论文部分内容阅读
煤的催化热解能够调节热解产物的分布，实现煤的定向转化，对煤的高效洁净利用具有重要意义。本文选择了不同催化剂，在不同条件下，对胜利褐煤催化热解的产物的收率、特性、催化剂的在热解后的化合态及热解动力学方面进行了研究。褐煤低温催化热解表明：所选择的催化剂对褐煤热解产物的收率产生了显著的影响。碱金属类催化剂（K2CO3，Na2CO3，KCl，NaCl）的加入明显降低了热解水、半焦和焦油的收率，增大了煤气的收率；碱土金属类催化剂CaO和MgO明显降低了煤气和焦油的收率而增大了热解水和半焦的收率；而CaCl2和MgCl2及过渡金属氧化物类催化剂（Fe2O3，MnO2，NiO）的加入在不同程度上降低了半焦和焦油收率而增大了煤气和热解水收率。气体产物分析表明：催化剂的加入改变了热解煤气中H2、CH4、CO和CO2在煤气中的摩尔百分含量。其中，添加碱金属、碱土金属及Fe2O3，煤气中H2的含量均增大；除CaO和NiO外，在其它条件下，CO含量都减少； CaO、MgO和NiO条件下，CH4含量略有增大，其他条件下CH4含量则减少；在CaO条件下，CO2含量显著降低，其它条件下CO2含量变化并不明显。液体产物分析表明：未添加催化剂的低温热解焦油的甲苯可溶物的主要组分为苯类、酚类、烷烃类和烯烃类；添加不同的催化剂后，所得煤焦油甲苯可溶物除了含上述四类组分外，还产生了杂环类及含氧杂环类化合物；不同催化剂的添加均降低了焦油甲苯可溶物中的烷烃类化合物的含量而增大了酚类、杂环类及含氧杂环类化合物的含量。固体产物分析表明：催化剂的加入降低了半焦的石墨化程度；未添加催化剂和添加催化剂后热解所得半焦的表面都变得粗糙、无序；催化剂的添加在不同程度上增大了半焦的CO2反应性；Na2CO3、KCl、NaCl、MgO和CaCl2在热解反应前后化合态没有变化，而K2CO3、CaO、MgCl2、Fe2O3、MnO2和NiO在热解后不再以热解前的化合态存在。热解动力学分析发现：在400~500oC和500~600oC温度区间内，褐煤的催化热解过程均符合一级单一反应模型；在400~500oC和500~600oC阶段，不同催化热解的表观活化能均低于非催化热解的活化能，说明催化剂更有利于褐煤在低温阶段热解。