褐煤研究方法的概述.doc

成 绩 中 国 矿 业 大 学 2014级硕士研究生课程作业 科 目 化工专题讲座 时 间 2014年 学生姓名 余萱 学 号 T 所在院系 化工学院 生物化工 中国矿业大学研究生院培养管理处印制 褐煤研究方法概述 作者 余萱 学号 T摘要：在我国，褐煤作为一种能源物质主要用于燃烧，然而对其进行转化可得到具有较高经济价值的产物。目前，国内外对褐煤的降解和转化研究较少，本论文结合国内知名学者和相关研究人员的研究结果，总结了褐煤目前已有的转化工艺，并总结出各种工艺对褐煤降解的程度和产物。该论文主要从热解、醇解、氧化和萃取四种工艺手段阐述了褐煤的研究方法，为褐煤的研究具有一定的指导作用。 关键词：褐煤，研究方法，转化工艺 1 前言 有效、经济和合理利用煤炭，是一项基本国策，煤炭转化利用技术在中国是非常重要的。在煤化工转化过程中能产生具有较高经济价值的化合物，通过加工转化，在制取清洁能源的同时，可以提取高价值化工原料，如酚类、吡啶类、萘类、葸类等有机化合物[1]。当前褐煤的主要用途是直接燃烧发电，而褐煤被视为劣质燃料是因为其存在高水分（20%～50%）、高灰分（30%左右）、低热值、低灰熔点、热稳定性差和容易风化自燃等问题。褐煤和石油、天然气一样，它本身并不是污染源，但是由于人们从分子水平上对褐煤的组成结构知之甚微，在褐煤转化理论的研究以及利用技术的开发等方面一直没有取得重大突破[1]。煤的转化利用方法有很多，例如气化、液化、热解以及直接燃烧等。我国长期以来主要以直接燃烧的方式加以利用，这不仅造成了很大的环境污染，而且考虑到煤的有机组成成分，直接燃烧并不能发挥煤的最大潜能，这又造成了资源的浪费。因此研究者们开始纷纷寻找各种煤清洁利用的新途径，以达到既减少环境污染，又能充分有效的利用煤的有机成分的目的。煤的转化利用技术主要有干馏(焦化)、气化、液化，是煤转化历史发展形成的，各有其特点，各有其作用[2]。因此，寻找合适的路径来充分利用褐煤资源是非常必要的。本文总结了目前研究褐煤的手段和方法，为开发褐煤的利用技术提供一些指导作用。 2 热解 煤热解[3]是各种煤转化过程的基础阶段，煤热解(也称干馏)要经历一系列复杂的物理和化学变化，其热解机理、产物分配要受到煤的性质、加热速率、热量传递和反应气氛等内在性质和外界条件的影响。煤经过热解可获得固体焦炭(或半焦)、液体焦油和煤气等，所以也可以把煤热解看作是部分液化和部分气化过程。 褐煤低温热解焦油中酚类化合物含量高，它们是煤化工的一种高价值产品。褐煤低温热解下酚类化合物产率较高，大连理工大学童兰英[2] 系统地研究了以N2为载气的惰性气氛下，热解温度(420、580℃)、恒温时间(0、40min)、载气流速(0、0.4SLM)以及加热速率(6℃／min、15℃／min、24℃／min)等对白音华褐煤固定床热解产物，酚类化合物、焦油、半焦，的产率和基本性质的影响，在480℃高级酚约占总酚的70％。在480℃恒温时间为10min，总酚产率和高级酚产率最高。酚类化合物的产率随加热速率的升高而逐渐升高。固定床热解总酚产率高，但是固体热载体热解酚类化合物在焦油中的含量高，尤其是低级酚的含量，约占总酚的80％，且集中分布在230℃的馏分中，有利于酚的加工利用，具有较高的工业价值。 3 超临界醇解 超临界醇解是在醇类的超临界状态下利用醇类的羟基来解聚某些聚合物的方法，广泛应用于油脂、PET、聚氨酯的回收和生物柴油的制备。彭耀丽等[4]对霍林浩特褐煤在300℃下以KOH为催化剂进行超临界甲醇醇解反应实验研究，醇解和分级萃取实验流程图如图1所示，后处理褐煤醇解产物得到水溶性有机物和固体醇解产物。固体醇解产物以正已烷、乙醚、甲醇和THF为萃取剂进行分级萃取，分别得到各级可溶物。经甲醇醇解，褐煤主要发生醚桥断裂，大分子结构被破坏，使其溶解性大增，而褐煤结构中缩合芳环、侧链官能团等保持稳定。芦海云等[5]利用氧化钙作为催化剂对超临界甲醇醇解反应实验进行了进一步研究，结果表明霍林郭勒褐煤醇解的总萃取率可达70％以上；E1中共检测到77种有机化合物，主要是酚类、烷烃类、酮类和含杂原子化合物。 图1 煤醇解和分级萃取实验流程图 王玉高等[6]对霍林郭勒褐煤的超临界乙醇解的机理进行了研究，依次利用无水乙醇和等体积的二硫化碳与丙酮的混合溶剂进行萃取反应，通过分析分峰拟合处理过的DHH