《基於逐級解離的褐煤結構反演及分級轉化性能研究》是依託安徽工業大學，由潘春秀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於逐級解離的褐煤結構反演及分級轉化性能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：潘春秀
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
從分子水平上揭示褐煤的結構特徵及其不同交聯作用的解聚規律是實現褐煤分級轉化和高附加值利用的理論基礎。本項目擬將煤的熱溶技術和褐煤傳統研究方法及利用技術（氧化）相結合，通過對褐煤進行熱溶-氧解-熱解的逐級解離與產物分析，反演褐煤的結構，探索褐煤不同層次結構的分級轉化規律。基於褐煤逐級熱溶及熱溶產物的結構表征，研究褐煤中可溶性有機小分子組成和大分子團簇結構及其析出規律；基於難溶殘煤大分子骨架的選擇性氧化解聚和產物分析，結合熱溶殘煤及氧解殘煤的熱解性能和產物分析，揭示褐煤難溶大分子骨架的結構特徵及其共價鍵交聯作用的解聚規律，並結合褐煤相關模型化合物的解離規律，揭示褐煤難溶大分子骨架的氧化解聚機理。本項目有助於揭示褐煤大分子結構特徵，並在此基礎上為褐煤的潔淨燃料利用和非燃料利用提供理論依據和技術支撐。
結題摘要
本項目以先鋒褐煤（XL）和錫林郭勒褐煤（XL'）為主要研究對象，在1-甲基萘（1-MN）等溶劑中對其進行了變溫和分級變溫熱溶，考察了溫度、溶劑及預處理對熱溶的影響；並利用過氧化氫為氧化劑，考察了溫度，氧化劑濃度及反應時間對其氧解的影響；同時還與神府次煙煤（SSBC）進行比較研究，結合模型化合物的氧化及各級產物的分析表征，初步探討了基於熱溶和氧化的褐煤的解聚機理，討論了褐煤大分子結構特徵。 研究結果發現：低於360℃時三種煤1-MN熱溶率都隨著溫度升高而增加，而進一步升高溫度，熱溶率反而降低。XL'的四氫萘（THN）熱溶率隨溫度升高一直增加，較低溫度下THN對XL'的熱溶率低於1-MN，但380℃的熱溶率明顯高於1-MN，結合產物分析表征推測煤的熱解和縮聚共同影響其熱溶效果。在1-MN中添加甲醇能顯著提高XL'的熱溶率。水蒸氣預處理不利於XL'的熱溶，但酸預處理有利於其熱溶，0.1mol/L檸檬酸處理後XL'的1-MN+10%甲醇熱溶率達80.5%。對SSBC和XL'的熱裂解-氣質分析表明兩種煤的分子骨架主要由單環及二環芳香結構通過橋鍵連線組成，並且SSBC中二環結構比例較大。對XL'及其熱溶殘煤的熱裂解-氣質分析表明熱溶殘煤的熱解產物中脂肪族化合物含量明顯減少，芳香化合物含量增加，並且多環芳香化合物含量明顯增加。 煤的氧化研究發現碳含量較高，氧含量較低的煤樣其氧解活性較低。升高溫度和氧化劑濃度能促進煤深度氧化和氧化產物脫羧。XL和XL'氧化反應性高，對應的熱溶殘煤較低，主要以大分子結構的氧解為主，水溶性氧解產物較簡單，丙二酸和丁二酸含量高，表明XL和XL'中含有豐富的-CH2-和-CH2CH2-橋鍵。SSBC氧化反應性較XL和XL'低，水溶性產物主要為單環芳酸。但其熱溶殘煤酚羥基含量增加，氧化反應性增強，水溶性產物中除芳酸外，生成了較多的短鏈烷酸和α,ω-二羧基烷酸（乙二酸、丙二酸為主）。 上述研究提出了一種褐煤的逐級解聚方法，該法可以將煤分級為潔淨無灰的熱溶物、水可溶物以及熱溶-氧化解聚殘煤等，顯著提高褐煤的利用價值，對褐煤的分級轉化和利用具有重要的指導意義。
