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一种构建煤化程度与裂解产物相关性的方法


技术摘要:
本发明公开了构建煤化程度与裂解产物相关性的方法,通过两种煤裂解产物在线检测装置得到煤中分子片段的结构特征,进而建立煤化程度与裂解产物之间的关系,实现对不同煤种的选择性利用。所述煤裂解产物在线检测装置包括括热解器、保温连接件、气相色谱质谱联用仪(GC/MS)  全部
背景技术:
煤资源仍然是当今社会最主要的能源来源之一,据世界能源署报告,煤炭资源占 据全球资源使用占比38.5%,并且在未来几十年中仍然保持这一情况。我国的能源结构主 要以煤为主,因此对于煤的合理高效清洁利用至关重要。由于对煤结构的理解不充分,对煤 炭的主要利用方式仍然以粗放式的利用为主,如燃烧、气化和直接液化为主,而其中热解是 煤后续转化利用的关键步骤,煤热解产物与煤结构信息密切相关。因此对煤热解特征及热 解产物的研究,对煤结构特征有重要的意义。然而半焦由于具有一定的经济价值,导致对煤 热解产物的鉴定方法主要集中在煤热解焦炭的分析,包括FTIR方法、Raman光谱法、XRD方法 等,使用质谱技术对于煤产物的分析较少。目前,一般是先裂解,冷凝后得到裂解产物,裂解 产物经过前处理使其满足检测设备(如质谱、气质联用色谱)进样要求,完成对裂解产物的 检测。但此类方法样品前处理过程复杂,容易对样品产生二次污染,且裂解产物冷凝后容易 发生二次反应,如缩聚等,最终检测的物质不完全是裂解产物,限制了了解煤大分子的真实 结构信息,难以揭示煤结构特征。因此,一种能够准确检测煤裂解产物的方法对于有效评价 煤的裂解过程尤为重要。另外,目前也没有一种能够根据已有煤信息推断其裂解产物的方 法,无法根据需求选择煤原料。
技术实现要素:
为了克服现有方法的不足,本发明提供了构建煤化程度与裂解产物相关性的方 法,其解决了现有的离线式检测煤裂解产物方法无法了解煤大分子的真是结构的问题,同 时也解决了无法根据已有煤信息推断其裂解产物的方法。 为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是: 一种构建煤化程度与裂解产物相关性的方法,具体包括以下步骤 (1)选取n种不同煤化程度的煤样,粉碎,研磨,干燥,得到样品,n≥3,n越大,构建 相关性结果更加准确; (2)取适量样品用热箔片包裹,置于所述煤裂解产物在线检测装置的热解器中闪 速热解,热解后产物通过保温连接件直接引入GC/MS中检测,确定煤的裂解产物; (3)取适量样品置于煤裂解产物在线检测装置的热解器中进行闪速热解,裂解产 物通过保温连接件进入同步辐射光电离源电离,使用飞行时间质谱进行检测,确定煤的裂 解产物; (4)根据步骤(2)和(3)获取的裂解产物,建立煤化程度与裂解产物之间关系。 步骤(4)构建过程中采用现有计算机的分类统计方法,以实现智能化处理,提高结 果的准确性。 3 CN 111595988 A 说 明 书 2/8 页 所述煤裂解产物在线检测装置,包括热解器、保温连接件、气相色谱质谱联用仪 (GC/MS)和同步辐射质谱,热解器通过保温连接件分别与气相色谱质谱联用仪和同步辐射 质谱连接。保温连接件能够避免温度骤降,气态产物转化为液态产物的过程中发生二次反 应,同时裂解产生的气体直接进入GC/MS,能够避免传统离线式检测采用液态物质进样需要 进行前处理,如溶解,汽化。提高了检测结果的准确性,同时简化了检测过程。 具体地,所述热解器包括但不限于居里点热解器、U形管热解器中的一种。 与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)使用闪速裂解反应器对煤样进行裂 解,在闪速裂解下只有煤中的分子片段发生断裂生成对应的化合物,而不发生其他的二次 反应,裂解产物不受二次反应的影响;(2)结合两种不同的在线式分析技术,能够尽量全面 地分析确认热解过程中产生的化合物,从而获得煤中的全面详尽地分子片段结构,提高了 结果的准确性;(3)将热解与检测联合使用,实现裂解产物的在线检测,避免离线式检测的 弊端,提供了现有技术方法分析煤结构的一种途径;(4)建立煤化程度与裂解产物(煤分子 结构信息)之间相关性,实现根据需求直接选择煤化程度对应的煤,实现对不同煤种的选择 性利用。 附图说明 图1为本发明构建煤化程度与裂解产物相关性的方法的流程图。 图2为实施例1中Py-GC/MS在500℃下三种不同变质程度煤的总离子流图。 图3为实施例1中Py-GC/MS在500℃下热解产物分布图。 图4为实施例1中SVUV-PI-TOFMS在550℃的温度下三种煤热解的光电离质谱图。 图5为实施例1中SVUV-PI-TOFMS对DSL热解产物中四类化合物随温度变化趋势图。 图6为实施例1中SVUV-PI-TOFMS在550℃下三种煤热解产物的生成曲线。 图7为实施例1中在线式热解气相色谱质谱联用仪结构示意图。 图8为实施例1中在线式同步辐射质谱热解装置结构示意图。
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