溶劑溶脹對鄂爾多斯褐煤結構及熱解產物分布的影響

彭志威 ，強路遙 ，白柏楊 ，張穗穗 ，孫 鳴 ，馬曉迅 ，王飛利

（西北大學化工學院，國家碳氫資源清潔利用國際科技合作基地，陜北能源先進化工利用技術教育部工程研究中心，陜西省潔凈煤轉化工程技術研究中心，陜北能源化工產業發展協同創新中心，陜西省能源化工國際能源合作基地，陜西 西安 710069）

2019 年，煤炭在中國能源消費中占比仍達57.7%，中國以煤炭為主體能源的消費狀態并未改變，煤炭的高效清潔分級分質利用技術還需深入探索。熱解是所有煤炭轉化過程中最初的和必經的階段，是煤炭轉化利用的基礎，是從煤中直接獲取低碳燃料及高值化學品的重要手段[1]，因此，探究煤的熱解特性是實現煤清潔高效利用的重要途徑[2,3]。

褐煤儲量約占中國煤炭總量的13%，具有較高的反應活性，是適合煤熱解利用的煤種[4]，但由于“三高一低”的特點仍未大規模應用。現有的熱解技術存在焦油、熱解氣產率低、半焦反應性差的缺點，難以實現清潔高效的轉化利用。解決褐煤高效利用的問題需深入認識煤的結構及熱解機理，而溶脹預處理可人為改變煤結構，為煤熱解機理的探索提供了一種研究方法。Zhu 等[5]采用吡啶對低變質煤溶脹，發現溶劑破壞了煤的氫鍵和交聯結構，同時導致流動相向顆粒表面移動，提高了煤的反應性，穩定熱解時的自由基碎片，使焦油產率增加。Li 等[6]研究發現低分子量烷烴、脂肪烴在熱解過程中是主要的氫供體，穩定自由基碎片，減少聚合反應的發生，促進輕質芳烴的生成。Yan 等[7]采用熱溶方法考察了四種不同類型的芳烴溶劑(供氫和非供氫，極性和非極性)對熱解的影響，證實了供氫溶劑對自由基的穩定作用。此外還有多種溶劑被用來預處理煤樣，如:環己烷[8]、正己烷[9]、N-甲基吡咯烷酮[10-13]、四氫萘[13-15]、1-甲基萘[14,15]、二硫化碳[12]等。

然而，研究者們主要集中在對溶脹機制的探索，對熱解產物收率的調整，以及對熱溶脹提質的分析上，缺乏對煤結構與熱解產物分布構效關系的深層次思考，且目前有關褐煤常溫溶脹的報道較少。因此，本研究采用常溫溶脹的方法探索煤結構改變對熱解產物的影響作用。選用四種低沸點溶劑（非極性溶劑-正己烷，極性溶劑-甲醇、丙酮、四氫呋喃）對鄂爾多斯褐煤進行溶脹，人為改變煤的結構與組成，并通過粉-粒流化床熱解，分析不同溶劑溶脹對熱解產物分布與組成的影響，考察溶劑溶脹對煤結構的作用機制，旨在探究煤結構特征與熱解行為之間的相關性。

1 實驗部分

1.1 煤樣及溶脹預處理

鄂爾多斯褐煤(ED)經顎式破碎機粉碎，105 ℃真空干燥至恒重，篩分至40-100 μm 備用。

稱取30 g 煤樣并按煤溶劑比為1 g：4 mL 的比例添加溶劑并加蓋密封，在室溫下攪拌，溶脹24 h[16-18]。然后固液分離，濾液密封并低溫保存，煤樣在105 ℃下真空干燥至恒重密封保存。正己烷、甲醇、丙酮、四氫呋喃溶脹所得煤樣依次標記為ED-N、ED-M、ED-A、ED-T，預處理產率分別為99.78%、101.13%、98.20%、101.81%（產率超過100%，說明煤中有較多溶劑殘留）。

溶脹度測定方法：取5 g 實驗煤樣放入30 mL離心管中，震蕩使表面平整。以3000 r/min 的轉速離心30 min，測量煤層高度為H0。隨后以1 g∶4 mL加入相應溶劑并按照預處理實驗條件進行處理。完成后，再次離心（參數同上），測定煤層高度為H1，溶脹度Q的計算式為：

1.2 熱解實驗裝置及熱解過程

本實驗采用粉-粒流化床反應器對不同溶劑預處理的煤樣進行熱解實驗。該裝置見圖1，裝置由硅碳棒直接加熱，數字控溫儀控制溫度。流化床實驗參數見表1，本實驗所用床料為石英砂，粒徑180-350 μm，靜止床層高度為8 cm，流化態床層高度為13.5 cm。煤樣經螺旋給料器由反應器支管進入流化床層（熱解反應區）進行恒溫熱解反應。熱解產物由氮氣帶出反應器，經旋風分離器收集熱解半焦，氣體經低溫冷卻系統可凝性氣體冷卻為熱解焦油，不凝性氣體由在線氣相色譜儀進行分析檢測。

熱解產物產率計算公式如下:

式中，mtarandwater為焦油和水的質量，g；ml為焦油二氯甲烷溶液質量，g；cw為二氯甲烷洗滌液中水含量，g，由庫侖法卡爾費休水分測定儀得到；mcoal與mchar分別是煤樣與熱解半焦質量，g。

1.3 產物表征與分析方法

采用三德工業分析儀（SDTGA5000a）對煤中的水分、灰分和揮發分含量測定；采用德國Vario元素分析儀（EL-Ⅲ）對煤中的C、N、S、H 四種元素含量測定；采用德國Bruker 公司的傅里葉變換紅外光譜儀（VERTEX70）考察煤表面結構中的官能團；采用GC-MS 為日本Shimadzu 公司的氣相色譜質譜聯用分析儀（GC-MS-QP2010Plus）來測定溶脹液和焦油成分；采用德國NETZSCH 熱重分析儀（STA 449F3）對煤樣以及焦油進行熱反應性分析；采用安捷倫微型氣相色譜（Agilent Micro 3000）對熱解氣相組分進行分析檢測；采用美國Micromeritics公司的N2物理吸附儀（ASAP2460）對煤樣進行比表面積及孔結構表征分析；采用日本Rigaku 公司的 X 射線粉末衍射儀（D/MAX-3C）對煤樣進行XRD 表征；采用德國Bruker 的核磁共振波普儀（AVWBⅢ600）對樣品進行13C 譜分析，化學位移參照物采用四甲基硅烷（TMS）。

圖1 粉-粒流化床熱解裝置示意圖Figure 1 Scheme of powder-particle fluidized bed equipment for pyrolysis.

表1 粉-粒流化床實驗參數Table 1 Experimental parameters of powder particle fluidized bed

2 結果與討論

2.1 預處理對褐煤基本性質的影響

2.1.1 工業分析與元素分析

表2 為實驗煤樣的溶脹度（Q）、工業分析與元素分析數據。煤是一種復雜的有機物，溶劑對煤溶脹會萃取部分小分子化合物，使得預處理煤樣揮發分有較小改變，N、S 元素含量減少，氫碳比降低，這與賀新福等[19]采用甲醇蒸氣的研究不同，是由于液相溶劑對煤中游離小分子有萃取作用，而甲醇蒸氣只是對少量氣相分子脫除，對煤樣氫碳比影響較弱。

表2 實驗煤樣的溶脹度、工業分析和元素分析Table 2 Swelling degree and proximate and ultimate analyses of coal samples used in the experiment

由溶脹度數據可以看出溶劑對煤有不同的溶脹效果，極性溶劑的溶脹度均高于正己烷的溶脹度。溶脹是由于溶劑改變了煤有機質中分子間相互作用的結果，氫鍵的改變在溶脹現象中起重要作用[20,21]。極性溶劑由于含有電負性較大的氧，在進入煤分子后可以切斷煤中以氫鍵交聯的小分子，使得溶劑分子以氫鍵作用力附著在煤孔隙表面，消除了分子內氫鍵的束縛，使得煤結構膨脹。正己烷與煤不能形成氫鍵，溶脹效果最差。甲醇等醇類溶劑易與煤中富電子的雙鍵以及共軛芳香結構分子形成氫鍵，導致甲醇殘留煤中，而丙酮和四氫呋喃中氧原子則易與煤中羥基和羧基官能團形成氫鍵[22]，從而削弱煤分子間的作用力，并從煤中萃取出小分子，因而丙酮和四氫呋喃對煤的溶脹度更高。

2.1.2 溶脹液分析

圖2 為溶脹液總離子流色譜圖。萃取物的量及組成與溶劑相關，研究者認為煤是具有三維立體結構的大分子網格，小分子通過分子間的相互作用力被固定在煤分子骨架上[23]。溶劑萃取的差異性更能直接反映出煤流動相的多樣性。由圖2可以看出，正己烷萃取物全為烷烴。甲醇萃取的含氧化合物達64.89%；其次是脂肪族化合物和雜原子化合物，分別占比為14.94%和20.17%。雜原子化合物多數為含氮物質，可能是甲醇的羥基易與煤中含氮或含氧的分子發生締合。但總離子流色譜圖表明甲醇的萃取物含量很少，說明甲醇對煤中小分子的溶解性較弱。丙酮和四氫呋喃的萃取成分比較豐富，它們最大的萃取成分分別是雜原子類、含氧類物質，含量分別為30.79%、40.70%。此外，四氫呋喃溶脹液中含有較多的甲基四氫呋喃，初步推測四氫呋喃在煤結構中活潑氫易發生轉移。數據顯示四種溶劑的萃取物中均不含有酚類物質，說明酚類物質與煤大分子的結合能力較強。

圖2 溶脹液總離子流色譜圖Figure 2 Total ion flow chromatogram of swelling solution

2.2 預處理對褐煤理化結構的影響

2.2.1 煤樣的孔結構分析

煤樣的比表面積、孔結構參數見表3。相比ED 煤，溶劑預處理煤的總比表面積和總孔容降低，平均孔徑增加，與文獻[5]褐煤溶脹后孔容增加的規律相悖，可能是本實驗所選溶劑無法溶去礦物質和解除離子交聯，而該文獻通過酸洗后破壞煤中氫鍵交聯與離子交聯，并脫除部分灰分，豐富孔結構，使得后續溶脹溶劑更易進入分子內部萃取小分子化合物，因此孔容增大。圖3 煤樣孔結構分布。由圖3 可以看出，極性溶劑溶脹使得煤中的介孔部分消失，一方面，煤結構膨脹有可能擠壓內部空隙使介孔數量急劇降低；另一方面溶劑對煤樣的孔道有機物的溶出導致孔結構的坍塌或者孔合并貫通，使得煤孔隙更多的轉向大孔結構。正己烷由于是非極性分子，對煤分子的孔道結構影響較小，更多的是溶出孔隙內的烷烴小分子。極性溶劑對孔道結構影響較大，體現了溶劑中氧原子對煤結構弱相互作用的破壞性。值得注意的是，溶脹度相差較大的ED-M 和ED-A 在孔結構方面卻相差不大，可能是因為甲醇溶劑的滲透性比較強[24]，溶解性較弱。丙酮的滲透性較弱，但溶解性較強，可以將孔道內部以及煤分子網格內的有機物溶出，導致總比表面積和總孔容與甲醇相比偏高。四氫呋喃因氧原子突出在外，形成氫鍵具有較小的空間位阻，因此，表現出較強的溶脹性和溶解性，對孔結構的影響最大。

表3 煤樣孔結構參數Table 3 Pore structure parameters of coal sample

圖3 煤樣的孔徑分布Figure 3 Pore size distribution of coal samples

2.2.2 煤樣的熱重分析

圖4 為煤樣熱重及熱重速率曲線，相關參數見表4。在考察的溫度范圍內，不同溶劑預處理后的煤樣的熱失重曲線與ED 曲線的趨勢基本一致。室溫至300 ℃主要為煤樣吸附水氣的干燥揮發階段300-600 ℃為煤的活潑熱分解階段；600-800 ℃是大分子自由基的縮聚反應階段[25,26]。第一階段的失重峰反映了煤中吸附小分子和溶劑殘留在受熱后揮發，極性溶劑因具有形成氫鍵的能力，在煤樣中的殘留量略多，因此，熱失重速率比ED-N 煤樣大；第二階段，溶脹過程提高煤中小分子的流動性，降低其結構的自由能[27]，使得熱解初始溫度降低。由于小分子被萃取，溶脹煤樣的最大熱失重速率降低，熱解終止溫度升高，熱解區間增大；第三階段，溶劑溶脹煤樣失重速率明顯降低（甲醇除外），表明溶脹可有效降低熱解過程中的二次反應。

圖4 煤樣的熱重分析，(a) TG；(b) DTGFigure 4 Thermogravimetric analysis of coal samples(a) TG；(b) DTG

表4 TG 參數Table 4 TG parameters

表4 中w為失重率；ti為初始熱解溫度；tmax為最大失重峰溫度；tf為終止熱解溫度；tp為熱縮聚失重峰溫度；Rmax為最大熱失重速率。熱解反應的初始溫度與終止溫度的計算方法參考文獻[28]、[29]，如下：

通過表4 可以發現，溶脹通過影響煤的結構對TG 參數有不同的改變。由于熱重分析是緩慢升溫的過程，與煤作用力較弱的溶劑分子在較低溫度下易被脫除，相反，成鍵能力強的溶劑，可降低分子間交聯，提高小分子的流動性和煤的熱解反應性，同時在煤中殘留多，較高溫度下依然有溶劑分子的揮發。Zou 等[30]采用四氫呋喃萃取霍林河褐煤的研究中亦發現DTG 曲線200-300 ℃時的溶劑殘留失重峰，因而，ED-ME、ED-T 具有更低的初始熱解溫度。同時，由于溶脹煤樣平均孔徑增大，降低傳質阻力，使得熱解區間增大，最大熱失重峰溫度比原煤低，最大熱失重速率基本隨溶脹度增大而增大。

2.2.3 煤樣的XRD 分析

采用XRD 對煤樣微晶結構進行考察，如圖5。25°附近的衍射峰是由002 峰帶和γ 峰帶疊加而成，γ 峰帶對應于芳香族脂肪側鏈形成的衍射峰[31]。為便于分析，對譜圖進行分峰擬合（以ED為例），晶格參數應用Bragg 方程和Scherrer 公式計算[32]，公式如下：

表5 為XRD 分峰擬合參數，由表5 可以看出，溶脹預處理后煤樣芳香片層間距d002增大，說明溶劑可以減弱芳香片層之間的相互作用，使其表觀溶脹度增大，與溶脹度測定規律一致。同時溶脹還使得芳香片層的堆積高度(Lc)降低，芳香片層數（n）減小，但對礦物質沒有明顯影響。

圖5 煤樣的XRD 譜圖(a)及ED-T 分峰擬合圖(b)Figure 5 Coal samples XRD spectra (a) and ED peak fitting diagram (b)

表5 XRD 分峰擬合參數Table 5 Fitting parameters of XRD peaks

2.2.4 煤樣的紅外光譜分析

圖6 為煤樣紅外光譜譜圖。由前人研究結論可知，煤的芳香骨架C=C 在預處理前后變化很小[16,33]，因此，可以把C=C 作為參考。ED-N 與ED 煤樣吸收峰無明顯區別，表明常溫下正己烷溶脹對煤的化學結構影響微弱[4]。與ED 煤相比，極性溶劑預處理使得高波數的羥基吸收峰降低，這是由于溶劑中的氧原子與酚羥基以氫鍵結合形成溶劑化物，降低了羥基的力學常數，導致高波數的吸收峰強度降低。極性溶劑預處理使芳香碳氫吸收峰升高，可能是因為溶劑氫對脂肪側鏈的取代。此外，ED-M 和ED-T 在波數1050 cm-1處有C-O 的伸縮振動吸收峰增強，是因為溶劑殘留所致。

圖6 煤樣的紅外光譜譜圖Figure 6 Infrared spectra of coal samples

2.2.5 煤樣的核磁分析

采用13C 固體核磁表征溶脹預處理前后褐煤中有機碳結構的變化，運用PeakFit 軟件對核磁譜圖進行分峰擬合處理[34]，結果見圖7。表6 為分峰后碳分布參數，可以發現極性溶劑溶脹后煤樣中脂肪碳含量升高，這是由于極性溶劑萃取物中大多數具有芳香環結構。溶劑與流動相芳香結構的相互作用使得其易被溶劑萃取導致煤樣芳香碳的含量降低，從而使脂肪碳含量增加。同時，結合圖6紅外分析可以發現，極性溶劑可能導致部分較弱的脂肪側鏈斷裂，而極性溶劑萃取液中檢測到了15%-20%的脂肪族化合物，因此，CH2/CH3的比值降低歸因于脂肪鏈的斷裂。對羰基碳含量影響較大的為丙酮和四氫呋喃溶劑，ED-A 煤樣羰基碳含量降低，證明丙酮在煤中殘留量小，其作用主要體現在對流動相的萃取調控上。四氫呋喃對煤中酯類物質的萃取導致煤中羰基含量的降低。

表6 煤樣的核磁分峰數據Table 6 NMR peak data of coal samples

圖7 煤樣核磁譜圖(a)及ED 分峰擬合圖(b)Figure 7 NMR spectra of coal samples (a) and ED peak fitting diagram (b)

2.3 流化床熱解產物分析

2.3.1 預處理對熱解產物收率的影響

表7 為煤樣熱解的產物收率。與ED 煤相比，極性溶劑溶脹預處理后，煤質變得疏松，傳質效率提高，有利于揮發分的逸出，使得焦油與氣相產率增加，半焦產率降低，這表明溶劑溶脹促進了褐煤向輕質產物的熱解轉化。而非極性溶劑對熱解焦油收率的影響較小，焦油產率略微提升至9.56%。

表7 煤樣熱解產物的收率Table 7 Yield of pyrolysis products of coal samples

2.3.2 預處理對氣體產物的影響

煤樣的熱解氣相產物組成與分布如表8 所示。低變質煤熱解過程中，CO 是由含氧官能團如醚鍵、酚羥基和雜環氧的熱分解[35]以及熱解半焦與CO2的反應產生[11]，CO2主要來自于羧基、羰基和酯基的斷裂產生[36]。極性溶劑預處理之后，熱解氣中含氧氣體的含量增加，歸因于氫鍵交聯的破壞有利于含氧官能團的熱分解，促進焦油生成，使得CO、CO2產量與焦油同步增加，由于溶劑殘留，在熱解過程中分解使得ED-A 煤樣CO2與EDT 煤樣CO 的釋放量最大。CH4主要來自煤中的物理吸附和脂肪烴的熱解，溶劑對小分子的萃取以及熱解時自由基對小分子的消耗導致預處理煤樣CH4的釋放量降低。H2則來自于芳香物質的縮合、自由基的縮聚以及烴類的芳構化反應[30]。預處理煤樣平均孔徑增大，結構疏松，可降低熱縮聚，使氫氣含量降低。但ED-M 熱解氣中的H2含量與ED 煤相同，圖4（b）中亦顯示ED-M 煤表現出了與ED 煤相似的二次反應失重峰，表明甲醇溶脹對煤二次反應的影響作用不大，可能是甲醇在煤中形成了新的交聯點。

表8 熱解氣相產物分布Table 8 Distribution of pyrolysis gas products

2.3.3 預處理對熱解焦油的影響

預處理之后，EN-M、ED-A、ED-T 的焦油產率分別增加了18.88%、26.72%、33.58%，焦油產率隨溶劑溶脹能力的增加而增加，何超[17]通過對脫灰煙煤的溶脹亦得到同樣的結論。根據煤主客體模型[17]，煤中嵌入的小分子化合物是熱解焦油的主要來源。因此，在煤熱解過程中促進小分子熱解碎片（焦油前驅體）的逸出，降低二次反應是提高煤熱解焦油產率的根本途徑。溶脹打破了煤中原本的氫鍵交聯，增加煤結構單元的流動性，促使揮發分及小分子碎片更多的轉化為焦油，這與Zhu 等[5]所得結論一致。流化床反應器熱解是一個快速過程，高溫的石英砂床層、氣體與煤顆粒充分接觸提供了巨大的傳熱面積，增加傳熱效率。煤樣在很短時間內由外表面向內部受熱，結構疏松煤樣有利于熱解氣和焦油分子快速逸出。另一方面，微孔在熱解過程中由于最外層受熱液化易形成封閉孔，界面效應使得內部氣體難以逸出。相反，溶脹預處理之后，煤中大孔結構多，結構疏松，有利于熱解焦油的生成。

圖8 為熱解焦油的紅外光譜譜圖。與ED 煤相比，ED-N 煤樣熱解焦油成分總體變化不大，說明正己烷溶脹對焦油的影響較小。ED-A 煤樣在1026 cm-1處峰強減弱，表明丙酮有利于焦油中含氧化合物降低，這是因為流動相中含氧物質部分被萃取。波數704-900 cm-1處是芳香C-H 的面外彎曲振動峰，在高溫下，芳香烴的支鏈易于離去。但四氫呋喃預處理增強了這種作用，一方面，溶劑與芳香烴分子的p-π 共軛使芳香環上電子云密度減弱，支鏈共價鍵強度降低，在高溫下容易斷裂[15]；另一方面溶脹使得煤孔隙結構增大，脂肪烴小分子可快速逸出，促進了芳香支鏈的高溫分解反應。

圖8 熱解焦油的紅外光譜譜圖Figure 8 Infrared spectra of pyrolysis tar

圖9 （a）為在GC-MS 分析焦油組分的升溫條件（升溫速率、終溫）下的焦油失重分析，熱重顯示溶脹預處理均使得焦油中的重質組分含量增加。預處理會使煤中非共價鍵斷裂，降低煤分子內部結構的交聯，溶解游離小分子，導致孔隙結構坍塌，煤質疏松。伸展的網格有利于擺脫非共價交聯的大分子逸出，造成焦油的重質組分含量增加，這也使得熱解半焦的產率降低。圖9（b）是采用Sun 等[37]的方法對熱解焦油中GC-MS 可測部分進行定量分析。溶脹使得焦油中單環芳香烴和酚類物質含量增多，多環芳烴含量降低。ED-N 煤樣雖然溶脹液溶出部分烷烴化合物，然而CH2/CH3值增大，表明常溫下正己烷對脂肪側鏈無影響。但熱解焦油表明焦油中脂肪烴含量增加，多環、雙環類芳香化合物含量降低，可能是溶脹后孔徑增大和溶劑殘留使得熱解過程脂肪側鏈更容易斷裂生成小分子，降低了熱縮聚和芳構化反應。ED-M 有利于焦油中雙環類芳香烴物質的生成，因甲醇等醇類溶劑易與煤中芳香結構分子形成氫鍵。EDA 中酚類富集，可能是因為丙酮氫受體溶劑易與煤中羥基和羧基官能團形成氫鍵，破壞了煤中原本的羥基醚氧氫鍵，增強了醚鍵的活性，有利于其在熱解過程中轉化為酚類物質[34]。四氫呋喃因具有良好的溶脹效果和供氫作用，使得ED-T 焦油中酚類、單環類和雙環類芳香烴物質含量豐富。

圖9 焦油組分圖 (a) 焦油熱重圖(b) 焦油組分含量Figure 9 Tar composition diagram

2.3.4 預處理對熱解半焦和水的影響

DTG 表明溶劑處理后熱解初始溫度降低，熱解區間范圍增大是由于溶脹使得平均孔徑的增大，增加了小分子化合物的流動性，降低傳質阻力，有利于熱解揮發分逸出，防止二次反應，使得半焦產率降低。預處理煤樣紅外表明極性溶劑可與含氧官能團締合，降低含氧官能團與煤基質間的氫鍵交聯，從而降低半焦產率。由此可見，褐煤中豐富的含氧官能團對煤熱解半焦的產率影響較大。極性溶劑預處理后，褐煤中豐富的含氧官能團發生氫鍵的重排、斷裂，抑制交聯反應的發生，導致水產率降低[9]。ED-N 煤樣由于結構改變較小，半焦、水產率與原煤相近。

3 結 論

溶劑溶脹可以脫除煤中少量的氮、硫元素，極性溶劑脫除效果更為明顯，非極性溶劑萃取成分主要是脂肪烴，極性溶劑的萃取物成分更加豐富。

極性溶劑預處理后，煤中脂肪側鏈斷裂，CH2/CH3比值降低；溶劑化作用破壞煤中氫鍵束縛，使煤平均孔徑增加，結構疏松，體積膨脹。非極性溶劑對煤結構影響較弱。

溶脹預處理后，小分子流動性增加使煤樣熱解初始溫度降低，反應活性增強，熱解溫度區間擴大。煤轉化率隨溶脹度增大而增加，順序為：ED-T >ED-A > ED-M > ED-N。溶脹提高了煤樣脂肪側鏈活性，降低傳質阻力，使焦油產率增加。ED-M 煤樣熱解焦油中雙環芳烴含量較高；ED-A 煤樣因丙酮可增加醚鍵活性生成酚類物質較多，ED-T 煤樣中四氫呋喃易斷裂芳烴脂肪側鏈，促進單環、雙環芳烴與酚類的生成。另外，煤中含氧官能團交聯氫鍵的斷裂，有利于含氧官能團的熱分解，促進含氧氣體的生成。