發(fā)布時間：2020-10-17 17:26

　　 我國煤炭資源較為豐富,其中褐煤資源占約占煤炭資源14%。褐煤反應(yīng)活性高,易在運輸和儲藏時被氧化,其化學(xué)結(jié)構(gòu)會因此發(fā)生改變。褐煤熱解技術(shù)是清潔高效開發(fā)利用低階煤炭資源的重要手段。因此褐煤低溫氧化對煤清潔利用及研究高附加值精細(xì)化學(xué)品生成機(jī)理等發(fā)展提供理論依據(jù)。本論文在四個氧化溫度(分別為20、40、60和80 oC)條件下使用雙氧水氧化海拉爾褐煤,利用工業(yè)分析、元素分析、X射線光電子(XPS)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)以及13C核磁共振(13C NMR)等表征手段表征褐煤氧化前后物理化學(xué)結(jié)變化規(guī)律。并利用微波熱解爐對原煤和氧化褐煤微波熱解進(jìn)行了較為系統(tǒng)的實驗研究。選取三種不同種類吸波劑碳化硅(Si C)、活性炭(AC)和四氧化三鐵(Fe3O4),考察了熱解溫度、褐煤氧化溫度和吸波劑種類等實驗參數(shù)對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及特性的影響。借助掃描電子顯微鏡(SEM)分析了熱解溫度對半焦表面形貌的影響,利用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)與氣相色譜(GC)對液體產(chǎn)物焦油及氣體產(chǎn)物組成成分進(jìn)行分析。實驗結(jié)果表明:褐煤經(jīng)過雙氧水氧化后氧元素和揮發(fā)分的含量較高,化學(xué)結(jié)構(gòu)中脂肪結(jié)構(gòu)數(shù)量較低,羰基(C=O)和羧基(COOH)結(jié)構(gòu)數(shù)量較多。20 oC氧化褐煤芳香醚(Ar-O)結(jié)構(gòu)數(shù)量較多。氧化溫度越高,褐煤熱解越完全,揮發(fā)分產(chǎn)率越高。氣體與焦油的產(chǎn)率隨著熱解溫度升高而增加。對焦油GC-MS結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)分析可知,碳化硅為吸波劑,熱解溫度為600oC時,20oC氧化褐煤焦油中酚類化合物達(dá)到最大值22.3%;對氣體產(chǎn)物進(jìn)行GC分析可知,低溫氧化會促進(jìn)熱解氣體中CO和CO2生成,當(dāng)活性炭為吸波劑時,氣體產(chǎn)物中CO2含量較高;當(dāng)吸波劑為碳化硅時,氣體產(chǎn)物中H2含量較高;當(dāng)吸波劑為Fe3O4時,氣體產(chǎn)物中CO含量較高。
【學(xué)位單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TQ530.2
【部分圖文】：

圖 1.1 雙氧水氧化褐煤機(jī)理[6]Fig. 1.1 The mechanism of hydrogen peroxide oxidaiton2.2 空氣氧化lemens[10]等研究了煤在空氣介質(zhì)中的氧化反應(yīng)，并使用原位傅里葉紅外光譜自旋共振儀表征了不同氧化階段的煤料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)空氣氧化褐煤過程本質(zhì)就反應(yīng)，遵循自由基反應(yīng)歷程。煤中弱共價鍵如橋鍵（-CH2-，-S-和-S-S-等），然后在斷裂處吸附氧自由基進(jìn)而被氧化形成羥基鍵；羥基鍵隨后會發(fā)生均形成羥基自由基。羥基自由基與氧氣結(jié)合生成過氧酸，然后與醛基結(jié)合生成離的羧酸根自由基與碳自由基結(jié)合生成酯，進(jìn)而與羧酸反應(yīng)生成酸酐。褐煤化過程反應(yīng)方程式如下圖 1.2。

3圖 1.2 空氣氧化褐煤機(jī)理[10]Fig. 1.2 The mechanism of aerial oxidation.2.3 次氯酸鈉氧化氯酸鈉很早就應(yīng)用于煤的氧化，通過分析氧化產(chǎn)物來了解煤的分子結(jié)構(gòu)。根道，次氯酸鈉可以氧化吡啶不溶物，產(chǎn)物可以分為兩類：相對分子量高于 1大分子和可溶的脂肪酸[11]。方景[4]等在溫和條件下，使用 NaOCl 氧化勝利褐煤，并對液態(tài)產(chǎn)物進(jìn)行表征現(xiàn)勝利褐煤大部分有機(jī)物都轉(zhuǎn)化成為小分子水溶性酸，如一元脂肪酸、二元

酸、苯甲酸以及含氮化合物，其中琥珀酸、丙二酸和苯甲景也對含氮化合物進(jìn)行表征，清楚揭示了有機(jī)氮的存在技術(shù)理為：在隔絕空氣或在惰性氣體氣氛條件下將褐煤加熱和半焦的加工方法[12]。褐煤熱解產(chǎn)物半焦熱值明顯提高和甲烷等高熱值氣態(tài)燃料，經(jīng)過分離可作為燃料氣或化工構(gòu)模型[13]中可以看出，褐煤化學(xué)結(jié)構(gòu)富含單環(huán)含氧芳香化解產(chǎn)物焦油中提取出酚類化合物和芳香烴類等高附加值提質(zhì)技術(shù)是最有前景的常規(guī)褐煤提質(zhì)技術(shù)。遼寧科技大學(xué)碩士學(xué)位論文
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 潘春秀;劉錦潤;張強(qiáng)盛;;幾種低階煤的過氧化氫氧化解聚性能研究[J];廣州化工;2014年23期

2 郝瑛軒;劉全潤;李國亮;張雙杰;潘結(jié)南;;微波輻照下半焦催化甲烷裂解制氫研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2014年04期

3 王永剛;周劍林;陳艷巨;胡秀秀;張書;林雄超;;~(13)C固體核磁共振分析煤中含氧官能團(tuán)的研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報;2013年12期

4 郝瑛軒;劉全潤;李國亮;;內(nèi)蒙褐煤微波熱解特性研究[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2013年04期

5 關(guān)珺;何德民;張秋民;;褐煤熱解提質(zhì)技術(shù)與多聯(lián)產(chǎn)構(gòu)想[J];煤化工;2011年06期

6 崔村麗;;我國煤炭資源及其分布特征[J];科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì);2011年24期

7 柳方景;魏賢勇;朱影;路瑤;宗志敏;;勝利褐煤在NaOCl水溶液中的氧化[J];化工時刊;2011年07期

8 方夢祥;岑建孟;石振晶;王勤輝;駱仲泱;;75t/h循環(huán)流化床多聯(lián)產(chǎn)裝置試驗研究[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2010年29期

9 宋貝;周江紅;;我國褐煤煤化工技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J];科協(xié)論壇(下半月);2010年09期

10 蘭新哲;裴建軍;宋永輝;蘇婷;;一種低變質(zhì)煤微波熱解過程分析[J];煤炭轉(zhuǎn)化;2010年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 方琳;微波能作用下污泥脫水和高溫?zé)峤獾男�能與機(jī)制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 王南;印尼褐煤微波熱解特性的實驗研究[D];遼寧科技大學(xué);2012年

2 劉輝;微波輔助控制熱解廢印刷電路板的研究[D];大連理工大學(xué);2009年

3 譚瑞淀;微波處理廢印刷電路板的基礎(chǔ)研究[D];大連理工大學(xué);2007年

本文編號：2845097