Study on Fractional Separation and GC-MS Analysis of Flash Coal Tar Pyrolysed at Low Temperatures

The composition of low temperature pyrolysis coal tar has an effect on its further processing and reasomble utlization In this paper, the compeition or coal tars produced from both low temperature pyroysis in a fluidized bed aud flash pyrolysis with solid heat carrier have been investigated by the methch of fractional seperation and Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)- It is observed that the degree of coalification maceral and secondary reaction temperature (freeboard temperature in a fluidized bed) have some iufluence on the composition of coal tars- The main compoundes are phenol cresols,xylenols, naphthalene, alkylnaphthalenes, antbraceue, phenanthrene,acenaphthylene, fluoren, indene and so

不同气氛下富油煤受热裂隙演化及热解动力学参数变化

富油煤的清洁高效开发有助于保障我国的能源安全。选择柠条塔矿富油煤,开展了N2和欠氧气氛条件下的加热试验,利用体视显微镜获取不同温度处理后富油煤的表观形貌,在氩气气氛中,对富油煤在0~600℃下热重(TG)、微商热重(DTG)、差示扫描量热(DSC)进行测试,基于激光闪射法监测富油煤热导率变化,并分析了不同升温速率下活化能、频率因子等热解动力学参数的变化规律,探讨富油煤热处理后裂隙演化和热解动力学参数变化。研究结果表明:随着加热温度的升高,富油煤表面裂隙数目明显增多,逐渐贯通,且镜煤裂隙发育程度更高。相比N2气氛,同温度下欠氧气氛中煤样裂隙率更高。质量损失率变化趋势与裂隙率相似,由于欠氧环境中煤样发生氧化反应,导致其增速更快。N2气氛中富油煤质量损失率与裂隙率迅速提升的温度点明显滞后于欠氧气氛。室温至350℃范围内,由于热膨胀影响,富油煤热导率随着温度升高有所增加。根据热重分析,富油煤随温度变化可分为室温至300℃、300~500℃和500~600℃3个阶段,在阶段Ⅰ和Ⅱ分别由于吸附水析出和有机质的分解吸热,频率因子和活化能逐渐增大;在阶段Ⅲ由于无机矿物的分解放热,频率因子和活化能降低。研究结果有助于理解富油煤高温开发过程中的结构演化机制和传热机理。

富油煤热解特性及其孔裂隙结构演化规律

【目的】富油煤原位热解提取煤基油气是弥补我国油气资源短缺、提升煤炭资源利用效率的重要措施,也是富油煤高效开发的新趋势。富油煤在原位热解过程中的油气产出特征及孔裂隙发育情况直接影响到煤体内部传热、热解产物迁移及产出,查明富油煤热解特性及其孔裂隙结构演化规律尤为关键。【方法】利用自主研制的热解实验装置,结合比表面及孔径分析仪、三维显微镜和同步热分析技术,记录富油煤在不同热解温度下的产气规律,测定热解残样的微观孔隙结构及孔径分布特征,分析煤体裂隙演化规律及表面裂隙参数,揭示煤体结构和热解产物对热解温度的响应机制。【结果和结论】结果表明,富油煤热解产气总量和最大产气速率随温度的升高而增大,在温度大于300℃时热解反应变得剧烈,产气量增加显著。通过对比不同热解温度下的孔裂隙结构,发现孔隙结构类型以300℃为界发生明显改变,低于该温度热解后的孔隙类型以细小瓶颈和缝隙/楔形孔为主,主要为中孔,随着温度升高,孔隙类型以平行狭缝为主,微孔增加,中孔和大孔则进一步发育扩展贯通,形成微裂隙。与低温作用煤样相比,高温作用煤样裂隙开度增加、裂隙网络密度及表面裂隙率相应增大,煤样结构发生宏观破坏,完整性降低。富油煤热解过程中的孔裂隙结构演化是水分蒸发、吸附气体解吸析出、不均匀热膨胀、有机质热解及热解气体逸出等共同作用的结果。研究结果可为富油煤原位热解工艺参数选择提供有益参考。

用GC-MS对平朔煤IHR低温热解煤焦油组成的分析

采用GC－MS技术对IHR（内热式连续直立于馏炉）热解煤焦油进行了详细的表征。分析结果表明：平朔气煤的IHR低温热解焦油中＜340℃的馏分占焦油总量的63％，从中定性定量出168种化合物。其中脂肪族长链烷烃和烯烃含量高达27.12％以上，酚类化合物为14％．各类化合物的分布和特征均与高温煤焦油有极大差异，使其更易于进行加工利用，除可从中提取酚类化工原料外，还是制取高级动力燃料的优质原料。

灵武煤CS_2/NMP萃取物的柱层析分离及其馏分的GC/MS分析

室温下用等体积的二硫化碳／N-甲基-2-吡咯烷酮（CS2／NMP）混合溶剂对灵武煤进行超声辐射萃取。依次用正已烷、苯、氯仿和四氢呋喃作为展开剂对萃取物进行柱层析分离，得到馏分F1～F4，用气相色谱／质谱联用仪（GC／MS）分析各馏分。结果表明，烷烃高度富集于F1中，F3中稠环芳烃相对含量最高，F4的主要成分是合氧有机化合物。

徐州圣戈班高温煤焦油的分离和GC/MS分析

以徐州圣戈班高温煤焦油为原料,在超声辐射下用石油醚（PE）萃取,将煤焦油分离为石油醚可溶物（PESF）和石油醚不溶物（PEIF）。在索氏萃取器中依次用石油醚、甲醇和乙醇萃取PEIF,得到3种萃取物,分别记为E1、E2和E3。用气相色谱/质谱联用仪（GC/MS）分析PESF、E1、E2和E3,在PESF和E1中共检测到235种组分,主要是1-6环芳烃,还有少量含杂原子（氧、氮、硫）的有机化合物,在E2和E3中没有检测出任何化合物。结果表明,以PE为溶剂、通过超声辐射和索氏萃取可以从煤焦油中分离出所有的GC/MS可测成分。

淮南中温煤焦油的分离及GC/MS分析

采用超声辐射和索氏萃取相结合的方法,利用不同溶剂对淮南中温煤焦油进行分级萃取,并利用GC/MS测定分析各级萃取物的化学组成。结果表明,两级石油醚萃取物(E1和E2)中共检测到242种组分,主要成分是2～4环芳烃及含氧化合物,且含氧化合物中含有较多的酚类物质。甲醇和乙醇萃取物(E3和E4)中没有检测出任何化合物,说明利用分级萃取的手段可以有效的对焦油中族组分起到粗分离作用。

内蒙低温煤焦油组分分离及GC-MS分析

对内蒙低温煤焦油进行高效精馏,采用酸碱溶液萃取的方法将馏分油分离为酚油、中性油组分。利用GC-MS技术,对360℃前的馏分油的化学组成和结构进行定性定量分析。结果表明,内蒙低温煤焦油馏分油中检测出质量分数大于0.1%的化合物共196种。

煤焦油沥青中多环芳烃的柱层析分离及其GC-MS分析

室温下用等体积的二硫化碳-丙酮混合溶剂对煤焦油沥青进行超声辐射萃取,煤焦油沥青中多环芳烃(PAHs)被混合溶剂萃取,用硅胶吸附萃取物,以石油醚为洗脱液洗脱硅胶,采用柱层析法对煤焦油沥青中多环芳烃进行了分离.在定量收取的洗脱液中分别析出了白色晶体、白色粉状物质和无色晶体(分别标记为M1,M2,M3),用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)分别对M1,M2,M3进行了分析.结果表明,M1中主要为3个环的多环芳烃和杂环化合物,M2中主要为4个环的多环芳烃和杂环化合物,M3中全部为4～5个环的多环芳烃.

淮南煤焦CS_2-丙酮萃取物的GC/MS分析

用等体积的CS2-丙酮混合溶剂萃取了不同热解温度和时间得到的淮南煤焦,用GC/MS法分析了煤焦的萃取物的组成.结果表明:在较高热解温度和用较长热解时间得到的煤焦在CS2-丙酮混合溶剂中的萃取率较低;萃取物主要由长链烷烃、芳烃和含杂原子化合物组成;热解速率对煤焦中芳烃的缩合度有重要影响,在相同热解温度下,慢速煤焦中芳环的缩合程度高于快速煤焦.

中低温煤焦油组分的分离及分析技术研究进展

煤焦油科学的基础性问题之一就是煤焦油组分的分离与分析技术。本文综述了中低温煤焦油中组分的常规分离方法,以及对煤焦油中的成分的一些分析手段,并对今后煤焦油的高效利用做出了展望。在中低温煤焦油组分的分离与分析技术研究中,应该多层次、全方位的深入分析,为各地区煤焦油深加工提供有效的数据支撑,从而实现中低温煤焦油的合理利用及高值化利用。

基于全生命周期的富油煤原位热解碳排放

控制碳排放已成为当前和未来中国社会必须解决的重大战略问题。在碳达峰的目标愿景下,煤炭行业亟需更加安全、高效和低碳的利用方法。中国西部的富油煤资源丰富,但多被直接用于燃烧发电,造成资源浪费和环境污染。富油煤原位热解提供了一种全新的煤提油路径。该方法在原位将煤炭转化为油气资源,与传统煤炭开采手段相比,减小了采空区体积,岩体结构变形损伤小,可减轻对地质构造的破坏和环境污染。但作为一个起步阶段的研究方向,鲜见到对其从全生命周期角度进行的碳排放评价。采用全生命周期(LCA)的评价方法,对富油煤原位热解项目从煤层改造、原位加热、产品加工、产品输运以及进入消费终端的全过程碳排放量进行了分析。同时,与煤间接液化和煤直接液化的碳排放清单进行了横向对比,系统分析了富油煤原位热解的碳排放量。研究结果表明,采用低碳能源是实现富油煤原位热解绿色低碳发展的关键,电力来源为常规电网时,处理1 t煤原位热解的LCA碳排放量约为2.2345 t(以CO_(2)计);而电力来源为新能源风电时,处理1 t煤原位热解的LCA碳排放量仅为0.6086 t(以CO_(2)计)。与煤间接液化和煤直接液化相比,富油煤原位热解具有明显的碳减排优势。为有效降低碳排放量,需综合运用多种减排措施,包括提高能效利用、优化加热方式以及加大清洁能源比例等。

富油煤热解过程动力学参数变化规律研究

采用非等温热重分析(TG)探究了富油煤在升温速率分别为10、20、30、40、50℃/min热解条件下的热失重规律,得到了不同升温速率下的TG-DTG曲线和表征参数。并选取富油煤热解集中温度区间(290℃~650℃)进行热解动力学分析,对比KAS法、FWO法和Friedman法3种热动力学模型计算富油煤热分解时的反应活化能。结果得到:在290℃~650℃内,富油煤的失重率为24%~29%,为主要失重区间;随着升温速率的提高,传热迟滞现象更严重,富油煤热解逐渐向高温区推进;随着转化率的增加,3种热动力学模型计算所得的反应活化能值也随之增加。其中KAS法与Friedman法的反应活化能值较为接近,FWO法求得的反应活化能值最大。

2种高温沥青结构表征及热解特性

采用族组分分析、元素分析、红外光谱(FT-IR)、核磁共振(NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等分析表征手段对神华煤液化沥青(CLP,软化点为403.15 K)和永东煤焦油沥青(CTP,软化点为383.65 K)进行了结构解析,结合计算的平均分子结构参数得到2种沥青可溶组分的平均分子结构模型;通过热重(TG)分析2种沥青的热解特性,并利用Coats-Redfern和DAEM两种动力学模型对其进行热解动力学计算。结果表明:与CTP相比,CLP的芳香性较差、缩合程度较低。2种沥青的热解过程分为3个阶段,主要热解阶段在473.15~873.15 K。其中CLP因其分子量分布较窄且分子结构缩合程度较小有较集中剧烈的热解过程;CLP的热解产物释放特性指数RH较大。由Coats-Redfern法计算的煤液化沥青和煤焦油沥青的平均活化能分别为35.03和37.98 kJ/mol;DAEM模型中,随转化率α增大,2种沥青的活化能呈增长趋势,α>0.5,活化能增加明显;从C-R模型和DAEM模型的拟合系数R2可知,2种模型对煤焦油沥青的热解过程适用性更好。

低阶煤快速干馏焦油渣中的煤沥青提取及其表征

高品质煤沥青是制备炭材料的优质原料,从低阶煤快速干馏焦油渣(DDTR)中提取高品质煤沥青对提高低阶煤的清洁、高附加值利用具有重要意义,而煤沥青分子结构信息的准确获取则可有效指导其高附加值利用。为了回收DDTR中的富碳有机物(煤沥青),分别以洗油(WO)、四氢呋喃(THF)和正丁醇(BA)作为溶剂对DDTR进行萃取后得到WOS、THFS和BAS共3种煤沥青。结合煤沥青的工业分析、元素分析结果,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合分峰拟合、核磁共振氢谱(1 H-NMR)、气相色谱联用质谱(GC-MS)、热重分析(TGA)和热重红外联用(TG-FTIR),分别对3种煤沥青的基团组成、芳香性、分子结构、热解行为和氧化行为进行详细研究。结果表明:煤沥青的芳香性和分子量是影响软化点(SP)、结焦值(CV)、甲苯不溶物(TI)和热解行为的重要因素,且呈正相关。其中,WOS的着火点较高且氧化过程强烈,适合氧化改性,而THFS则相反。萃取得到的3种煤沥青几乎都不含喹啉不溶物(QI)且芳香性指数(f_(a))均大于0.70,属于高品质的煤沥青。

中/低温煤焦油酚类化合物的组成研究

借助GC-MS手段分析陕北中/低温煤焦油酚类化合物组成和分布情况.通过常减压蒸馏,将陕北中低温煤焦油切割成170℃～230℃,230℃～270℃,270℃～300℃,300℃～340℃和340℃～360℃五个窄馏分并计算收率,并用酸碱抽提法提取各窄馏分中的酚油;通过GC-MS分析了酚油中酚类化合物的组成及分布情况.结果表明,五个窄馏分分别检测出23,23,15,18和10种酚类化合物,酚类化合物占其所在馏分酚油的比率分别为96.89%,60.01%,50.90%,36.51%和36.37%.焦油中所含的酚类化合物占焦油总量的12.91%,酚类化合物主要为低级酚、C3～C4烷基苯酚和萘酚.

煤焦油软沥青中多环芳烃的分离及其成分分析

将煤焦油在380℃下蒸馏得到软沥青,在室温下用等体积的二硫化碳-丙酮混合溶剂对软沥青进行超声辐射萃取,软沥青中多环芳烃(PAHs)被混合溶剂萃取,用硅胶吸附萃取物,以环己烷、甲苯、石油醚为洗脱液分别洗脱硅胶,采用柱层析法对软沥青中多环芳烃进行了分离。在定量收取的洗脱液中分别析出了白色晶体、白色粉状物质和无色晶体(分别标记为P1、P2、P3),用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)分别对P1、P2、P3进行了分析。结果表明,P1主要为3个环的多环芳烃和杂环化合物,P2主要为4个环的多环芳烃和杂环化合物,P3全部为4～5个环的多环芳烃。

淮南烟煤热解及焦油析出特性

采用热重-傅里叶变换红外光谱（TG-FTIR）联用和固定床反应器研究了惰性气氛下不同粒径、升温速率和热解温度条件下淮南烟煤热解特性。热解析出焦油采用柱层析分离成脂肪烃、芳烃、非烃和沥青质，结合气相色谱-质谱（GC-MS）联用分析。结果表明，粒径的增加导致煤热解失重量减少；升温速率的提高使峰值温度和燃尽温度均有所增加；随热解温度升高，半焦产率减小，气体产率增加，焦油产率先增大后减小，温度的升高导致焦油的二次反应，焦油族组成发生变化，脂肪烃和非烃减少，芳烃增加；焦油主要组分包含 C16～C30直链烷烃，二环、三环、四环芳烃及其衍生物，以及各种酚类、酯类、喹啉等物质。

两种煤的次氯酸钠水溶液降解产物的分离与分析

两种煤于温和条件下在次氯酸钠水溶液中进行降解,所得水溶液经酸化后,水溶物依次用乙醚、CS2、石油醚、乙酸乙酯和苯进行分级萃取,萃取物经重氮甲烷酯化后用GC/MS分析。结果发现氯代物、脂肪酸和芳酸是煤的NaOCl水溶液降解的典型化合物,不同极性溶剂分级萃取可以实现产物的初步族组分分离。通过该研究建立煤的次氯酸钠氧化反应混合物有效分离和分析的方法,为煤的高附加值利用提供有效的途径。

不同煤化度煤热解焦油的组分分析

介绍了不同煤种及其配合煤的干馏实验和焦油组分的检测方法,对不同煤化度煤热解后焦油的组分进行了分析,结果表明：随着煤变质程度的升高,焦油中烷烃和烯烃类物质的相对含量逐渐减少,苯及其衍生物、多环芳烃类物质的含量逐渐增加,煤焦油中检测到的芳香族化合物以1~3环为主;配合煤在干馏过程中,多数单种煤可保持原有的干馏特性,有很少一部分煤分子结构发生了交联反应。