PDF《溶剂抽提法研究煤中小分子相结构》

第32 卷2004 年第2期4月燃料化学学报JOURNAL OF FUEL CHEMISTRY AND TECHNOLOGY Vol132 No12 Apr1

2004 文章编号 : 025322409(2004)

0220160205 收稿日期 :

2003207209 ;

修回日期 :

2004201223 基金项目 : 国家重点基础研究发展规划项目( G1999022101) 联系作者 : 李文英 ,Tel.

Π Fax :

035126018453 , E2mail :ying @tyut. edu. cn 作者简介 : 冯杰(19682) , 男 ,江苏如皋人 ,博士、 副教授 ,有机化工专业. E2mail :fengjie @tyut. edu. cn 溶剂抽提法研究煤中小分子相结构 冯杰,王宝俊 , 叶翠平 , 李文英 , 谢克昌 (太原理工大学 煤科学与技术教育部和山西省重点实验室 , 山西 太原 030024) 摘要:在90 ℃ ~100 ℃ 温和实验条件下 ,采用溶剂 N2甲基22 吡咯烷酮(NMP) 及其与二硫化碳 (NMP + CS2 ) 混合溶 剂体系对我国

7 个典型煤种进行抽提研究.研究表明 ,NMP + CS2 (75∶

1 vΠ v ) 混合溶剂体系对煤有较好的抽提效 果.除无烟煤外 ,其他

6 个煤种获得了

20 %以上的抽提率 ,长焰煤的抽提率为

41 %.抽提可溶物利用高效液相色 谱进行分离并结合色谱保留指数对物质结构进行分析 ,实验发现 ,煤中的活性组分为 C6 以下的极性组分 ,而惰性 组分为

3 个芳环的芳烃衍生物. 关键词 : 溶剂抽提 ;

煤结构 ;

小分子相 ;

保留指数 中图分类号 : TQ517 文献标识码 : A 煤的溶剂抽提是通过具有授、 受电子能力的适 当溶剂将煤中小分子相释放出来的过程.通过逐级 抽提并对不同溶剂中抽提可溶和不溶物的分析 :一 可以为煤结构模型的建立和验证提供大量根据 ;

二 可以获得有关煤的反应性信息 ,因为抽提物中小分 子相数量在一定程度上代表了煤反应性的强弱.抽 提工艺的应用主要基于抽提与热解间存在着许多相 近之处 [1] ,两者的基本目的都是通过提供能量使煤 中小分子相得以解缔释放.按照 van Krevelen 等[2] 的观点 ,抽提物是煤热解中产生的 metaplast 的重要 组成部分 ,其分子量一般大于

600 u~700 u ,这一质 量范围也是 Derbyshire 等[3] 定义的煤中小分子相的 主要部分.分子量分布是抽提物的最重要的性质之 一 ,它是衡量煤大分子网络可否被打破程度的重要 指标.分子量较低的部分在热加工(热解、 气化) 中 可形成挥发物 ,提高煤的反应能力 ,而分子量较大部 分由于受煤粒表面焦油蒸气压的影响 ,残留在煤粒 中发生缩聚 [2] .据用质谱和固体脉冲

1 H NMR 对煤 的各种抽提物的研究报道 [4~9] ,分子量小于

500 u 的 小分子相可能代表了

30 %~40 %煤的组成 ,具有很 高的反应活性. 本文通过对我国

7 个典型煤种在温和实验条件 下的溶剂抽提、 利用高效液相色谱分析手段 ,获取能 够代表煤反应性的小分子相基本结构 ,进而了解影 响煤反应性主要组分的性质及其与煤结构间的内在 关系.

1 实验部分 1.

1 煤样 煤样选自我国典型煤种 ,泥炭 (C2A) ,褐煤(C2B) ,长焰煤 (C2C) ,肥煤 (C2D) ,焦煤 (C2E) ,贫煤 (C2F) ,无烟煤(C2G) 共7种,其基本性质分析见表 1. 表1煤的基本性质分析 Table

1 Ultimate analysis and proximate analysis of coal samples Sample Proximate analysis w Π% Mad Ad Vdaf Ultimate analysis wdaf Π% St C H O N C2A 8.

02 49.

38 79.

24 0.

47 52.

15 5.

87 37.

84 3.

67 C2B 13.

49 5.

72 46.

33 0.

31 70.

47 4.

85 23.

43 1.