煤中小分子化合物及催化剂对煤热解产物分布的影响
发布时间：2024-12-07 01:17
本文以神木次烟煤、大柳塔次烟煤、先锋褐煤和小龙潭褐煤为原料,采用四氢呋喃溶剂抽提的方法,对中低阶煤中小分子化合物进行了分离,考察了不同煤阶煤种中小分子化合物的组成和结构。结果表明,褐煤中低分子化合物的含量高于次烟煤,萃取所得的小分子主要由脂肪烃、芳烃和含氧部分组成。其中脂肪烃主要是C10～C31正构烷烃;芳烃含量随煤阶的提高而增加,褐煤中芳烃以单环和双环为主,次烟煤中芳烃缩合度更高,以双环和三环为主并能检测到少量的四环芳烃;含氧部分包含了酚、醚、酸、酮和酯五类,总含量随着煤阶的增加而减少。通过固定床热解反应器对抽提前后煤样进行了热解试验,考察了煤中小分子对煤热解产物分布的影响以及转化规律。结果发现小分子化合物在热解中参与了焦油、热解水和半焦的生成。小分子中含氧官能团会反应生成热解水,褐煤中含氧官能团稳定性较差,在400℃以前就会断裂,而次烟煤中小分子需要更高温度才会生成热解水。同时褐煤中小分子化合物的缩合度较低,生成焦油的温度也比次烟煤要低。而以氢键连接的小分子在热解中很容易发生低温交联反应,从而缩合形成较大结构的半焦。通过正己烷可溶物含量的分析发现抽提后煤样热解焦油中轻质组分均有减低,...
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第1章 文献综述
1.1 煤热解概述
1.1.1 煤热解过程基本描述
1.1.2 煤热解产物形成过程
1.2 煤热解影响因素
1.2.1 煤阶的影响
1.2.2 热解终温的影响
1.2.3 热解加热速率的影响
1.3 煤的结构概述
1.3.1 煤的化学结构模型
1.3.2 煤的物理结构模型
1.3.3 煤中小分子化合物研究进展
1.4 提高焦油品质的催化热解研究进展
1.4.1 天然矿石催化剂
1.4.2 碱金属及碱土金属催化剂
1.4.3 过渡金属催化剂
1.4.4 分子筛催化剂
1.5 煤热解反应动力学模型
1.5.1 总包一级反应模型
1.5.2 总包n级反应模型
1.5.3 竞争反应模型
1.5.4 分布活化能模型
1.6 课题研究内容及意义
第2章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 实验试剂与设备
2.3 实验操作方法
2.3.1 索氏抽提实验
2.3.2 热解实验
2.4 煤样及热解产物的分析表征
2.4.1 焦油中水含量的测定
2.4.2 焦油中正己烷可溶物的测定
2.4.3 气质联用(GC-MS)分析
2.4.4 1H-NMR分析
2.4.5 13C-NMR分析
2.4.6 热解气组成分析
第3章 中低阶煤中小分子化合物的研究
3.1 不同煤中小分子化合物的含量
3.2 不同煤中小分子化合物的组成
3.2.1 脂肪烃部分
3.2.2 芳香烃部分
3.2.3 含氧部分
3.3 去除小分子化合物前后煤样的工业及元素分析
3.4 基于13C-NMR分析小分子化合物对煤结构的影响
3.4.1 原煤结构的差异
3.4.2 小分子化合物对原煤结构的影响
3.5 本章小结
第4章 煤中小分子化合物对煤热解产物分布的影响
4.1 原煤热解产物的分布
4.1.1 不同温度下的热解焦油产率
4.1.2 不同温度下的热解水产率
4.1.3 不同温度下的热解气产率
4.1.4 不同温度下的热解半焦产率
4.2 抽提小分子化合物对热解产物分布的影响
4.2.1 抽提小分子化合物对热解焦油产率的影响
4.2.2 抽提小分子化合物对热解水产率的影响
4.2.3 抽提小分子化合物对半焦产率的影响
4.3 抽提小分子化合物对热解气组成的影响
4.3.1 原煤的热解气组成分析
4.3.2 抽提小分子化合物后的热解气组成分析
4.4 抽提小分子化合物对热解焦油组成及品质的影响
4.4.1 热解焦油中的轻质组分
4.4.2 热解焦油的组成分析
4.4.3 神木煤热解焦油的氢分布分析
4.5 抽提前后煤样的热解动力学研究
4.5.1 煤热解动力学模型选择及计算方法
4.5.2 煤热解动力学计算结果
4.6 本章小结
第5章 催化热解调控焦油中轻质组分和酚类的实验研究
5.1 催化热解对煤热解产物分布的影响
5.2 催化热解对焦油组分的影响
5.2.1 轻质焦油
5.2.2 焦油组成
5.3 催化剂对焦油中酚类物质形成的作用
5.3.1 焦油中酚类化合物总量增加的机理分析
5.3.2 焦油中烷基酚含量增加的机理分析
5.4 催化热解的热解气分析
5.4.1 催化热解气组成分析
5.4.2 催化热解气高位热值分析
5.5 不同催化剂所得热解半焦的13C-NMR分析
5.5.1 芳香碳部分
5.5.2 脂肪碳部分
5.5.3 与氧相连碳部分
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
附录一 本文的创新点与不足
附录二 硕士期间论文发表情况
附表1 神木煤催化热解焦油的GC/MS分析(wt%,tar)
本文编号：4014559
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
前言
第1章 文献综述
1.1 煤热解概述
1.1.1 煤热解过程基本描述
1.1.2 煤热解产物形成过程
1.2 煤热解影响因素
1.2.1 煤阶的影响
1.2.2 热解终温的影响
1.2.3 热解加热速率的影响
1.3 煤的结构概述
1.3.1 煤的化学结构模型
1.3.2 煤的物理结构模型
1.3.3 煤中小分子化合物研究进展
1.4 提高焦油品质的催化热解研究进展
1.4.1 天然矿石催化剂
1.4.2 碱金属及碱土金属催化剂
1.4.3 过渡金属催化剂
1.4.4 分子筛催化剂
1.5 煤热解反应动力学模型
1.5.1 总包一级反应模型
1.5.2 总包n级反应模型
1.5.3 竞争反应模型
1.5.4 分布活化能模型
1.6 课题研究内容及意义
第2章 实验部分
2.1 实验原料
2.2 实验试剂与设备
2.3 实验操作方法
2.3.1 索氏抽提实验
2.3.2 热解实验
2.4 煤样及热解产物的分析表征
2.4.1 焦油中水含量的测定
2.4.2 焦油中正己烷可溶物的测定
2.4.3 气质联用(GC-MS)分析
2.4.4 1H-NMR分析
2.4.5 13C-NMR分析
2.4.6 热解气组成分析
第3章 中低阶煤中小分子化合物的研究
3.1 不同煤中小分子化合物的含量
3.2 不同煤中小分子化合物的组成
3.2.1 脂肪烃部分
3.2.2 芳香烃部分
3.2.3 含氧部分
3.3 去除小分子化合物前后煤样的工业及元素分析
3.4 基于13C-NMR分析小分子化合物对煤结构的影响
3.4.1 原煤结构的差异
3.4.2 小分子化合物对原煤结构的影响
3.5 本章小结
第4章 煤中小分子化合物对煤热解产物分布的影响
4.1 原煤热解产物的分布
4.1.1 不同温度下的热解焦油产率
4.1.2 不同温度下的热解水产率
4.1.3 不同温度下的热解气产率
4.1.4 不同温度下的热解半焦产率
4.2 抽提小分子化合物对热解产物分布的影响
4.2.1 抽提小分子化合物对热解焦油产率的影响
4.2.2 抽提小分子化合物对热解水产率的影响
4.2.3 抽提小分子化合物对半焦产率的影响
4.3 抽提小分子化合物对热解气组成的影响
4.3.1 原煤的热解气组成分析
4.3.2 抽提小分子化合物后的热解气组成分析
4.4 抽提小分子化合物对热解焦油组成及品质的影响
4.4.1 热解焦油中的轻质组分
4.4.2 热解焦油的组成分析
4.4.3 神木煤热解焦油的氢分布分析
4.5 抽提前后煤样的热解动力学研究
4.5.1 煤热解动力学模型选择及计算方法
4.5.2 煤热解动力学计算结果
4.6 本章小结
第5章 催化热解调控焦油中轻质组分和酚类的实验研究
5.1 催化热解对煤热解产物分布的影响
5.2 催化热解对焦油组分的影响
5.2.1 轻质焦油
5.2.2 焦油组成
5.3 催化剂对焦油中酚类物质形成的作用
5.3.1 焦油中酚类化合物总量增加的机理分析
5.3.2 焦油中烷基酚含量增加的机理分析
5.4 催化热解的热解气分析
5.4.1 催化热解气组成分析
5.4.2 催化热解气高位热值分析
5.5 不同催化剂所得热解半焦的13C-NMR分析
5.5.1 芳香碳部分
5.5.2 脂肪碳部分
5.5.3 与氧相连碳部分
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
附录一 本文的创新点与不足
附录二 硕士期间论文发表情况
附表1 神木煤催化热解焦油的GC/MS分析(wt%,tar)
本文编号：4014559
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/4014559.html
