不同变质程度煤与脱灰油页岩共热解特性研究摘要
本文以青龙山瘦煤(SM)、神华长焰煤(CYM)、印尼褐煤(HM)、桦甸油页岩(OSR)为研究对象,将油页岩酸洗脱灰得到酸洗后的油页岩(OS),考察煤与油页岩单独热解以及二者的混合物(SMOS、CYMOS、HMOS)共热解特性。利用固定床对样品进行低温(300~500℃)热解,研究SM、HM、OSR、OS、SMOS、HMOS热解特性,探讨煤与油页岩共热解过程的协同作用。结果表明,500℃时,SM的固体产率为89.28%、焦油产率为1.42%,HM的固体产率为48.20%、焦油产率为3.17%,OSR的固体产率为78.46%、焦油产率为5.38%,OS的固体产率为38.90%、焦油产率为7.60%;SMOS的固体产率为73.41%、焦油产率为6.74%,大于其理论值3.27%;HMOS的固体产率为46.71%、焦油产率为10.58%,大于其理论值4.50%,说明OS的加入能够促进煤的热解程度,提高焦油产率。采用原位红外光谱实时、在线研究SM、CYM、HM、OSR、OS、SMOS、CYMOS、HMOS的典型官能团在热解过程中的变化规律,利用Peakfit软件通过二阶导数法对FT-IR谱图进行分峰拟合。结果表明,随着温度升高,SM、CYM、HM以及SMOS、CYMOS中-OH的含量单调下降,OSR与OS中-OH的含量先增大后减小,HMOS的自由羟基-OH先减小后增大,结合羟基-OH逐渐增大;八个样品的羰基/羧基C=O均逐渐增加;SM、CYM、HM、SMOS、HMOS中的脂肪族-CH3/-CH2-逐渐下降,说明脱甲基的趋势明显高于脱亚甲基;OSR、OS和HMOS中的脂肪族-CH3/-CH2-逐渐增大,说明其脱甲基的趋势低于脱亚甲基。通过热裂解-气相色谱-质谱联用仪(Py-GC-MS)研究OSR、OS、SMOS的快速热解特性,分析样品在不同热解终温条件下的产物分布。结果表明,OSR、OS、SMOS的热解产物主要是含氧化合物,相对含量分别占总产物的59.01%、60.24%和87.99%;芳香族相对含量较少,分别为1.23%、5.51%和1.04%。含氧化合物中,酯类化合物均占较大比例,OSR与OS脂类化合物相对含量均随着温度升高呈现出先增大后减小的趋势,而SMOS的酯类化合物相对含量随着温度升高逐渐增大;OSR的醇类化合物相对含量随着温度升高单调减小,OS的醇类化合物出现“双峰”规律,而SMOS的醇类化合物相对含量则随着温度的升高呈现先增大后减小的趋势。
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