準(zhǔn)東煤熱解過程中揮發(fā)分對Na釋放及焦炭結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、新疆準(zhǔn)東地區(qū)煤炭資源儲(chǔ)量極為豐富，目前累計(jì)探明的儲(chǔ)量就已達(dá)2136億噸，準(zhǔn)東煤田正成為保障中國煤炭能源穩(wěn)定供應(yīng)的主要來源。準(zhǔn)東煤熱解氣化過程中高含量的鈉釋放會(huì)導(dǎo)致鍋爐尾部受熱面的結(jié)渣和沾污，但同時(shí)鈉又會(huì)提高煤焦的反應(yīng)活性。煤熱解過程中揮發(fā)分釋放影響焦油和焦炭等各方面的特性，研究揮發(fā)分釋放對鈉釋放和焦炭結(jié)構(gòu)的影響，對全面認(rèn)識準(zhǔn)東煤熱解氣化機(jī)理，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)東煤的清潔高效利用具有重要意義。
　　本文實(shí)驗(yàn)樣品為準(zhǔn)東原煤和酸洗處理后得到的酸洗煤

2、，同時(shí)采用離子交換的方法，對氧化石墨烯的含氧官能團(tuán)改性加載鈉，以作為焦炭-羧酸鈉的模型化合物進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。熱解實(shí)驗(yàn)是在自行搭建的二段流化床/固定床反應(yīng)器系統(tǒng)上進(jìn)行，利用微波消解儀和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)來測定焦炭的鈉含量，并利用顯微拉曼光譜測試儀器對焦炭結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
　　研究了準(zhǔn)東煤熱解過程中揮發(fā)分對鈉釋放和焦炭結(jié)構(gòu)的影響。在溫度為500℃和700℃時(shí)，揮發(fā)分幾乎不會(huì)影響Na的釋放，而在較高溫度900℃

3、時(shí)，揮發(fā)分使Na的釋放量明顯增加。在溫度為900℃時(shí)H2對焦炭中Na釋放沒有明顯的影響。揮發(fā)分促使Na釋放的原因可能是揮發(fā)分中的自由基引起Na的釋放增加；在溫度為500℃和700℃時(shí)，溫度對于不定型碳轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕н^程的影響不大。但是有揮發(fā)分對焦炭作用時(shí)，該過程會(huì)增加焦炭內(nèi)部的有序度，使不定型碳減少，并且在較高溫度該作用過程會(huì)促使更多的微晶生成。在500℃時(shí)揮發(fā)分對焦炭作用會(huì)加快焦炭中大芳香環(huán)的斷裂，而隨溫度升高，這種促進(jìn)作用在減弱，在溫度

4、為900℃時(shí)幾乎不影響芳香環(huán)的斷裂過程。
　　以石墨烯-Na為模型化合物研究熱解過程中揮發(fā)分對鈉釋放和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。不同溫度下，揮發(fā)分與焦炭作用過程都能使熱解過程中石墨烯-Na的Na釋放量增加；而該作用過程對石墨烯-Na和焦炭的石墨化進(jìn)程影響是不同的。這可能是由于揮發(fā)分中的自由基在焦炭內(nèi)部發(fā)生取代反應(yīng)，原先的羧酸鈉位點(diǎn)變?yōu)轸人峄蚱渌u基酸，這個(gè)過程阻礙了石墨烯-Na中微晶結(jié)構(gòu)尺寸的增加，不利于微晶的形成，從而延緩石墨化，造成與焦