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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
酸洗脱矿下富油煤热解过程中官能团演化的同步原位红外研究
  • 31
  • 作者

    许涛 陈杰 伍永平 胡传圣

  • 单位

    西安科技大学能源学院中国科学技术大学国家同步辐射实验室阿里.法拉比哈萨克国立大学生物与生物技术学院

  • 摘要
    富油煤是一种重要的煤基油气资源,其热解制油工艺是富油煤高效利用的重要方向之一。煤中的固有矿物可通过影响热解过程中官能团的迁移释放进而改变热解产物特性,而酸洗脱矿是一种有效去除煤中固有矿物的手段。因此,探明固有矿物(酸洗脱矿)对富油煤热解过程中官能团演化的影响机理,是明晰富油煤热解过程与机理的关键科学问题。利用合肥国家同步辐射实验室-原位红外光谱技术,原位表征富油煤及其酸洗煤热解过程中(50-500 ℃)官能团的迁移释放,并量化分析样品原位红外光谱中脂肪族官能团(3200-2800 cm-1)和芳香族官能团(1750-1400 cm-1)的吸收峰,结合热重实验(TG),揭示固有矿物对富油煤热解过程中官能团演化的影响。研究结果表明:酸洗脱矿后的富油煤在原位红外光谱检测中会去除了Si-O吸收峰的影响,显现出更多的有机官能团特征峰。针对3200-2800 cm-1波段内脂肪族官能团,矿物质的脱除极大加快了富油煤热解过程中甲基(-CH3)和亚甲基(-CH2-)的断裂,而使脂肪侧链裂解生烃反应可在更低的温度下进行。针对1750-1400 cm-1波段内芳香族官能团,酸洗处理会为富油煤中引入更多含氧官能团和共轭结构,促进芳构化反应和芳香化合物的缩合反应。富油煤中矿物质对热解反应有抑制作用,酸洗脱矿可提高热解反应活性,热解质量总损失高出原煤9.7%质量分数,且热解起始温度比原煤低了150 ℃左右。本研究有助于深化对富油煤热解过程中官能团的迁移演化以及固有矿物对其影响机理的理解,为富油煤热解技术的发展提供坚实的理论基础。
  • 关键词

    富油煤热解固有矿物官能团原位红外

  • 文章目录


    1.研究对象与方法
    1.1 样品制备
    1.2试验方法
    1.2.1 同步原位红外漫反射试验
    1.2.2 热重分析
    2.结果与讨论
    2.1 温度对富油煤中官能团的影响
    -1(Ⅱ区)脂肪族官能团的影响'>2.2 固有矿物对3200-2800cm-1(Ⅱ区)脂肪族官能团的影响
    -1(Ⅲ区)芳香族官能团的影响'>2.3固有矿物对1800-1400cm-1(Ⅲ区)芳香族官能团的影响
    2.4基于热重分析煤样热解过程中官能团的演化
    3.结论
  • 引用格式
    许涛,陈杰,伍永平,等.酸洗脱矿下富油煤热解过程中官能团演化的同步原位红外研究[J/OL].煤炭学报,1-10[2025-03-28].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.2024.1352.
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