霍林河褐煤热解甲烷生成反应类型及动力学的热重-质谱实验与量子化学计算

摘要

应用开放体系的热重.质谱联用技术(TG/MS)对未成熟的霍林河褐煤(镜质组最大反射率PmaxO为0.33%)进行了热解模拟,获得了甲烷的在线析出速率曲线.曲线拟合结果表明,甲烷生成速率曲线可以分解为5个峰,结合化学动力学分析,发现低温阶段甲烷的峰为吸附甲烷析出峰,其余四个峰为热解甲烷的生成峰,代表四类不同的化学反应.将煤的结构特征及量子化学的理论计算相结合,认为甲烷的生成包括4类反应,类型1为与氧等杂原子相连的脂碳断裂;类型2包含了两种反应,一种是短链脂肪烃类官能团β位断裂,另一种是所形成的长链脂肪烃类物质二次裂解;类型3是与芳核直接相连的甲基热解脱落;类型4为存在于煤结构中脂肪类物质的芳香化.