胜利褐煤轻度热解提质过程中气态产物生成机制及活性矿物质的催化/抑制作用

In view of the dehydration upgrade process of the lignite mild pyrolysis and the necessary links to enhance the value of the lignite industry of high water and mineral ShengLi lignite, while the gaseous products which are closely related to the dehydration upgrade process of the lignite mild pyrolysis and coal composition is a key component of lignite mild pyrolysis ,thus, the study Committed to the gaseous product formation mechanism and intrinsic activity of mineral catalysis / inhibition effect from specific chemical structure and composition of the high mineral ShengLI lignite. Sequential chemical extraction, ion exchange, organic solvent extraction and chlorination, sulfonation, hydrolysis and other coal sample processing, combined with the FTIR and other characterization methods were adopted to Processing and characterization ShengLi lignite, the aim is to determine the type of inherent minerals, occurrence, and occurrence volume and oxygen-containing functional groups, non-aromatic ring structure of side chain, the bridge bond and the low molecular weight organic compounds qualitative and quantitative analysis. On this basis, the use of thermal mass spectrometry and fixed bed online chromatography technology, various types of gaseous products generated dynamics and the formation mechanism of mild pyrolysis process study reveals the relation of the ShengLi lignite mild pyrolysis process and catalytic / inhibition affection of inherent active minerals to better understand the mechanism of ShengLi lignite mild pyrolysis and optimization of mild pyrolysis process conditions and solve the spontaneous combustion problem as a scientific basis

鉴于褐煤轻度热解脱水提质是提升高含水胜利褐煤产业价值的必要环节，而气态产物是轻度热解脱水提质过程生成的关键组成部分，其生成机制与原煤组成和轻度热解脱水提质过程密切相关，因此本项目由高矿物质含量的胜利褐煤特定化学结构和组成入手，对胜利褐煤轻度热解提质过程中气态产物生成机制与固有活性矿物质的催化/抑制作用进行研究。采用逐级化学提取分离、离子交换、有机溶剂抽提和氯化、磺化、水解等方法进行煤样处理，结合FTIR等多种表征手段，首先进行固有矿物质种类、赋存状态和赋存量及含氧官能团、非芳香环结构侧链、桥键和低分子有机化合物的定性定量分析。在此基础上，利用热-质联用与固定床在线色谱技术，对轻度热解过程中各类气态产物生成动力学和生成机制进行研究，揭示胜利褐煤轻度热解提质过程中固有活性矿物质对各类气态产物生成机制的催化/抑制作用，为深入了解胜利褐煤轻度热解机制与优化轻度热解工艺条件及解决自燃问题奠定科学基础

鉴于褐煤轻度热解脱水提质是提升高含水胜利褐煤产业价值的必要环节，而气态产物是轻度热解脱水提质过程生成的关键组成部分，其生成机制与原煤组成和轻度热解脱水提质过程密切相关，因此本项目由高矿物质含量的胜利褐煤特定化学结构和组成入手，对胜利褐煤轻度热解提质过程中气态产物生成机制与固有活性矿物质的催化/抑制作用进行了研究。采用逐级化学提取分离、离子交换、有机溶剂抽提和氯化、磺化、水解等方法进行了煤样处理，结合FTIR 等多种表征手段，首先进行了固有矿物质种类、赋存状态和赋存量及含氧官能团、非芳香环结构侧链、桥键和低分子有机化合物的定性定量分析。在此基础上，利用热-质联用与固定床在线色谱技术，对轻度热解过程中各类气态产物生成动力学和生成机制进行了研究，同时对煤样与热解煤样的不同气氛热化学反应性能进行了测试。在项目整体研究过程中，提出了胜利褐煤的化学结构理论模型；在胜利褐煤化学结构模型的基础上认识到胜利褐煤的三大类组成轻有机质碳、重有机质碳、无机碳微晶在中低温热解提质过程中有相互演变趋势，且随热解提质程度的深入，轻有机质碳逐渐消失或转变为重有机质碳，重有机质碳最终转变为无机碳微晶，同时阐明了胜利褐煤固有矿物质碱、碱土金属及过渡金属在相互演变过程中的作用及对气态产物分布的影响，结合胜利褐煤轻度热解过程中气态产物的生成机制与胜利褐煤自身化学结构与组分特性，建立了胜利褐煤轻度热解过程中各类化学键解聚与缩聚作用与热解气态产物的关系，为深入了解胜利褐煤轻度热解机制提供科学基础。明确了胜利褐煤固有矿物质种类、赋存状态和赋存量对其轻度热解提质过程中气态产物生成机制的催化/抑制作用，为胜利褐煤轻度热解提质工艺和过程控制常数的优化提供基础数据和科学基础。