张君涛石润坤牛 犇胡浩权梁生荣钟汉斌

(1.西安石油大学 化学化工学院,陕西 西安 710065;2.大连理工大学 化工学院,辽宁 大连 116024)

煤炭是我国主要的一次能源[1]。由于煤的高度复杂性和对煤的认知深度不足,使得煤炭加工利用并不充分[2]。将煤炭进行热解获取初级燃料和化工原料是重要的煤分质高效洁净转化技术[3]。近年来,国内多种中低温煤热解工艺先后进行中试放大或工业化示范,但存在焦油产率低、焦油中重质组分(沸点360 ℃以上组分)含量高、油尘分离困难等问题。热解气氛是影响煤热解过程产物分布和组成的重要因素[4]。煤在氢气气氛下热解对焦油产率及其品质的提升有明显作用,且具有显著的脱硫脱氮效果[5]。但煤加氢热解工艺需要氢气作为反应气并且反应压力较高,运行和投资成本高,导致其发展研究仍处于中试阶段[6]。因此,寻找廉价的富氢气体代替纯氢作为反应气,成为煤热解工艺重要的研究方向[7]。

具有高H/C 物质的量比的烃类气体是最为理想的替代氢源。胡浩权等[8]研究煤热解焦油催化裂解和乙烷水蒸气重整耦合过程,发现在650 ℃时,与N2气氛相比,乙烷水蒸气气氛下的焦油产率提高38.1%,轻质焦油产率提高35.3%,在焦油轻质化的同时避免了产率的下降。STEINBERG 等[9]研究了煤在CH4气氛下的热解过程,发现乙烯、苯和轻质焦油的收率为惰性气氛下的2～8 倍,焦油收率与惰性气氛下的相当。李保庆[10]通过对比反应温度为520 ℃和700 ℃,10 MPa 下50% CH4/50%H2气氛和5 MPa 下H2气氛的煤热解产物分布,发现CH4相当于惰性组分,煤热解产物分布取决于氢分压。……