1、中文 9800 字 出处： Li C Z, Sathe C, Kershaw J R, et al. Fates and roles of alkali and alkaline earth metals during the pyrolysis of a Victorian brown coalJ. Fuel, 2000, 79(3):427-438. 维多利亚 褐 煤的热解过程中碱金属和碱土金属的作用 CZ Li ， C Sathe ， JR Kershaw ， Y Pang 摘 要 从 Loy Yang 褐煤样品制备 H-， Na-和 Ca-型煤样，并在丝网反应器中热解。这些焦油用紫外线
2、吸收和紫外 -荧光光谱表征。 发现加热速率（ 1至 2000Ks-1）和温度（ 最高到 700）的增加有助于在热解过程中从煤中释放较大的（ 相当于 “ 大于萘 ” ） 芳环体系。煤样中碱金属和碱土金属（ AAEM）的存在极大地阻碍了热解过程中较大的芳环体系的释放。 AAEM 物质 还降低了在较低温度下加热速率对芳族环体系释放的影响。然而，阻碍作用与煤中 AAEM物质的含量成正比。此外，离子交换过程对煤结构造成不可逆转的变化。即使在低至 300的温度下，煤样中 AAEM 物质的显着比例也在热解过程中挥发。 AAEM 物质的挥发对加热速率的变化不敏感，但随温度升高而增强。在类似的热解条件下，单价物
3、质（ Na）总是挥发更大程度上的二价物质（ Mg 和 Ca）。在高温 下 （ 900-1200）， Na（高达 80）和 Ca（高达 40）的剧烈挥发伴随着 Na型和 Ca型样品热解过程中焦油产率的增加。热解过程中 AAEM 物质 的 去处 和作用被认为与热解过程中的转化有关。 AAEM 物质 可能参与了 AAEM 物质 和煤 /碳 基质之间重复的形成结合和断裂过程。在此过程中，焦油前体反复与煤 /碳 基体相连，并被热裂化。焦 油前体中的一些更脂肪族组分和 /或更小的芳族环系统被裂解成气体，并且一些较大的芳族环体系被烧焦 。 1.绪论 维多利亚褐煤最突出的特点之一是存在大量的碱和碱土金属（ A
4、AEM）相关联羧酸和酚类官能团。褐煤中的这些 AAEM 物质 的金属阳离子可以用酸除去，然后可以将单独的阳离子（例如 Na+或 Ca2+）与煤结构进行离子交换。虽然同类 物质 通常占原煤的不到 1，但它们在褐煤利用方面发挥了非常重要的作用。例如，它们主要负责在褐煤的粉煤燃烧过程中遇到的特定污垢 /结渣问题。 当今后 褐煤被用于先进加压流化床燃烧（ APFBC）等先进技术发电时， AAEM 物质 的作用是双重的。 在热解期间或在气化 /燃烧期间，由于涡轮叶片的腐蚀 /侵蚀，燃气轮机的操作可能会引起严重的问题。另一方面，如果这些金属物质在热解后保留在焦炭中，它们可以作为碳的随后气化 /燃烧的良好催
5、化剂。因此， APFBC 等潜在高效环保技术的未来成功将在很大程度上取决于我们对与 APFBC 过程相关条件下这些 AAEM物质 的 去处 和作用的理解。 大量研究人员已经研究了这些 AAEM 物质 的作用和实验条件对轻质烃类含氧 物质 的产率 、热解和使用各种反应器从褐煤热解焦油。实验条件如加热速率，峰值温度和压力都可以对褐煤的热解行为产生深远的影响。用傅立叶变换红外光谱（ FTIR）表征了褐煤 /褐煤热解的焦油样品，核磁共振（ NMR）光谱和高效液相色谱（ HPLC）。大多数研究人员发现，在煤基质中存在 AAEM 阳离子倾向于引起焦油和总挥发物收率的抑制 。煤中的 AAEM阳离子也似乎改变
6、了所得焦油的芳族 /脂肪族组成。许多研究人员将焦油产率由二价阳离子归因于二价离子的交联效应，二价离子作为煤结构中（羧基）之间的虚拟键。最近使用质子磁共振热分析（ PMRTA）的研 究表明，单价（ Na+）和二价（ Ca2+或 Ba2+）阳离子的焦油产率降低与煤基质密度（压实）和最大可熔性（在热解期间）变得更加刚性。 尽管迄今为止做出了巨大努力，但在褐煤热解过程中对于 AAEM 物质的作用仍然了解的很少。 对煤结构中加热速率和 AAEM 物质的存在对褐煤热解行为的综合影响了解甚少。 尽管已知在热解过程中，相当大比例的AAEM 物质被挥发。 2 实验 2.1 煤样 “开采”煤样品从澳大利亚维多利亚州拉特罗布谷的 Loy Yang 油田获得。将样品在低温（ 358）下部分干燥，然后粉碎并筛分，得到粒径在 106 至 150m 之间的级分样品。“原料”煤样（ -150+100m 级分）的性质列于表 1。将原煤样品在 0.1M 硫酸中在氮气氛下搅拌约 16小时，然后用双蒸水洗涤以制备 H 型煤样品（ H-
