勝利褐煤熱解產(chǎn)物結(jié)構(gòu)分析及典型半焦分子模型構(gòu)建.pdf

1、褐煤在我國儲量豐富，研究主要集中在熱解、氣化、液化、燃燒等方面。從熱解的角度對褐煤大分子結(jié)構(gòu)進行研究也成為研究的熱點。本文以勝利褐煤低溫?zé)峤猱a(chǎn)物作為研究對象，探討熱解條件對勝利褐煤熱解產(chǎn)物的影響。選取350℃和500℃熱解后的產(chǎn)物半焦為研究對象，通過元素分析、FT-IR、13C NMR分析等數(shù)據(jù)，建立這兩個半焦平均大分子模型。通過實驗研究表明：
　?。?）溫度對勝利褐煤熱解產(chǎn)物的影響：隨溫度升高，半焦產(chǎn)率降低，熱解水和氣體產(chǎn)率升高

2、。350-400℃溫度段，C=O含量減少并不明顯，400℃之后， C=O開始斷裂產(chǎn)生CO。隨溫度升高煤樣的平衡復(fù)吸水含量依次遞減，在不同RVP下，不同熱解溫度下褐煤的復(fù)吸含水量與-OH和C=O的含量均是呈線性相關(guān)關(guān)系，與-O-的線性相關(guān)性不強。焦油中酚類占比例最大，500℃時所占比例達到36.99％。脂肪類化合物主要以烷烴化合物為主。
　?。?）停留時間對勝利褐煤熱解產(chǎn)物的影響：隨停留時間延長，含氧官能團吸收峰面積百分比降低，停留

3、時間在5-10 min之間變化相對比較明顯。隨著熱解保溫時間延長，樣品復(fù)吸水含量逐漸降低。隨著保留時間增加，總酚產(chǎn)率在20 min左右達到最大，超過20 min后變化較小。
　?。?）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)、結(jié)合分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性特點，推出350℃半焦平均大分子結(jié)構(gòu)模型，分子式為C142H116O38N2，結(jié)構(gòu)單元模型的特點為：芳香結(jié)構(gòu)以苯環(huán)結(jié)構(gòu)為主，脂肪結(jié)構(gòu)以短鏈的形式存在，含氧官能團主要以羥基、羰基和醚鍵為主，在HF/3-21G基組條件下

4、計算得到350℃平均大分子模型的紅外光譜，計算光譜與實驗光譜吻合良好。
　?。?）根據(jù)500℃半焦元素分析、紅外分峰、13C-NMR分析等結(jié)構(gòu)參數(shù)，推出500℃半焦平均大分子結(jié)構(gòu)模型，分子式為C92H88O21，模型結(jié)構(gòu)特點為：芳香結(jié)構(gòu)以苯環(huán)結(jié)構(gòu)，脂肪碳原子數(shù)較少，且為較短的脂肪鏈，含氧官能團以醚鍵和羰基為主。采用與350℃半焦平均大分子結(jié)構(gòu)模型相同的計算方法，計算模擬其紅外光譜，與實驗譜圖吻合良好，構(gòu)象穩(wěn)定，模型結(jié)構(gòu)的推斷比較合