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煤液化重质产物结构及其缔合性能对改善煤直接液化工艺,提高液化效率,促进重质产物利用具有非常重要的指导意义。本文首先利用模型化合物研究了芳香结构的荧光光谱的结构相关性及芳环间缔合作用对荧光光谱的影响规律,并对间歇式加氢液化和神华6 t/d PDU装置液化残渣分离所得沥青烯(AS)和前沥青烯(PA)的结构和组成进行了表征。然后,通过紫外光谱、荧光光谱、凝胶色谱及溶液表面张力测定,重点考察了二氯甲烷、四氢呋喃、甲苯(或丙酮)等不同溶剂中两种AS和PA的缔合性能,探索了重质产物缔合行为、作用本质及结构相关性。最后,结合模型化合物光谱特点,对重质产物激发、发射和同步荧光光谱进行了解析。研究结果表明:芳香化合物荧光特征主要取决于芳香结构体系,并存在程度不同的缔合体荧光。其中,单核芳烃的分子间缔合作用随芳香体系增大和溶液浓度提高而增强;二苯乙烷等桥键连接的多核芳香化合物存在分子内和分子间缔合作用,稀溶液以分子内激基复合的动态缔合为主,较高浓度条件下主要是基态芳环间静态缔合体荧光,分子中桥键结构是影响上述缔合作用的主要因素;含氧芳香化合物具有复杂的荧光转移,荧光量子效率低,尤其是芳香羧酸存在强的荧光猝灭作用。煤直接液化重质产物主要为不同缩合程度的芳香体系组成的混合体系,并含有一定量的含氧官能团,PA中含氧官能团含量和缩合芳香结构大于AS。PDU残渣分离AS-I和PA-I的结构较间歇式液化产物AS-II和PA-II规整。AS和PA溶液表面张力、紫外吸收光谱、荧光光谱及GPC分析一致显示,两种工艺所得AS和PA具有强的分子间缔合倾向。AS与PA的“临界缔合浓度”基本上在12.5~50 mg/L范围内,AS-I和PA-I的缔合能力较相应的AS-II和PA-II强,其缔合能力与结构规整性具有一定的相关性。两种煤液化重质产物都具有相似的荧光特性,主要为萘环和苯环发色基荧光,3环以上的稠环结构荧光强度低。同时,重质产物中还存在一定的桥键连接多核芳香结构,显示强的分子内和分子间动态与静态缔合作用,存在强的荧光转移效应。此外,成功地对重质产物激发、发射和同步荧光光谱进行了合理解析,确认了单体和缔合体荧光峰。