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化學品生成機理等發(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到最大值22.3%;對氣體產(chǎn)物進行GC分析可知,低溫氧化會促進熱解氣體中CO和CO2生成,當活性炭為吸波劑時,氣體產(chǎn)物中CO2含量較高;當吸波劑為碳化硅時,氣體產(chǎn)物中H2含量較高;當吸波劑為Fe3O4時,氣體產(chǎn)物中CO含量較高。
【學位單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：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)物進行表征現(xiàn)勝利褐煤大部分有機物都轉(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行表征，清楚揭示了有機氮的存在技術(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)。遼寧科技大學碩士學位論文
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本文編號：2845097