煤液化殘渣的組成結(jié)構(gòu)分析和催化加氫.pdf

1、深入了解煤液化殘渣中有機質(zhì)的組成結(jié)構(gòu)對實現(xiàn)殘渣的定向轉(zhuǎn)化和高效利用具有重要意義。本課題選用黑山煤液化殘渣(HSR)和勝利煤液化殘渣(SLR)為研究對象,考察其在不同極性溶劑中的溶解性,結(jié)果表明:殘渣的萃取率與溶劑的介電常數(shù)有一定的關(guān)系,兩種煤液化殘渣均在介電常數(shù)較大的溶劑中顯示出較好的溶解性,在低介電常數(shù)范圍內(nèi),萃取率隨溶劑介電常數(shù)的增高而增高,在高介電常數(shù)范圍內(nèi),SLR的萃取率隨溶劑介電常數(shù)的增高而降低,而HSR沒有此規(guī)律。依次用石油

2、醚、甲醇、環(huán)己烷、CS2、苯和丙酮/CS2對HSR和SLR進行分級萃取,用GC/MS分析各級萃取物,得到了正構(gòu)烷烴、長鏈烯烴、芳烴、酚類、酯類、酮類、醇類和其它類別的化合物(OSs)。前三級萃取物中檢測到的化合物種類和含量要遠遠大于后三級,推測后三級萃取物中主要是大分子的縮合芳烴。
　　利用釕離子催化氧化(RICO)法對HSR、SLR及其萃余物和各級萃取物進行了溫和條件下的氧化解聚,氧化產(chǎn)物經(jīng)酯化后,用GC/MS和FTIR對酯化產(chǎn)

3、物進行檢測分析,通過比較產(chǎn)物組成結(jié)構(gòu)的差別推測HSR和SLR的組成結(jié)構(gòu)及其差異性。HSR、SLR及其萃余物和萃取物氧化反應(yīng)所得可溶物的GC/MS可檢測組分包括脂肪族一元酸、a,w-二元酸、三元酸、芳酸、飽和環(huán)脂肪酸、含雜原子(氯、氧和氮)的酸及一些酮類和酯類化合物。芳酸的收率在HSR的氧化產(chǎn)物中占有絕對優(yōu)勢,而SLR的氧化產(chǎn)物中a,w-二元酸的含量最高,說明HSR的縮合程度較高,而SLR中富含短鏈的二芳基烷烴類化合物。脂肪族一元酸和a,

4、w-二元酸的碳鏈長度較短,推測碳鏈較長的烷基芳烴和a,w-二芳基烷烴為易于加氫液化的組分。在HSR和SLR萃余物的氧化產(chǎn)物中均檢測到了一系列中長鏈的烷烴,碳原子分布為C13-C20,而在HSR和SLR的氧化產(chǎn)物中卻沒有檢測到任何的烷烴,推測這部分烷烴化合物以網(wǎng)絡(luò)嵌入態(tài)的形式存在于殘渣的大分子結(jié)構(gòu)中。SLR萃余物的氧化產(chǎn)物中鹵代烷烴、乙氧基烷烴和短鏈酮類的含量較高,推測這些小分子化合物同樣以網(wǎng)絡(luò)嵌入態(tài)的形式存在于SLR的大分子結(jié)構(gòu)中。前三

5、級萃取物的氧化產(chǎn)物中物種較豐富,而后三級萃取物的氧化產(chǎn)物中主要是苯多酸。
　　以硅膠柱層析對SLR的CS2萃取物進行分離分析,得到烷烴、不同縮合程度的芳烴和酯類共五個族組分。這一結(jié)果顯示,溶劑萃取和柱層析技術(shù)相結(jié)合對煤液化殘渣中的有機質(zhì)具有良好的分離效果,可為煤液化殘渣組成結(jié)構(gòu)的研究和高效利用提供更加豐富的數(shù)據(jù)和信息。檢測到的烷烴主要是正構(gòu)烷烴,芳烴主要是4-7環(huán)的稠環(huán)芳烴,酯類主要包括長鏈脂肪酸甲酯和鄰苯二甲酸二烷基酯。還檢測到

6、少量含氮和硫的化合物,氮和硫元素主要以環(huán)的形式存在。
　　在微波輻射下對脫礦物質(zhì)后的HSR和SLR進行催化加氫反應(yīng),反應(yīng)化合物經(jīng)甲醇繼續(xù)萃取兩周后,用FTIR和GC/MS分析甲醇萃取物。結(jié)果表明:Pd/γ-Al2O3能有效地促進兩種煤液化殘渣的加氫轉(zhuǎn)化;兩種煤液化殘渣催化加氫反應(yīng)混合物中氫化芳烴、取代芳烴和非取代芳烴的收率均明顯高于非催化加氫反應(yīng)混合物中相應(yīng)類別化合物的收率;甲醇萃余物的FTIR譜圖中脂肪族成分的特征吸收峰明顯減弱