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本文对神木烟煤和兰炭的结构特征进行了表征,考察了神木烟煤热解过程中硫、氮的迁移规律以及典型有机硫氮化合物的热解机理,得到了以下几个方面的研究成果:(1)采用BET、FT-IR和XRD分析了神木烟煤及兰炭的结构特性,借助XPS半定量分析方法确定了烟煤和兰炭中各种含硫、氮化合物的相对含量。结果表明:兰炭比表面积为14.62m2/g,是神木烟煤比表面积的2倍以上;兰炭的脂肪氢相对含量以及芳香氢相对含量都比神木烟煤低;兰炭的芳香环缩合度远高于神木烟煤;神木烟煤中的硫以噻吩型硫和硫化铁硫为主,硫酸盐硫所占比例最低,而兰炭中的硫主要以噻吩型硫和硫酸盐硫为主,亚砜型硫所占比例最低,兰炭中的硫化铁硫、硫化物硫和亚砜硫含量均低于神木烟煤,而噻吩型硫、砜型硫和硫酸盐硫含量均有所升高;神木烟煤和兰炭中的氮主要以吡咯型氮和吡啶型氮为主,兰炭中吡啶和吡咯含量均略高于烟煤,同时兰炭中季氮、氧化型氮含量均低于神木烟煤。(2)通过铝甑低温干馏法对神木烟煤进行了不同终温的热解,终温分别为300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃和650℃,使用气相色谱-FPD对热解过程中释放的含硫气体(H2S和COS)进行了定量检测,并借助XPS对烟煤不同热解温度半焦进行表征以及半定量分峰拟合。结果表明:煤热解气中主要含硫气体H2S和COS的最大释放温度范围均为450℃-550℃,650℃时原煤中22%的硫以H2S形式释放,4%的硫以COS形式释放;随温度升高,半焦中硫化铁硫含量逐渐减少,硫化物硫含量逐渐减少,噻吩硫在450℃之前减少,在450℃-650℃间增多;亚砜型硫含量逐渐减少,到650℃时亚砜硫只剩7.16%,砜型硫和硫酸盐硫含量总体呈现增加的趋势;随温度升高半焦中吡啶型氮含量先减少后增加,吡咯型氮的含量均先升高后降低,季氮含量整体逐渐降低,350℃半焦中的季氮含量比原煤中的高6.26%,随后一直减少至原煤中季氮含量的71.06%,氧化型氮在焦中含量随温度升高先增加后减少,最多高出13.23%。(3)借助量子化学方法在B3LYP/6-311++G(d)水平上对煤中几种典型含硫、氮有机化合物进行了结构参数优化和反应性计算。结果表明:噻吩硫热稳定性高于非噻吩硫,吡啶型氮的热稳定性高于吡咯型氮,且吡咯型氮可向吡啶型氮转化。