煤炭学报

作者：杜峰, 任志祥, 邓文安, 李传, 王兴兆, 王红美, 符欣怡,

关键词：褐煤, 低温干燥, 水分赋存状态, 理化结构, 加氢转化,

通过低温干燥法脱除一种褐煤中的水分，并采用低场核磁共振、傅里叶变换红外光谱、物理吸附和扫描电镜等方法对脱水过程中褐煤中水分的赋存状态、褐煤的化学组成、表面孔结构及微观形貌等特征进行了表征，结合脱水前后褐煤在煤/油加氢共炼过程中转化率的变化情况，深入了解褐煤中水分对褐煤理化结构和加氢转化性能的影响。研究结果表明，褐煤中水分的脱除分为2个阶段，第1个阶段为准稳态干燥阶段，水分基本脱除，且脱除速度较快;第2个阶段为降速干燥阶段，水分的脱除量较小。该褐煤中的水分存在不冻水、吸附水、颗粒间水和自由水4种赋存状态，其中吸附水与不冻水占绝大比例，在准稳态干燥阶段较易脱除，剩余水分更多地存在于褐煤的微孔中，且自由度不断降低。通过低温干燥，褐煤中水分质量分数降低，C/H原子增加，煤的高位发热量增加程度较大，表明脱水过程对褐煤具有明显的提质效果。脱水后褐煤的固定碳与挥发分质量比、表面官能团种类基本不变，表明脱水过程对褐煤分子结构影响较小。然而，随着脱水程度的提高，褐煤更易破碎，平均孔径逐渐减小，BET比表面积和孔容逐渐增加，均在低温干燥两个阶段的分界处达到极值。此外，水分的脱除可明显提高褐煤在煤/油加氢共炼反应中的转化率和油收率，与未脱水时的褐煤(水分质量分数为15.65%)相比，水分质量分数降低至0.52%时褐煤的转化率提高了12.82%，油收率提高了11.79%，在此过程中，吸附水与不冻水为主要脱除组分，颗粒间水和自由水质量分数以及褐煤分子结构基本不变，说明褐煤中的吸附水与不冻水是影响褐煤加氢转化的重要组分。

来源：2020年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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