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煤直接液化重质中间产物结构与组成研究

王祖山  
【摘要】:为了研究煤直接液化中间重质产物化学转化行为,探索煤直接液化机理,本文通过柱色谱法分别对不同煤种和液化工艺条件下制备的前沥青烯(PA)和沥青烯(AS)进行了分离,并通过元素分析、红外光谱、荧光光谱和凝胶色谱等分析方法对分离组份进行了结构表征,探讨了各因素对PA和AS结构与组成的影响。此外,利用荧光光谱对PA中的缔合作用进行了初步探索。 研究结果表明:PA中甲苯和THF混合溶剂洗脱组分I和II含量高,并且组分I~III元素组成差异小,C %高、O %较低,甲醇洗脱组分IV含量较低,主要是以非共价键缔合的强极性含氧化合物;所有AS都以甲苯或甲苯/THF(4∶1)洗脱的弱极性组分为主,随洗脱溶剂极性增大,所得次组分C %逐渐降低,O %增大,尤其是甲醇洗脱组分E中O %显著高于其他组分;提高液化温度、延长液化时间以及强供氢体系(H_2气氛和FeS+S催化剂)都有利于促进加氢和脱氧作用,增大AS和PA中弱极性组分含量,降低次组分中的O %;褐煤液化AS和PA中极性组分含量显著高于次烟煤,并且褐煤液化AS和PA中C %高于原煤,O %显著低于原煤;AS和PA中含氧官能团存在形式非常复杂,不仅含有大量的酚羟基、醚键和芳香酮羰基,而且存在一定量的羧酸酯和少量的羧酸、酸酐和脂肪醇羟基,芳香酮羰基、酚羟基等含氧官能团反应活性相对较低,难以裂解脱除;AS和PA次组分中都存在两类不同能态的荧光发色体,组分间的荧光特性差异主要是能态分布和荧光效率不同,次组分的荧光效率明显低于未分离AS和PA;PA中芳香环主要为单环结构,同时存在少量2-3环稠环结构,AS中除了单环以外还存在大量的2-3环稠环结构,并且主要存在于弱极性组分中;煤液化重质产物AS和PA中存在显著的非共价键缔合作用,并影响其分离性能和表观分子量,溶液中PA的缔合过程为逐步缔合。


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