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霍林河褐煤热解过程光谱学研究

作　者: 李云生
导　师: 熊光
学　校: 大连理工大学
专　业: 工业催化
关键词: 褐煤弱共价键原位FT-IR 原位Raman 曲线拟合
分类号: TQ530.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

煤作为我国的最主要的一次能源,使用过程中的污染物和CO2排放量均远大于其它化石能源,所带来的环境污染问题日益突出。煤炭资源的高效、洁净与低碳化利用无疑是我国能源科学和技术研发的主导方向。煤的热解是气化、液化等热化学转化的第一步,因此,对煤热解过程清晰的认识是我国煤炭清洁利用技术的基础。本论文采用混酸处理方法对霍林河(HLH)褐煤矿物质进行了脱除,运用原位漫反射红外光谱和拉曼光谱对煤热解过程进行了研究,并对光谱中包含丰富化学键信息的区域进行曲线拟合,以考察煤中化学键裂解信息,结果表明：运用曲线拟合红外和拉曼谱图的方法能够很好的表征HLH褐煤化学键在热解过程中变化,为煤热解基础研究提供有价值的信息。HLH褐煤在250℃开始发生裂解反应,其中羧基、羰基、烷基、烷基醚为煤中弱共价键,热解过程中逐渐解离,芳核取代基数量逐渐减少,红外光谱中芳香碳氢振动吸收峰明显增强。而芳香醚键热稳定性比较好,在低温热解(100℃-400℃)过程中化学键并没有发生裂解反应。羧基裂解产生CO2,烷基裂解产生CH4,而CO的释放可能来自于烷基醚和羰基的裂解。在350℃之后,产生大量CH4,这可能是由于煤中与芳环直接相连-CH3基团的裂解反应所致。在450℃-550℃,与芳环直接相连的甲基亚甲基热解趋于完成。升温过程中,热解半焦碳含量逐渐升高,石墨化程度在350℃之后明显增加,表明煤中芳环间层间距趋于稳定。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-10
1 文献综述  10-27
  1.1 煤大分子结构研究  10-13
    1.1.1 煤化学结构模型  10-12
    1.1.2 煤中主要官能团  12-13
  1.2 煤热解过程概述  13-20
    1.2.1 煤受热发生变化  13-14
    1.2.2 热解机理  14-17
    1.2.3 煤热解产物  17-18
    1.2.4 影响煤热解的因素  18-20
  1.3 煤热解研究方法  20-24
    1.3.1 红外光谱  20-22
    1.3.2 拉曼光谱  22-23
    1.3.3 曲线拟合在煤光谱解析中的应用  23-24
  1.4 煤热解研究进展  24-25
  1.5 煤热解研究对煤炭利用的意义  25-26
  1.6 课题的选择  26-27
2 实验部分  27-32
  2.1 实验原料  27
  2.2 HLH煤样的制备  27
  2.3 HLH煤样的表征  27-32
    2.3.1 工业分析和元素分析  27-28
    2.3.2 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)  28-29
    2.3.3 拉曼光谱(Raman)  29-30
    2.3.4 X射线衍射光谱仪(XRD)  30-32
3 HLH褐煤热解原位FT-IR研究  32-49
  3.1 HLH褐煤热解原位FT-IR实验  32-33
  3.2 HLH褐煤热解原位FT-IR结果与讨论  33-42
    3.2.1 HLH褐煤原位热解FT-IR结果分析  33-34
    3.2.2 HLH褐煤原位热解FT-IR曲线拟合  34-40
    3.2.3 HLH褐煤原位热解FT-IR曲线拟合结果讨论  40-42
  3.3 HLH褐煤热解气相色谱表征  42-46
    3.3.1 HLH褐煤热解气相色谱实验  42-43
    3.3.2 HLH褐煤热解气相色谱结果讨论  43-46
  3.4 HLH褐煤热解元素分析  46-47
  3.5 本章小结  47-49
4 HLH褐煤热解原位Raman研究  49-56
  4.1 HLH褐煤热解原位Raman实验  49-50
  4.2 HLH褐煤热解原位Raman结果与讨论  50-55
    4.2.1 HLH褐煤原位热解FT-IR结果分析  50-51
    4.2.2 HLH褐煤原位热解Raman曲线拟合  51-53
    4.2.3 HLH褐煤原位热解Raman曲线拟合结果讨论  53-55
  4.3 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-64
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  64-65
致谢  65-66

霍林河褐煤热解过程光谱学研究

内容摘要

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