热解气催化活化促进烟煤热解探讨

姜喜义

（双鸭山龙煤天泰煤化工有限公司，黑龙江双鸭山 155100）

热解气催化活化促进烟煤热解探讨

姜喜义

（双鸭山龙煤天泰煤化工有限公司，黑龙江双鸭山 155100）

使用Fe/MgO、Co/MgO、Ni/MgO三种催化剂，在热解气条件下对烟煤热解效果进行研究，得出以下结论：Fe/ MgO、Co/MgO、Ni/MgO三种催化剂可活化热解气的分解反应，很好的提高焦油产率，尤其Ni/MgO在提高焦油产率上效果最为显著，在550℃的热解温度下，达到了7.32%的焦油产油率。由此可知，热解气催化活化可很好的促进烟煤热解，增加油产率的同时，促进焦油品质的改善。

热解气；催化活化；烟煤；热解

烟煤热解是煤炭加工转化中的重要工艺，对提高煤炭性质及利用率具有重要意义。尤其近年来，社会发展迅速，对煤炭需求量不断增加，对煤炭热解产物品质的要求越来越高，加强烟煤热解方面的研究，确定最佳的热解参数及条件，不断改善热解产物品质，提高热解产物利用价值，成为业内人士关注的热点。

1 Fe/MgO下的烟煤热解

使用Fe/MgO催化剂研究热解气条件下烟煤热解效果，其中热解气流量400mL/min、热解温度500～650℃，得知，随着温度的不断升高，获得的焦油产率不断增加，当温度达到600℃时达到最大值，期间半焦收率逐渐减小。在500℃温度条件下，焦油产率变化并不明显，而在550～600℃温度下，与直接利用热解气热解相比，使用Fe/MgO催化剂的焦油产率较高。不过当温度为650℃时，使用Fe/MgO催化剂得到的焦油产率为3.88%，而热解气直接热解得到4.46%的焦油产率，使用催化剂得到的焦油产率反而低于直接热解的焦油产率。表明当温度适宜时Fe/MgO催化剂导致热解气中CH4、CO、H2等气体解离为小的自由基，一定程度上阻碍了缩聚反应的进行，促进焦油产率的增加。当温度达到650℃时得到的焦油产率反而降低，原因可能在于受Fe/MgO催化剂影响生成的焦油发生裂解反应，产生气态烃，导致焦油产率的减小。

另外，在500～650℃温度范围内，沥青质呈现先降低后升高的现象，而轻油的变化更好与沥青质的相反。与同一温度条件下热解气直接热解相比，轻油含有的比例降低，而重油比例增加，可知Fe/MgO催化剂促进轻油裂解，产生了小分子的气体物质，导致轻油所占比例的降低，尽管焦油产率有所提高，但对焦油品质的改善并不明显。

2 Co/MgO下的烟煤热解

400mL/min热解气流量、500～650℃温度条件下，对Co/MgO催化剂给煤热解造成的影响进行探讨。结果得知，随着温度的逐渐升高，焦油产率呈现增大趋势，仅在500℃温度下产油率较热解气直接热解下的焦油产率，其他温度条件下获得的焦油产油率均高于热解气直接热解焦油产油率。例如，温度为600℃时，使用Co/MgO催化剂获得的焦油产油率为6.01%，而直接热解气获得5.17%的焦油产率。由此可知，500～650℃温度范围内，受Co/MgO催化剂影响，热解气中的CH4、CO、H2出现解离产生小自由基，对热解自由基的缩聚反应进行抑制，促进了焦油产率的增加。

另外，研究发现，沥青质随温度的升高比例降低，而清油的比例有所升高。较热解气直接热解，在500℃的沥青质高，而且其他温度含有的沥青质低，不过轻油比例增加。以600℃温度为例，热解气直接热解条件下沥青质比例为41.45%，而Co/MgO催化剂条件下得到的沥青质仅为15.13%。由此可知，热解气中的CH4、CO、H2在Co/MgO催化剂作用下解离产生小自由基，阻碍热解自由基缩聚反应的正常进行，促进焦油产率的增加。而且促进重质组分的裂解的发生，提高轻油比例，很好的改善焦油的品质。

3 Ni/MgO下的烟煤热解

500～650℃温度范围内，维持400mL/min的热解气流量，以Ni/MgO为催化剂，探讨其给煤热解的影响。研究发现，当温度不断升高时，焦油产率先升高后降低，当温度达到550℃时焦油产率达到最大，而半焦油产率则逐渐减小。和热解气直接热解条件下比，使用Ni/MgO催化剂除在500℃温度下焦油产率较低外，其他温度条件下均高于直接热解的焦油产油率。例如温度为550℃时直接热解气的焦油产油率为5.17%，而使用Ni/MgO催化剂得到7.31%的焦油产油率。可知550～600℃温度条件下Ni/MgO催化剂可促进热解气中CH4、CO、H2解离成小自由基，对热解自由基的缩聚反应产生抑制，提高了焦油的产率。与其他催化剂相比，Ni/MgO催化剂具有最好的催化活性效果，尤其在550℃条件下具有较高的产油率。

另外，当温度不断升高时，沥青质的比例也随之升高，而轻油的比例降低。与热解气直接热解相比，当温度相同时，沥青质所占的比例反而降低，而轻油的比例提高。说明Ni/ MgO催化剂有助于更多的重质组分裂解，提高轻油比例，实现焦油品质的提升。

4 结论

注重对烟煤热解的研究，有助于提高热解产物的品质，更好的应用于生产。本文分别使用Fe/MgO、Co/MgO、Ni/MgO三种催化剂探讨其给烟煤热解的影响，得出以下结论：

1）热解气有助于提高焦油的产率，尤其在550～600℃范围内，获得的较高的煤焦油产率。在加热条件下，热解气会产生小分子自由基和煤热解产的大分子自由基结合在一起，阻碍了大分子自由基之间的结合，促进低分子化合物的生成，使得焦油产率明显提升，而且增加轻油比例，焦油品质得以明显改善。

2）Fe/MgO、Co/MgO、Ni/MgO三种催化剂在热解气条件下可对烟煤热解产生不同程度的促进作用，使得焦油产率得以明显提升。尤其Ni/MgO催化剂提高焦油产率较为明显，而Co/MgO在提高焦油产率、改善焦油品质上作用明显。Fe/ MgO可促进轻质焦油裂解。因此，实际生产中应结合不同催化剂特点及给裂解产物带来的影响，选择合适的催化剂及热解温度，确保生产任务的顺利完成。

[1] 余振鹏，张丹，郭瑞丽，等.热解气催化活化促进石河子烟煤热解的研究[J].煤炭转化，2014，（04）：5-9.

[2] 付时翔.催化剂对热解气活化烟煤热解的影响[J].化工管理，2015，（12）：74.

[3] 陈昭睿.煤热解过程中热解气停留时间对热解产物的影响[D].浙江大学，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

姜喜义（1970—），男，黑龙江双鸭山人，工程师，主要研究方向为化学工程与工艺。