[发明专利]一种构建煤化程度与裂解产物相关性的方法

权利要求书

1.一种构建煤化程度与裂解产物相关性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤

a、原煤样品的制备及表征

选取三种不同煤化程度的煤样进行实验，分别来自于内蒙古东胜利煤矿的褐煤DSL、新疆自治区俄霍布拉克煤矿的次烟煤EK以及山西车集煤矿的烟煤CJ，煤样在取用之前，采用碎煤机对煤样进行粉碎处理，粉碎后的煤样过200目筛，过筛后的煤样收集并置于80℃真空干燥箱中干燥48h，干燥后煤样置于干燥器中备用，通过元素分析、工业分析和FTIR分析得到三种煤的基础信息，结果表明：DSL中含有较多的含氧化合物结构，变质程度最低；EK变质程度其次，EK中含有更多的脂肪结构；CJ煤变质程度最高，芳烃结构更加丰富；

b、在线式热解气相色谱质谱联用仪实验

所述在线式热解气相色谱质谱联用仪包括居里点热解仪，保温连接件和气相色谱质谱联用仪，居里点热解仪底部通过保温连接件和气相色谱质谱联用仪连通，保温连接件为连接器，连接器顶部与居里点热解仪底部密封连通，连接器底部与气相色谱质谱联用仪进样口密封连通；

称取煤样，使用热箔片进行包裹置于居里点热解器中在不同温度下闪速热解，采用气相色谱质谱联用仪对热解产物进行在线式分析；实验中根据不同温度点的热箔片，热解温度分别为333℃、386℃、445℃和500℃，气相色谱质谱联用仪的升温程序：以5℃/min从60℃升温到300℃，在300 ℃保持10 min，通过Py-GC/MS分析结果显示，在DSL煤裂解产物中含有更多的含氧和含氮类物质，EK裂解产物中含有更多的脂肪烃化合物，而芳香烃化合物为煤热解中的主要产物，这主要是因为三种煤的煤化程度差异，导致煤大分子骨架外围的分子片段不一致，其中煤化程度低的煤含有更多的杂原子化合物片段存在，而在煤化程度升高时，这类分子片段逐渐消失，EK和DSL中的分子片段较小，以苯、萘、蒽及对应的烷基化合物为主，CJ中更多的以苯并芘和苯并苝化合物为主，芳香片段随煤化程度升高而增大；

c、在线式同步辐射质谱热解实验

采用在线式同步辐射质谱热解装置，其包括U型管热解器、保温连接件和同步辐射质谱仪，U型管热解器通过保温保温连接件与同步辐射质谱仪连接，保温连接件为保温连接管，保温连接管两端分别密封连接U型管热解器出样口和同步辐射质谱仪进样口；

称取煤样置于U型管热解器中进行热解，确保装置气密性后，将铁铬铝合金加热套管加热到指定温度，达到指定温度后，通过升降机控制将U型管移动至加热中心进行热解，实验过程中设定光电离能量为11.0 eV，实验气氛为N₂，气体流速为50 mL/min，温度区间设定为350 ℃到550℃，温度间隔50℃，使用飞行时间质谱进行信号检测，数据采集为时间累积谱，谱图采集时间4-6 min，结果表明，在DSL中含有更多的含氧和含氮类化合物存在，而煤阶上升，其中检测到更多的芳香类物质，这表明其中的大分子骨架的分子片段存在很大的区别，即DSL中以含氧类化合物为主，而CJ中含有较少的脂肪烃，杂原子的侧链，多数是芳香类化合物，并且随着温度的上升，几类化合物含量随之上升或下降，表明四类化合物的热解区间存在较大的区别，小分子化合物的热解温度区间更低，而芳香类化合物在高温下更容易生成；

d、建立煤种特征与煤中分子片段之间的关系

依据上述步骤b和c的实验结果，获得煤中分子片段结构，煤化程度越低，其中的分子片段越简单，热解反应越容易发生，分子片段中含有较多的脂肪烃和杂原子化合物，而煤化程度较高时，其中的化合物主要是以芳香族化合物为主。