分,其清洁化工业化应用成为亟待解决的问题之一。这其中煤的热解是煤工业应用的重要环节,同时也是是对于结构复杂的低阶煤来说最好的研究手段。受到煤结构的复杂程度限制,煤热解的机理尚不清楚,众多学者在此方面开展了大量研究。基于国内外的研究现状,本文针对煤及煤焦,以萃取实验为平台,探讨有机萃取溶剂的萃取特性;利用水平管式炉试验平台,深入研究煤热演化过程中的参数变化;利用核磁共振技术与太赫兹时域光谱技术为技术手段,开展不同煤及煤焦的波谱分析。本文的主要研究内容如下:选取了三种不同的煤样和三种不同极性的有机溶剂,系统的开展了普通热萃取、微波辅助萃取、反应釜萃取实验。结果表明四氢呋喃的萃取特性最好,石油醚的萃取特性最差。在微波辅助萃取与反应釜萃取中,随着萃取温度的增加,萃取率都呈现增长的趋势,但增长率两者不同。相比于另外两种萃取方式,微波辅助萃取拥有独特的优势使得萃取率最高,反应釜萃取的萃取率最低。三种萃取方式的萃取率随着煤样当中的固定碳含量增加而增加,呈现正向关系。分级萃取与单级萃取萃取率呈现不同的变化规律,前者先减小后增加,后者先增加再减小。通过制焦实验平... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１部分地区能源消耗结构（左）和部分地区煤炭消耗量（右）［１］??被人们亲切地称之为“黑黄金”的煤，其作为数百年来的工业依赖品，对工??

?第１章绪论???８〇％１?…?８?；，?＾??ｔｅａｇ＾?Ｎｕｃｌｅａｒ?＇?＇．疆?Ｐ?議画??：Ｎｆｈ＊??：■■■：＿！！！??１９７０?１９８０?１９９０?２０００?２０１０?２０２０?２０３０?２０４０?〇ＥＣ〇?Ｃｈｉｎａ?Ｉｎｄｉａ?Ｏｔｈｅｒ?Ａｓｉａ??图１．２世界能源结构对发电量的贡献（左）和部分地区发电量来源结构（右）［１］??图１．２给出了发电能源结构占比的预测图［１］，可以看到世界上用于发电最多??的仍然是煤炭，到２０４０年煤炭发电占总我国发电量的４０％左右，煤炭在发电能??源中仍然居于榜首。低阶煤的直接利用给环境造成了污染。煤的化学特性较为复??杂，在煤的热加工、利用等过程当中，着重研宄煤的结构变化对于煤热解、气化、??液化的本质揭示起着尤为重要的作用。煤是复杂且无规的非均相混合物，对于其??中的有机质组成部分的研究应该是研究煤结构的研究重中之重。??为了提高低阶煤的利用率同时降低环境污染，探宄新型的煤焦提质手段得??到越来越多的研究者青睐。这其中煤的热解是对于结构复杂的低阶煤来说最好??的研究手段。除此之外，煤的炼焦等进阶工作的技术创新也需要对低阶煤热解机??理研宄以及热解产物的结构有更深层次的认识。［５］??１．２煤的热解研究进展??１．２．１煤的结构组成??煤是由远古的植物深埋至土层当中，经过时间的不断催化，压力的不断造就??而成的有机固体产物。煤的形成主要有两个阶段，一是植物本体经过外界条件的??不断腐蚀变质的过程，二十煤化作用阶段，在这一阶段腐殖质经过一定的温度、??一定的压力转化成为泥炭进而转化成煤。从宏观角度来说，煤的颜色由褐色随着??煤阶升高转为亮黑

?第１章绪论???生产。深入研宄煤的热解过程对于其应用具有理论指导作用。??煤的热解过程可以分为三个阶段［７］：??（１）第一阶段为水分、气体脱离阶段。在这一阶段当中吸附在煤表面和空隙??当中的水分随着温度的升高而脱离煤样。根据煤种的不同，本阶段物质脱离所造??成的失重峰对应的温度也有所不同。??（２）第二阶段为主要热解阶段。本阶段煤样受热发生急剧的化学反应，生成??煤焦、煤焦油、热解气等热解产物，热解的程度随着温度升高先增加后减少，形??成第二个失重峰。??（３）第三阶段为二次热解阶段。在本阶段煤的一次热解产物煤焦随着温度的??升高产生聚合效应生成新煤焦；热解气在温度的作用下生成分子量更小的气体；??煤焦油则会继续裂解生成气体或者煤焦。??以不同煤热解温度为依据，热解方式可以分为低温热解、中温热解和高温热??解。工业上用到最多也是最成熟的为高温热解，相比之下中低温热解的产物不确??定性使得在此阶段热解受到越来越多学者的重视。??以煤、热解为关键词，选取相似度前２００篇文献为库分析。??Ｉ??热解麵??热解技术??姨■?＇職分?Ｖ：入７??麵ｍ分??／?热鎖?娜产物气賴心??餐．發??，?，鉍速１??、二ｖ?浦微曼＿｜？??１体产物??炽油产年?？?．?乂鈐褚十ｒ??ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ??■?：??ｉｍｍ??图１．４国内学者主要研究方向??４??


本文编号：3098039