第36卷，第7期 2016年7月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
煤直接液化残渣热解过程气体产物的析出
宋永辉，马巧娜，贺文晋，兰新哲
西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西省冶金工程技术研究中心，陕西西安710055
Vol. 36,No.7.pp2017-2021
July,2016
摘要采用热重-红外联用(TG-FTIR)技术研究了煤直接液化残渣(DCLR)的热解特性，重点对其热解过程气体的析出规律进行了分析讨论。研究表明，液化残渣热失重分为三个阶段，在405.10C以前为残渣热解第一阶段：405.10~523.83主要为高沸点油和沥青质等的大量热分解阶段，当温度达到478.45℃时，失重速率达到最大值，此时失重量约占总失重的40.27%；523.83℃以后残渣的失重曲线较为平缓，失重量约占总失重的50.55%，主要由产物的二次分解和矿物质的热分解所造成。热解过程气体产物的析出也分为三个阶段，第一阶段主要释放的是H:O和CO2，第二阶段中析出的主要为CO2，CH4，CO、H:O和少量 SO2，同时在458.4～791.9C范围内伴随着焦油的大量析出，第三阶段主要是CO2，CO和H:O的析出。 CO：的释放主要归功于含氧杂环或O一C一O等含氧基团的断裂，而CO的释放主要由醚键以及含氧杂环
热分解造成，脂肪经的热分解是CH释放的主要原因关键调液化残渣；热解；气体产物；红外分析
中图分类号：TQ530.2
文献标识码：A
引言
DOI: 10. 3964/j. issn. 1000-0593 (2016 )07-2017-05
酚羟基和醚类化合物含量较少，几乎不含基化合物。Nie Yi等3利用红外光谱和核磁共振碳谱并采用离子溶液对液化残渣提取的沥青质进行了分析，发现离子溶液中阳离子和
煤直接液化过程中，不论采用何种工艺，一般均会产生 20%～30%的液化残渣1.3]。该残渣是一种高硫、高碳和高灰的物质，原煤中未转化的煤、矿物质以及催化剂，构成了煤液化残渣的主体[3]
液化残渣的综合利用主要包括热解"]、气化和燃烧"] 三种途径，也可作为一些高附加值碳材料的原料。液化残渣的热解是一种行之有效的利用方法，随着温度的升高，液化残渣会逐渐分解而最终产生固体焦、煤气和焦油。李军等"利用固定床技术研究了液化残渣的热解过程，结果表明，当热解温度为450～500C时，热解油产率约为32/，楚西态等9发现液化残渣的主要失重是由于残渣中重质油、沥青烯以及前沥青烯的热解和挥发造成的。李建广等研究表明半焦产率随着终态温度的提高而降低，焦质变脆，石墨化程度增强，气化反应性减弱。周俊虎等研究了液化残渣的热解特性，表明液化残渣的热解分为两个阶段，低温阶段主要是气体逸出，高温阶段主要为高分子有机物的热解反应。钟金龙等2采用红外光谱仪和核磁共振仪对液化残渣进行分析表征，发现残渣中脂肪烃结构和芳香环含量丰富，
收稿日期：2015-05-30，修订日期：2015-09-08
阴离子的结构和分子大小是影响沥青质提取率和物理化学性质的主要因素，
以上研究多偏重于对产物组成和结构的分析表征，本文利用热重-红外联用分析仅（TG-FTIR)对其热解过程中气体产物的析出特征进行了深入分析，以求据示液化残渣热解特征，为其进一步合理利用奠定基础，
实验部分 1.1原料
实验原料为神华集团提供的高灰、高硕、高挥发分含量
的煤直接液化残渣（DCLR），经破碎、筛分、自然干媒后，制得粒度为小于100目的样品，放人棕色玻璃瓶中保存。其工
业分析与元素分析如表1所示。 1.2仪器及方法
实验在NETZSCHSTA409PC型综合热分析仪（德国）上进行。准确称取5mg的样品放人天平支架上的瓷埚内，通入高纯Ar作为保护，然后按10℃·min-"的升温速率由
基金项目：陕西省科技统筹计划项目(2011KTDZ01-05-01/05），榆林市产学研项目（2012cxy1-7)和西安建筑科技大学专项基金项目(JC1403）
资助
作者简介：宋永辉，1972年生，西安建筑科技大学冶金工程学院教授
e-mail : syh1231@ 126. com