论文部分内容阅读
本论文以内蒙褐煤和神华烟煤两种低阶煤炭为研究对象,选用四类不同有机溶剂对煤样在温和条件下进行热溶解聚抽提的实验研究。筛选出了可以有效分离煤中可溶性组分的溶剂和操作方法。考察了热溶处理温度和添加促进剂以及溶剂与煤的质量比、热溶处理时间、水分含量对热溶抽提率的影响。实验研究表明,环己酮是一种有效的热溶溶剂;内蒙褐煤在热溶处理温度275℃、溶剂与煤质量比4.5、热溶处理时间2h时,热溶物的甲苯可溶物(TS)和四氢呋喃可溶物(THFS)分别为34.99%和13.18%;神华烟煤在热溶处理温度为300℃、溶剂与煤比4.5、热溶处理时间2h时,热溶处理后的TS和THFS分别为29.99%和9.16%。其次实验中加入某些促进剂可以在更加温和条件下提高两种低阶煤的热溶抽提率,改善热溶条件。在以上的实验条件下加入2%的促进剂后,内蒙褐煤的热溶物的TS达到50.87%,THFS达到23.56%;神华烟煤的热溶抽提物的TS达到35.32%,THFS达到38.08%。通过FTIR法对比分析原煤和抽提残煤物的结构变化,以及对温和热溶解聚所得热溶物进行了GC/MS分析。探讨了低阶煤中可溶性分子的交联特征以及热溶物在不同条件下的热溶解聚析出规律。结果表明,通过热溶解聚过程可以有效分离煤有机质中可溶性分子成分。主要的研究结论如下:(1)煤在温和条件下的热溶解聚过程主要是煤的大分子网络结构在热和溶剂共同作用下引起的非共价交联键的断开和结构的松弛。可溶性化合物热溶抽提的同时,也促进了残煤大分子结构间建立新的非共价键,所以热溶解聚过程并不能改变煤的大分子网络结构;(2)对热溶物的THF萃取物的GC/MS分析结果表明,THF萃取物主要是脂肪烃、芳香族以及含氧类杂原子化合物。其中以含氧类杂原子化合物含量最大,其次是芳香族类物质,最后是脂肪烃类。热溶物的主要成分是低碳类组分,经过分离提纯后可作为高附加值的低碳燃料和化学品原料。分析结果对于两种低阶煤炭的结构组成、性质以及转化利用提供了有价值信息。