全煤阶煤中有机小分子与大分子挥发物的组成结构规律研究
发布时间：2021-09-04 23:16
为在全煤阶范围内考察煤嵌布结构模型中有关煤有机小分子的存在型态和分布特征,并探讨大分子结构单元与对应的小分子化合物在组成结构上的相关性,论文选择了从褐煤到无烟煤的十二种不同变质程度煤进行了索氏分级分次萃取,对萃取物进行了GC/MS分析,对萃余煤进行了TG-GC/MS分析,研究了煤中小分子化合物及大分子热解挥发物在全煤阶范围内的组成结构规律,结果表明:四级溶剂的总萃取率以褐煤最高（约9.80%12.10%）,无烟煤最低（约0.07%）,而烟煤居中（约2.00%7.20%）。GC/MS可检测小分子化合物均由脂肪烃、芳烃和杂原子化合物组成,其中脂肪烃多为正构烷烃,芳烃主要为25环芳烃及其烷基取代物,杂原子主要为含氧化合物。正构烷烃和杂原子化合物存在于除贫瘦煤和无烟煤外的所有中、低阶煤中,并在褐煤和低阶烟煤中其数量与种类最多;芳烃化合物主要分布于烟煤且集中出现于中阶烟煤;高阶烟煤和无烟煤则没有可检测的小分子化合物存在。正构烷烃的碳数分布范围随煤变质程度加深而逐渐变窄,且最高碳数逐渐降低。芳烃化合物的缩合环数在25
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤大分子结构模型
从而形成一种规模更大的大分子聚合体，各芳香簇连接处会形成很多孔隙。该模型表明煤中可萃取的小分子化合物与其它不能被萃取出来的大分子化合物没有很明显的区别，只是在分子量分布方面有所不同，煤中大部分物质都可以通过溶剂萃取的方式进行分离。该模型只针对中高阶烟煤，研究的煤样非常有限，且小分子化合物并不是包藏在煤的大分子网络结构中。如图 1-2。秦匡宗等[28]对低阶烟煤等 11 种低熟烃源岩中有机质的物理化学结构与溶解性能进行了研究，同时对萃取物的性质和组成作了分析，提出煤的复合结构模型，该模型认为煤中有机质主要由四部分组成，其中的小分子化合物主要为相对分子量较小（数百以内）的非极性分子，包括各种饱和烃和芳烃。它们多以游离态的形式而被吸附、包络或固溶于其它三部分组分构成的网络结构中。该模型对小分子化合物的赋存形态进行了比较具体的描述，但只是一个设想，没有合理的实验数据支持。2008 年，秦志宏等[1,3]通过透射电子显微镜对淮北烟煤和徐州烟煤的CS2/NMP 混合溶剂萃取及其反萃取过程进行研究，提出了煤的嵌布结构模型，认为煤是以大分子组分、中型分子组分(又可分为中Ⅰ型和中Ⅱ型)和小分子组分
图 1-4 煤初次热解和二次热解反应机制[36]Fig.1-4 Reaction mechanism of the primary and secondary pyrolysis质谱分析法（MS）是通过将试样转化为运动的气态离子后，然后利在电场或磁场运动行为的差异，将其按照质荷比（m/z）的大小进行录即得质谱图。根据质谱图中峰的位置，可以进行定性和结构分析；度可以进行定量分析。质谱分析方法具有分析速度快、灵敏度高以及对简单等优点。质谱仪是一种很好的定性鉴定用仪器，对化合物的分，而色谱仪是一种很好的分离仪器，但定性能力很差。将两者结合起挥各自专长，使分离和鉴定同时进行。因此在 20 世纪 60 年代人们就色谱-质谱联用技术的研究，并出现了早期的气质联用仪。近些年来 技术在近年来也已经广泛应用于分析煤的溶剂萃取后的组成结构。李香兰等[40]采用 GC/MS 对 IHR(内热式连续直立干馏炉)热解煤焦油果表明：平朔气煤的 IHR 低温热解焦油中< 34oC 的馏分占焦油总量中检测出168种化合物。其中脂肪族长链烷烃和烯烃含量高达27.12%化合物为14%。欧阳晓东等[41]用GC/MS技术对神府煤甲醇萃取物进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]热重质谱联用技术对酚醛树脂热解行为及动力学研究[J]. 黄娜,刘亮,王晓叶. 宇航材料工艺. 2012(02)
[2]低分子化合物与煤的氮吸附行为[J]. 曹升玲,侯玉亭,张玉贵,王旭. 煤炭转化. 2010(03)
[3]Solubilization of small molecules from coal and the resulting effects on the pore structure distribution[J]. QIN Zhi-hong1, JIANG Chun2, HOU Cui-li1, LI Xing-shun1, ZHANG Li-ying1, CHEN Juan1, JIANG Bin1 1School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China 2Lu’an Mining Industry Group, Changzhi, Shanxi 046204, China. Mining Science and Technology. 2009(06)
[4]热重-质谱联用技术（TG-MS）及系统优化研究[J]. 李淑娥,王晓东,颜国纲,李恩霞,林云良,祝贺,孙庆雷. 山东科学. 2008(02)
[5]热重质谱法研究聚苯乙烯热降解机理[J]. 张敏华,李春华,姜浩锡. 化工进展. 2008(04)
[6]煤全组分的族分离及应用展望[J]. 秦志宏,张迪,侯翠利,江春,孙昊. 洁净煤技术. 2007(04)
[7]神府煤甲醇萃取物的GC/MS及FTIR分析[J]. 欧阳晓东,丁明洁,宗营,宗志敏,魏贤勇. 煤炭转化. 2007(02)
[8]煤中低分子化合物及对煤炭转化性能的影响[J]. 赵新法,杨黎燕,石振海. 煤化工. 2005(02)
[9]东胜煤有机溶剂分级萃取物的GC/MS分析研究[J]. 刘振学,魏贤勇,宗志敏. 煤炭转化. 2003(01)
[10]高挥发分烟煤的热解、燃烧特性研究[J]. 刘生玉,田亚峻,尤先峰,谢克昌. 燃料化学学报. 2002(01)
博士论文
[1]煤热解过程中PAHs的形成及其催化裂解特性[D]. 董洁.太原理工大学 2013
[2]煤大分子化合物结构测定及模型构建[D]. 叶翠平.太原理工大学 2008
[3]煤中低分子化合物的氧化自燃机理研究[D]. 单亚飞.辽宁工程技术大学 2006
硕士论文
[1]低煤阶煤及不同化学组分热解甲烷和氢气的生成特征与机理[D]. 周志玲.太原理工大学 2010
[2]煤中小分子化合物对煤高温快速液化的影响[D]. 贾伟.太原理工大学 2010
[3]不同变质程度煤热解甲烷生成特征及反应机制[D]. 张妮.太原理工大学 2005
[4]煤的大分子结构研究——煤中惰质组结构及煤中氧的赋存形态[D]. 罗陨飞.煤炭科学研究总院 2002
本文编号：3384192
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
煤大分子结构模型
从而形成一种规模更大的大分子聚合体，各芳香簇连接处会形成很多孔隙。该模型表明煤中可萃取的小分子化合物与其它不能被萃取出来的大分子化合物没有很明显的区别，只是在分子量分布方面有所不同，煤中大部分物质都可以通过溶剂萃取的方式进行分离。该模型只针对中高阶烟煤，研究的煤样非常有限，且小分子化合物并不是包藏在煤的大分子网络结构中。如图 1-2。秦匡宗等[28]对低阶烟煤等 11 种低熟烃源岩中有机质的物理化学结构与溶解性能进行了研究，同时对萃取物的性质和组成作了分析，提出煤的复合结构模型，该模型认为煤中有机质主要由四部分组成，其中的小分子化合物主要为相对分子量较小（数百以内）的非极性分子，包括各种饱和烃和芳烃。它们多以游离态的形式而被吸附、包络或固溶于其它三部分组分构成的网络结构中。该模型对小分子化合物的赋存形态进行了比较具体的描述，但只是一个设想，没有合理的实验数据支持。2008 年，秦志宏等[1,3]通过透射电子显微镜对淮北烟煤和徐州烟煤的CS2/NMP 混合溶剂萃取及其反萃取过程进行研究，提出了煤的嵌布结构模型，认为煤是以大分子组分、中型分子组分(又可分为中Ⅰ型和中Ⅱ型)和小分子组分
图 1-4 煤初次热解和二次热解反应机制[36]Fig.1-4 Reaction mechanism of the primary and secondary pyrolysis质谱分析法（MS）是通过将试样转化为运动的气态离子后，然后利在电场或磁场运动行为的差异，将其按照质荷比（m/z）的大小进行录即得质谱图。根据质谱图中峰的位置，可以进行定性和结构分析；度可以进行定量分析。质谱分析方法具有分析速度快、灵敏度高以及对简单等优点。质谱仪是一种很好的定性鉴定用仪器，对化合物的分，而色谱仪是一种很好的分离仪器，但定性能力很差。将两者结合起挥各自专长，使分离和鉴定同时进行。因此在 20 世纪 60 年代人们就色谱-质谱联用技术的研究，并出现了早期的气质联用仪。近些年来 技术在近年来也已经广泛应用于分析煤的溶剂萃取后的组成结构。李香兰等[40]采用 GC/MS 对 IHR(内热式连续直立干馏炉)热解煤焦油果表明：平朔气煤的 IHR 低温热解焦油中< 34oC 的馏分占焦油总量中检测出168种化合物。其中脂肪族长链烷烃和烯烃含量高达27.12%化合物为14%。欧阳晓东等[41]用GC/MS技术对神府煤甲醇萃取物进行
【参考文献】：
期刊论文
[1]热重质谱联用技术对酚醛树脂热解行为及动力学研究[J]. 黄娜,刘亮,王晓叶. 宇航材料工艺. 2012(02)
[2]低分子化合物与煤的氮吸附行为[J]. 曹升玲,侯玉亭,张玉贵,王旭. 煤炭转化. 2010(03)
[3]Solubilization of small molecules from coal and the resulting effects on the pore structure distribution[J]. QIN Zhi-hong1, JIANG Chun2, HOU Cui-li1, LI Xing-shun1, ZHANG Li-ying1, CHEN Juan1, JIANG Bin1 1School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology, Xuzhou, Jiangsu 221116, China 2Lu’an Mining Industry Group, Changzhi, Shanxi 046204, China. Mining Science and Technology. 2009(06)
[4]热重-质谱联用技术（TG-MS）及系统优化研究[J]. 李淑娥,王晓东,颜国纲,李恩霞,林云良,祝贺,孙庆雷. 山东科学. 2008(02)
[5]热重质谱法研究聚苯乙烯热降解机理[J]. 张敏华,李春华,姜浩锡. 化工进展. 2008(04)
[6]煤全组分的族分离及应用展望[J]. 秦志宏,张迪,侯翠利,江春,孙昊. 洁净煤技术. 2007(04)
[7]神府煤甲醇萃取物的GC/MS及FTIR分析[J]. 欧阳晓东,丁明洁,宗营,宗志敏,魏贤勇. 煤炭转化. 2007(02)
[8]煤中低分子化合物及对煤炭转化性能的影响[J]. 赵新法,杨黎燕,石振海. 煤化工. 2005(02)
[9]东胜煤有机溶剂分级萃取物的GC/MS分析研究[J]. 刘振学,魏贤勇,宗志敏. 煤炭转化. 2003(01)
[10]高挥发分烟煤的热解、燃烧特性研究[J]. 刘生玉,田亚峻,尤先峰,谢克昌. 燃料化学学报. 2002(01)
博士论文
[1]煤热解过程中PAHs的形成及其催化裂解特性[D]. 董洁.太原理工大学 2013
[2]煤大分子化合物结构测定及模型构建[D]. 叶翠平.太原理工大学 2008
[3]煤中低分子化合物的氧化自燃机理研究[D]. 单亚飞.辽宁工程技术大学 2006
硕士论文
[1]低煤阶煤及不同化学组分热解甲烷和氢气的生成特征与机理[D]. 周志玲.太原理工大学 2010
[2]煤中小分子化合物对煤高温快速液化的影响[D]. 贾伟.太原理工大学 2010
[3]不同变质程度煤热解甲烷生成特征及反应机制[D]. 张妮.太原理工大学 2005
[4]煤的大分子结构研究——煤中惰质组结构及煤中氧的赋存形态[D]. 罗陨飞.煤炭科学研究总院 2002
本文编号：3384192
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