煤炭学报

作者：王玉高, 王志磊, 申峻, 牛泽世, 牛艳霞, 魏贤勇,

关键词：煤焦油沥青(CTP), 可分离-选择性破坏, 直接表征, 钌离子催化氧化, 芳环结构,

我国煤焦油沥青(CTP)产量丰富，但利用水平低下。从分子水平上研究CTP的有机结构特征是实现其高效利用的前提。然而CTP结构复杂，通过单一的直接表征手段得到的仅是CTP中各种混合组分重叠交叉的平均结果。本研究以山西某焦油加工厂生产的CTP为样品，采取可分离-选择性破坏的研究思路，从分子水平探究CTP的有机结构特征。基于溶剂溶解度参数的差异及其对CTP萃取效果，使用甲醇、环己烷和甲苯对CTP进行逐级萃取将CTP分为3个萃取物和萃余渣，并采用现代仪器分析结合钌离子催化氧化手段，对各组分进行系统表征。研究发现，逐级萃取可有效地将CTP分为可溶组分和难溶组分，并能将可溶组分进一步分离为3个族组分。从甲醇萃取物到萃余渣，芳香度逐渐增大，热稳定性依次增强。其中甲醇萃取物中含有较多的含氮化合物，环己烷和甲苯萃取物中芳香族组分含量逐渐提高，在环己烷萃取物中5环化合物的相对含量最高，而甲苯萃取物中6环化合物的相对含量最高，萃余渣则以致密的迫位缩合芳环结构为骨架，结构单元中芳环平均尺寸接近7个。各组分通过分子间作用力构成CTP整体，可溶组分以游离或嵌入形式存在于难溶组分的大分子芳环骨架中。通过萃取作用，溶剂逐级破坏这些作用力，将可溶组分带走，而留下表面有较多凹陷和孔的萃余渣。

来源：2021年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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