【摘 要】
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我国富煤、贫油、少气的能源结构决定了煤炭在我国能源消费中的主体地位,煤炭的直接燃烧会产生一系列环境问题。煤热解是实现煤资源清洁高效利用的重要途径,煤热解的深入研究对发展新型煤转化技术和控制环境污染有重要意义。芳核作为煤有机大分子网络的支点,它的结构特征直接影响热解产物的组成。通过煤热解过程芳核的大小分布变化可以研究热解过程中煤内结构的转变、焦油组成和半焦结构分布形成的机理。本文利用固定床反应器在不
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2016YFB0600301）； 国家自然科学基金青年科学基金项目（21706025）；
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我国富煤、贫油、少气的能源结构决定了煤炭在我国能源消费中的主体地位,煤炭的直接燃烧会产生一系列环境问题。煤热解是实现煤资源清洁高效利用的重要途径,煤热解的深入研究对发展新型煤转化技术和控制环境污染有重要意义。芳核作为煤有机大分子网络的支点,它的结构特征直接影响热解产物的组成。通过煤热解过程芳核的大小分布变化可以研究热解过程中煤内结构的转变、焦油组成和半焦结构分布形成的机理。本文利用固定床反应器在不同温度和不同升温速率下进行新疆淖毛湖（NMH）煤热解实验,以HRTEM表征为主,结合XRD、Raman和FTIR分析了NMH煤热解半焦的晶格纹路和微晶的结构参数,利用SFS和GC/MS分析了焦油中不同大小芳核的分布;热解产率、半焦与焦油的分析结果相结合,探究煤热解过程中芳核的分布变化。研究结果表明:随着温度升高,半焦中芳碳的含量增加,石墨化程度和晶格条纹的有序度增加;焦油中芳核结构主要以1～2环为主,含有少量三环及以上芳核;不同热解温度下焦油同步荧光谱图的峰形变化不大,虽然焦油产率随温度升高先增加后减少（550℃时最大）,但焦油中芳核大小分布变化较小,说明焦油没有发生显著的缩聚反应,同时表明不同大小芳核受到桥链束缚数量和桥链裂解的活性分布相对均一。随热解温度升高,热解产物（半焦和焦油）中,3.0-5.4?芳核含量降低;终温在500-600℃时,缩聚反应主要以3.0-5.4?芳核向5.5-7.4?和7.5-11.4?芳核的转变为主;终温高于650℃,缩聚反应以11.5-14.4?及更大芳核的生成为主。随升温速率的增加,半焦芳碳率增加,晶格条纹长度增加,但条纹的弯曲度增加和定向程度略微降低;慢速和中速热解焦油的芳核结构以1～2环为主,焦油中含有较多的脂肪烃（约20%）,快速热解的焦油中脂肪烃含量较少,多环芳烃含量增加,其中双环芳核含量升至47.35%,三环以上芳核含量升至12.17%,表明升温速率的增加,不仅改变热解产物的产率,同时也影响热解的反应过程。
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