内蒙五牧场矿区11号煤层原煤大分子结构特征及其形成机制.pdfVIP

第41卷 第 11期 燃 料 化 学 学 报 Vo1．41No．11 2013年 11月 JournalofFuelChemistryandTechnology Nov．2013 文章编号：0253—2409(2013)11—1294-09 内蒙五牧场矿区 11号煤层原煤大分子结构特征及其形成机制 张 莉 ，曾凡桂，相建华 (太原理工大学煤科学与技术教育部及山西省重点实验室 地球科学与工程系，山西 太原 030024) 摘 要：在对内蒙古 自治区呼伦贝尔市伊敏盆地五牧场区11号煤层原煤工业分析、元素分析、”C—NMR、Fr—IR、XPS等分析 基础上，获得了煤大分子结构中碳骨架信息、脂肪结构以及含氧官能团类型及 比例、氮原子的存在形式和比例等结构信息。 以此为基础，构建了煤的大分子结构模型，并应用 ”C—NMR预测软件ACD／CNMRpredictor对其进行了修正，获得与实验核 磁共振谱图吻合较好的大分子结构模型。大分子结构的芳香结构单元以苯、萘、蒽、菲为芳香结构单元，数量分别是 1…221， 醚键、氢化芳环以及邻位亚甲基作为连接芳香结构的主要桥键 ；氧原子以酚羟基、羰基、羧基的形式存在 ，数量分别是7、3、2； 氮原子分别以吡啶和吡咯的形式存在，甲基和脂肪短链分布在芳香单元的边缘。与相邻矿区的褐煤及相近变质程度的神东 长焰煤的比较发现 ，其形成机制主要是在高温低压环境下，热演化过程中快速失去各种含氧官能团，导致短链脂肪类物质的 形成 ，而低压环境则有利于热演化过程中形成的各种小分子物质逸散导致 自由基的缩聚，形成较大的芳香结构单元 ，但是直 链脂肪类物质的存在具有位阻效应 ，不利于芳香结构单元的定向排列，导致所谓的 “化学成分成熟超前于其结构成熟”现象。 关键词 ：五牧场；煤大分子结构模型；高温低压；超前芳香化作用；快速脱氧作用 中图分类号：TQ530 文献标识码：A M acromolecularstructureandformationmechanism ofraw coalin coalseam 11ofW umuchna gdistrict，InnerM ongolia ZHANG Li，ZENG Fan—gui，XIANG Jina —hua (KeyLaboratoryofCoalScience＆Technology，MinistryofEducationShanxiProvince， Departmentof Science＆Engineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Ta~uan 030024，China) Abstract：Basedontheresultsofproximateanalysis，elementalanalysis，”C．NMR，FT—IR andXPSresults， htestructuremodelofhteraw coalin coalseam 11OfW umuchangdistrict．YiminBasin ofHulunBuir．Inner MongoliawasbuiltusingACD／labsoftware．The C．NMR predictingsoftwareACD／CN predictorwasused tomodifyhtestructure．Themacromoleculestructuremodelwhichcoincideswiht htenuclera magneticresonance mapisachieved．Thechraacteristicsofstructuresofmacromoleculesrae asfollows．Benzene，naphhtalene． anthracenenadphenanthreneraeraomaticconsfitutionalunits．htequantitiesare1．2。2．1respectively．Ether linkages．hVdrogen raomaticringsand Or廿1Omehtylenea