熱解氣催化活化促進煙煤熱解探討

姜喜義

（雙鴨山龍煤天泰煤化工有限公司，黑龍江雙鴨山 155100）

熱解氣催化活化促進煙煤熱解探討

姜喜義

（雙鴨山龍煤天泰煤化工有限公司，黑龍江雙鴨山 155100）

使用Fe/MgO、Co/MgO、Ni/MgO三種催化劑，在熱解氣條件下對煙煤熱解效果進行研究，得出以下結論：Fe/ MgO、Co/MgO、Ni/MgO三種催化劑可活化熱解氣的分解反應，很好的提高焦油產率，尤其Ni/MgO在提高焦油產率上效果最為顯著，在550℃的熱解溫度下，達到了7.32%的焦油產油率。由此可知，熱解氣催化活化可很好的促進煙煤熱解，增加油產率的同時，促進焦油品質的改善。

熱解氣；催化活化；煙煤；熱解

煙煤熱解是煤炭加工轉化中的重要工藝，對提高煤炭性質及利用率具有重要意義。尤其近年來，社會發展迅速，對煤炭需求量不斷增加，對煤炭熱解產物品質的要求越來越高，加強煙煤熱解方面的研究，確定最佳的熱解參數及條件，不斷改善熱解產物品質，提高熱解產物利用價值，成為業內人士關注的熱點。

1 Fe/MgO下的煙煤熱解

使用Fe/MgO催化劑研究熱解氣條件下煙煤熱解效果，其中熱解氣流量400mL/min、熱解溫度500～650℃，得知，隨著溫度的不斷升高，獲得的焦油產率不斷增加，當溫度達到600℃時達到最大值，期間半焦收率逐漸減小。在500℃溫度條件下，焦油產率變化并不明顯，而在550～600℃溫度下，與直接利用熱解氣熱解相比，使用Fe/MgO催化劑的焦油產率較高。不過當溫度為650℃時，使用Fe/MgO催化劑得到的焦油產率為3.88%，而熱解氣直接熱解得到4.46%的焦油產率，使用催化劑得到的焦油產率反而低于直接熱解的焦油產率。表明當溫度適宜時Fe/MgO催化劑導致熱解氣中CH4、CO、H2等氣體解離為小的自由基，一定程度上阻礙了縮聚反應的進行，促進焦油產率的增加。當溫度達到650℃時得到的焦油產率反而降低，原因可能在于受Fe/MgO催化劑影響生成的焦油發生裂解反應，產生氣態烴，導致焦油產率的減小。

另外，在500～650℃溫度范圍內，瀝青質呈現先降低后升高的現象，而輕油的變化更好與瀝青質的相反。與同一溫度條件下熱解氣直接熱解相比，輕油含有的比例降低，而重油比例增加，可知Fe/MgO催化劑促進輕油裂解，產生了小分子的氣體物質，導致輕油所占比例的降低，盡管焦油產率有所提高，但對焦油品質的改善并不明顯。

2 Co/MgO下的煙煤熱解

400mL/min熱解氣流量、500～650℃溫度條件下，對Co/MgO催化劑給煤熱解造成的影響進行探討。結果得知，隨著溫度的逐漸升高，焦油產率呈現增大趨勢，僅在500℃溫度下產油率較熱解氣直接熱解下的焦油產率，其他溫度條件下獲得的焦油產油率均高于熱解氣直接熱解焦油產油率。例如，溫度為600℃時，使用Co/MgO催化劑獲得的焦油產油率為6.01%，而直接熱解氣獲得5.17%的焦油產率。由此可知，500～650℃溫度范圍內，受Co/MgO催化劑影響，熱解氣中的CH4、CO、H2出現解離產生小自由基，對熱解自由基的縮聚反應進行抑制，促進了焦油產率的增加。

另外，研究發現，瀝青質隨溫度的升高比例降低，而清油的比例有所升高。較熱解氣直接熱解，在500℃的瀝青質高，而且其他溫度含有的瀝青質低，不過輕油比例增加。以600℃溫度為例，熱解氣直接熱解條件下瀝青質比例為41.45%，而Co/MgO催化劑條件下得到的瀝青質僅為15.13%。由此可知，熱解氣中的CH4、CO、H2在Co/MgO催化劑作用下解離產生小自由基，阻礙熱解自由基縮聚反應的正常進行，促進焦油產率的增加。而且促進重質組分的裂解的發生，提高輕油比例，很好的改善焦油的品質。

3 Ni/MgO下的煙煤熱解

500～650℃溫度范圍內，維持400mL/min的熱解氣流量，以Ni/MgO為催化劑，探討其給煤熱解的影響。研究發現，當溫度不斷升高時，焦油產率先升高后降低，當溫度達到550℃時焦油產率達到最大，而半焦油產率則逐漸減小。和熱解氣直接熱解條件下比，使用Ni/MgO催化劑除在500℃溫度下焦油產率較低外，其他溫度條件下均高于直接熱解的焦油產油率。例如溫度為550℃時直接熱解氣的焦油產油率為5.17%，而使用Ni/MgO催化劑得到7.31%的焦油產油率。可知550～600℃溫度條件下Ni/MgO催化劑可促進熱解氣中CH4、CO、H2解離成小自由基，對熱解自由基的縮聚反應產生抑制，提高了焦油的產率。與其他催化劑相比，Ni/MgO催化劑具有最好的催化活性效果，尤其在550℃條件下具有較高的產油率。

另外，當溫度不斷升高時，瀝青質的比例也隨之升高，而輕油的比例降低。與熱解氣直接熱解相比，當溫度相同時，瀝青質所占的比例反而降低，而輕油的比例提高。說明Ni/ MgO催化劑有助于更多的重質組分裂解，提高輕油比例，實現焦油品質的提升。

4 結論

注重對煙煤熱解的研究，有助于提高熱解產物的品質，更好的應用于生產。本文分別使用Fe/MgO、Co/MgO、Ni/MgO三種催化劑探討其給煙煤熱解的影響，得出以下結論：

1）熱解氣有助于提高焦油的產率，尤其在550～600℃范圍內，獲得的較高的煤焦油產率。在加熱條件下，熱解氣會產生小分子自由基和煤熱解產的大分子自由基結合在一起，阻礙了大分子自由基之間的結合，促進低分子化合物的生成，使得焦油產率明顯提升，而且增加輕油比例，焦油品質得以明顯改善。

2）Fe/MgO、Co/MgO、Ni/MgO三種催化劑在熱解氣條件下可對煙煤熱解產生不同程度的促進作用，使得焦油產率得以明顯提升。尤其Ni/MgO催化劑提高焦油產率較為明顯，而Co/MgO在提高焦油產率、改善焦油品質上作用明顯。Fe/ MgO可促進輕質焦油裂解。因此，實際生產中應結合不同催化劑特點及給裂解產物帶來的影響，選擇合適的催化劑及熱解溫度，確保生產任務的順利完成。

[1] 余振鵬，張丹，郭瑞麗，等.熱解氣催化活化促進石河子煙煤熱解的研究[J].煤炭轉化，2014，（04）：5-9.

[2] 付時翔.催化劑對熱解氣活化煙煤熱解的影響[J].化工管理，2015，（12）：74.

[3] 陳昭睿.煤熱解過程中熱解氣停留時間對熱解產物的影響[D].浙江大學，2015.

To Promote Coal Pyrolysis Pyrolysis and Catalytic Activation

Jiang Xi-yi

Using Fe/MgO，Co/MgO，Ni/MgO three kinds of catalyst in pyrolysis conditions of coal pyrolysis results，draw the following conclusions：Fe/MgO，Co/MgO，Ni/MgO decomposition reaction of three kinds of catalyst can be activated pyrolysis，very good to improve the tar yield，especially Ni/MgO effect in improving the tar yield of the most signif cant，in the pyrolysis temperature of 550 DEG C，tar oil reached the rate of 7.32%.Therefore，can be very good to promote coal pyrolysis pyrolysis and catalytic activation，increase oil yield at the same time，promote the improvement of the quality of the tar.

catalytic activation；pyrolysis；coal；pyrolysis

TQ530.2

A

1003-6490（2016）11-0004-02

2016-11-02

姜喜義（1970—），男，黑龍江雙鴨山人，工程師，主要研究方向為化學工程與工藝。