低变质煤/溶胀煤原位担载金属离子的热解特性研究

发布时间：2023-02-20 17:26

　　低温热解是低变质煤高效清洁转化利用的一个重要途径。煤热解反应与煤结构关系密切,通过研究煤的结构与煤热解特性,有利于揭示煤的结构特征与热解产物组成分布的关系,对实现煤转化过程的定向调控具有重要意义。本论文利用FTIR、SEM-EDS、XRD与¹³C-CP/MAS-NMR等分析脱灰、CH₃OH/THF溶胀、负载金属离子与CH₃OH/THF溶胀同步负载金属离子(Li⁺、Ca²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺与Co²⁺)预处理对神东煤物理化学结构的影响,然后通过TG-FTIR、Py-GC/MS与石英甑干馏装置考察各预处理对煤样热解过程特征、热解产物组成分布的影响。主要得出以下结论:(1)CH₃OH溶胀同步负载金属离子,使煤样-COOH官能团振动峰强度减小。¹³C核磁共振谱表明脱灰与溶胀预处理对煤中碳结构影响较小。(2)溶胀预处理可以使煤样热失重增加。负载与溶胀同步负载过渡金属离子Cu

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 我国能源消费与利用现状
        1.1.2 煤热解研究意义
    1.2 煤热解概述
        1.2.1 煤热解过程
        1.2.2 煤热解机理
        1.2.3 煤热解影响因素
    1.3 煤的溶胀预处理
        1.3.1 煤溶胀概述
        1.3.2 溶胀对煤的影响
    1.4 添加剂对煤热解的影响
        1.4.1 碱金属化合物对煤热解的影响
        1.4.2 碱土金属化合物对煤热解的影响
        1.4.3 过渡金属化合物对煤热解的影响
        1.4.4 分子筛催化剂对煤热解的影响
    1.5 本文研究内容及技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究技术路线
第二章 神东原煤及其预处理煤样的制备与表征
    2.1 实验原料、试剂及仪器
        2.1.1 煤样选取
        2.1.2 实验试剂及仪器
    2.2 实验部分
        2.2.1 脱灰煤样制备
        2.2.2 溶胀煤样制备及煤样溶胀率测定
        2.2.3 负载金属离子煤样制备
        2.2.4 溶胀同步负载金属离子煤样制备
    2.3 分析与表征
        2.3.1 元素及工业分析
        2.3.2 XRD分析
        2.3.3 FTIR分析
        2.3.4 ¹³C-CP/MAS-NMR分析
        2.3.5 SEM-EDS分析
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 SD及其预处理煤样基本性质分析
        2.4.2 SD及其预处理煤样FTIR分析
        2.4.3 SD及其预处理煤样¹³C-CP/MAS-NMR分析
        2.4.4 SD及其预处理煤样SEM
    2.5 本章小结
第三章 预处理煤样TG-FTIR与石英甑干馏分析
    3.1 实验原料、仪器及试剂
        3.1.1 实验原料
        3.1.2 实验试剂及仪器
    3.2 实验部分
        3.2.1 预处理理煤样石英甑干馏
        3.2.2 预处理煤样石英甑干馏产物产率计算
    3.3 分析与表征
        3.3.1 TG-FTIR分析
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 脱灰与溶胀煤样TG-FTIR分析
        3.4.2 负载金属离子煤样TG-FTIR分析
        3.4.3 溶胀同步负载金属离子煤样TG-FTIR分析
        3.4.4 脱灰与溶胀煤样热解产物分布分析
        3.4.5 负载金属离子煤样热解产物分布分析
        3.4.6 溶胀同步负载金属离子煤样热解产物分布分析
    3.5 本章小结
第四章 预处理煤样热解产物表征与分析
    4.1 实验原料、仪器及试剂
        4.1.1 实验原料
        4.1.2 实验试剂及仪器
    4.2 实验部分
        4.2.1 预处理煤样热解半焦分析
    4.3 分析与表征
        4.3.1 Py-GC/MS分析
        4.3.2 XRD分析
        4.3.3 FTIR分析
        4.3.4 SEM分析
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 脱灰与溶胀煤样Py-GC/MS分析
        4.4.2 负载金属离子煤样Py-GC/MS分析
        4.4.3 溶胀同步负载金属离子煤样Py-GC/MS分析
        4.4.4 预处理煤样热解半焦FTIR分析
        4.4.5 预处理煤样热解半焦XRD分析
        4.4.6 预处理煤样热解半焦电镜分析
    4.5 本章小结
第五章 预处理煤样热解动力学分析
    5.1 热解动力学方法
    5.2 结果与分析
        5.2.1 脱灰与溶胀预处理煤样热解动力学分析
        5.2.2 负载金属离子煤样热解动力学分析
        5.2.3 溶胀同步负载金属离子煤样热解动力学分析
    5.3 本章小结
第六章 原位担载金属离子煤样热解机理预测
    6.1 原位担载金属离子煤样热解过程讨论与分析
结论及展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3747002