低煤階煤及不同化學(xué)組分熱解甲烷和氫氣的生成特征與機(jī)理.pdf

1、低煤階煤中含有豐富的有機(jī)質(zhì)，這些有機(jī)質(zhì)在熱演化過(guò)程中會(huì)形成大量的氣態(tài)烴和液態(tài)烴。這些烴類的形成過(guò)程與機(jī)理是煤化學(xué)、煤地球化學(xué)等學(xué)科的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。
　　 甲烷與氫氣的生成是煤熱解過(guò)程中的重要反應(yīng)，分析煤熱解過(guò)程中甲烷與氫氣析出特征與反應(yīng)機(jī)制有助于理解煤的熱解機(jī)理，也為煤成氣的成藏機(jī)制的理解以及制取清潔能源提供理論基礎(chǔ)。本文對(duì)二連盆地烏蘭圖嘎礦和烏尼特礦煤的五種煤樣進(jìn)行提取腐殖酸處理，對(duì)提取腐殖酸后的殘煤進(jìn)行吡啶抽提。應(yīng)用TG/M

2、S對(duì)原煤(YM)、腐殖酸(HA)、提取腐殖酸后殘煤(HACM)、提取腐殖酸后的殘煤經(jīng)吡啶抽提后殘煤(CTCM)、瀝青質(zhì)(LQZ)進(jìn)行熱解特征分析，并結(jié)合結(jié)構(gòu)特征分析原煤及不同組分熱解生成甲烷與氫氣的生成機(jī)理。主要得到以下結(jié)論：
　　 1.煤的結(jié)構(gòu)特征：原煤的fa隨H/C增加而減小，腐殖酸的Hal/Har較原煤略有變大趨勢(shì)，脂肪鏈較原煤變長(zhǎng)，支鏈減少。原煤提取腐殖酸后，其2920 cm-1和2860 cm-1處的脂肪族-CH2-、

3、-CH3的伸縮振動(dòng)峰強(qiáng)度降低，1620 cm-1處的芳香族C=C骨架振動(dòng)峰強(qiáng)度降低，含氧官能團(tuán)減少。溶劑抽提對(duì)fa沒(méi)有顯著影響。
　　 2.原煤最大失重速率隨2924 cm-1增加而增大，腐殖酸、腐殖酸殘煤、抽提殘煤的熱解初始溫度較低，在高溫區(qū)DTG曲線出現(xiàn)雙峰。瀝青質(zhì)失重率最大。
　　 3.甲烷生成的溫度范圍在100 ℃-800 ℃之間，原煤熱解甲烷生成總量與H/C成正相關(guān)性。腐殖酸中的甲烷生成與官能團(tuán)中的甲基脫落有很

4、大關(guān)系。腐殖酸殘煤與抽提殘煤的甲烷析出速率曲線都有三個(gè)尖峰出現(xiàn)。瀝青質(zhì)生成甲烷最少，原煤次之，腐殖酸，腐殖酸殘煤和抽提殘煤較高。氫氣析出初始溫度在300℃左右，原煤中氫氣生成與脂肪結(jié)構(gòu)中的C=O有很大關(guān)系，腐殖酸熱解生成氫氣的最大速率峰溫隨2964/1618 cm-1增大而升高。腐殖酸殘煤與抽提殘煤熱解生成氫氣的產(chǎn)量相差不大。瀝青質(zhì)熱解生成氫氣的最大峰溫較腐殖酸殘煤和抽提殘煤延后。原煤的氫氣總生成量最少，而腐殖酸、腐殖酸殘煤、抽提殘煤和