东乌旗煤及不同化学组分热解动力学及其挥发分析出规律的研究

在煤炭资源越来越受到重视的现代,由于褐煤储量大、可利用范围广,因此受到广大学者的关注。本文在FTIR和TG-MS的分析基础上,对东乌旗煤以及抽提腐殖酸、抽提腐殖酸残煤、抽提沥青质、抽提沥青质残煤进行热解动力学和热解气体生成特征和机理研究。主要结论如下： 1.煤样的结构特征：煤样的fa随H/C增加有减小趋势,而随着O/C的增加呈增大趋势；煤样中存在极性环境,共有苯环的四种取代方式；酸碱作用使得煤样中的芳香烃振动峰和脂肪烃伸缩振动峰变弱；吡啶抽提使得残煤中脂肪结构的峰较弱,芳环结构的峰较强。 2.煤样的热解特征：由于褐煤煤化度低,使得煤样的热解起始温度较低；由于吡啶溶剂的影响,使得沥青质和沥青质残煤较易发生热解反应、热失重量大、热反应性强；由于褐煤热解不形成胶质体,半焦的反应活性较高,使得热解最后阶段消耗较多活化能。 3.热解气体之间的相互作用：含氧官能团脂肪侧链热解生成甲烷、水和二氧化碳；抽提腐殖酸过程中的酸碱环境减少了生成甲烷的键的类型,但增加了键的数量；抽提腐殖酸和沥青质过程对氢气的生成起着催化作用,增加了生成氢气的键的数量和种类；吡啶抽提的过程使得沥青质中小分子相的甲烷和易断裂生成甲烷的基团增多；由于苯生成温度较低,说明褐煤中的煤分子结构连接较弱。 4.各气体的生成机理及动力学：热解水主要来自羧基脱水,酚羟基脱水,酚羟基与氢自由基的结合；二氧化碳来自于煤样中羧基分解,带羟基的芳香羧基的脱羧反应,羧基及含氧官能团的脂肪侧链断裂的综合作用,芳香羧基的脱羧反应和酯型结构及酸酐结构的脱羧反应；丙基来自于煤中带有含氧官能团的脂肪侧链热解,大分子结构侧链的裂解,带有含氧官能团的脂肪侧链分解,游离相中的脂肪烃通过自由基裂解机理生成,自由基之间发生反应生成和煤大分子结构发生芳构化缩聚反应；苯来自于苯环上的甲氧基热解反应,苯环与醚氧之间的键发生裂解,长链烃类物质二次热解环化生成的。