煤的超临界CO_2混合溶剂萃取过程及萃余煤气化特性研究

【摘要】：本文以超临界二氧化碳(SCCO2)与夹带剂混合溶剂对煤进行萃取,研究了萃取过程中超临界二氧化碳与有机溶剂间的作用机理,考察了萃取物和萃余煤的物理化学特性以及萃余煤的气化性能。主要内容如下： (1)使用不同夹带剂与超临界二氧化碳混合对煤进行萃取,研究了夹带剂和超临界二氧化碳在混合萃取过程中的作用以及萃取条件和煤种对萃取率的影响。结果表明：SCCO2/N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合溶剂一次萃取率低于纯NMP溶剂,但三次萃取率高于纯NMP溶剂萃取。压力对SCCO2/NMP混合溶剂萃取率影响不大,温度升高萃取率随之增大,但与超临界C02性质变化关系不大。褐煤和烟煤在SCCO2/NMP中的萃取率有随碳含量增加而增大的趋势。 (2)研究了SCCO2/NMP混合溶剂萃取物的活性官能团和微晶结构,结果表明：混合溶剂萃取对富含羟基及脂、酚、酮类等含氧物质选择性较好,超临界CO2的加入增强了溶剂对含羟基物质的萃取效果,减弱了NMP纯溶剂对芳环结构和酚类、醚类等物质的萃取力。萃取物固体有类似于原煤的微晶结构,“石墨化”程度小于原煤,但萃取物中几乎不含有矿物质。 (3)研究了SCCO2/NMP混合溶剂萃余煤的物理化学性质,考察了萃取后煤样气化性能的变化,结果表明：萃取使得原煤颗粒平整的表面会变得松散破碎,孔隙结构发生变化,煤微晶结构堆垛高度减小。不同煤样萃取后气化活性都有不同程度改善,其改善程度有随煤样萃取率线性增大的趋势。 【关键词】：超临界二氧化碳 夹带剂 N-甲基吡咯烷酮 萃取 煤气化
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ546
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 前言9-11
• 1.1 研究背景9
• 1.2 研究内容9-11
• 第二章 文献综述11-25
• 2.1 煤的化学结构及分子结构模型11-14
• 2.1.1 煤的分子结构模型11-13
• 2.1.2 煤中主要低分子化合物13-14
• 2.2 煤中低分子化合物提取14-22
• 2.2.1 溶剂萃取14-18
• 2.2.2 萃取强化手段18-21
• 2.2.3 超临界萃取21-22
• 2.3 溶剂萃取对煤性质的影响22-23
• 2.4 超临界二氧化碳对煤性质的影响23-25
• 第三章 超临界二氧化碳混合溶剂萃取煤过程研究25-37
• 3.1 实验方法25-27
• 3.1.1 实验装置及流程25
• 3.1.2 实验样品、试剂及仪器25-26
• 3.1.3 实验方法26-27
• 3.2 不同夹带剂超临界二氧化碳萃取实验27-30
• 3.3 萃取条件的影响30-32
• 3.3.1 萃取温度及压力30-31
• 3.3.2 萃取时间31-32
• 3.4 煤种的影响32-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 萃取物的表征37-47
• 4.1 萃取物固体表面形态37-38
• 4.2 傅里叶红外光谱分析38-43
• 4.2.1 分析仪器及原理38-39
• 4.2.2 不同煤种萃取物39-41
• 4.2.3 不同萃取次数萃取物41-43
• 4.3 X射线衍射仪(XRD)43-45
• 4.3.1 分析仪器及分析方法44
• 4.3.2 结果与讨论44-45
• 4.4 本章小结45-47
• 第五章 萃余煤的物理化学性质及气化特性研究47-60
• 5.1 元素分析47
• 5.2 扫描电子显微分析47-49
• 5.2.1 分析仪器47
• 5.2.2 结果与讨论47-49
• 5.3 BET比表面积49-53
• 5.3.1 分析仪器49-50
• 5.3.2 结果与讨论50-53
• 5.4 X射线衍射53-54
• 5.4.1 分析仪器53
• 5.4.2 结果与讨论53-54
• 5.5 气化性能分析54-58
• 5.5.1 分析仪器54-55
• 5.5.2 结果与讨论55-58
• 5.6 本章小结58-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 参考文献62-67
• 致谢67

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