不同硅铝比HZSM-5分子筛对煤热解挥发物催化提质的影响
2021-06-02王德亮陈兆辉余剑高士秋
王德亮,陈兆辉,余剑,高士秋,*
(1.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室,北京100190;2.中国石化集团经济技术研究院有限公司,北京100029)
“富煤少油”国家可通过煤热解工艺满足化学品原料多样化的需求[1]。但是,现有煤热解工艺普遍存在焦油中重质组分含量高的问题,这会造成煤热解反应及后处理装置难以稳定运行[2,3]。然而,单纯依靠热解工艺优化难以解决上述问题,而煤催化热解可通过使用催化剂使焦油中重质组分裂解,实现焦油的轻质化[4,5]。常用的分子筛由于具有优异的催化裂解重质组分能力强、轻质芳烃收率高等优点,受到越来越多的关注[6−10]。
分子筛催化煤热解工艺中,研究者对催化剂采取了多种改性手段,如负载金属改性[6,7]、碱处理改性[6]、磺化处理[11]等。He等[12]发现,HZSM-5能够促进煤热解挥发物中脂肪烃的芳构化和大分子片段的裂解反应,并且具有较高酸强度、比表面积的HZSM-5有利于BTEXN(苯、甲苯、乙基苯、二甲苯、萘)的生成。金属Ni改性ZSM-5后,所得焦油中沥青质含量降低,焦油品质升高;并且随负载量的增加,不凝气中CO2收率明显下降[10]。ZSM-22、Cox/ZSM-22、MoO3和CoOx-MoO3分子筛催化剂可降低半焦的产率,促进煤的热解,从而实现焦油收率的升高。另外,采用MoO3/ZSM-22为催化剂得到的焦油中酚油收率有所升高,而CoOx/ZSM-22催化后脂肪烃和芳烃收率增加。与未改性的催化剂相比,Co3O4/ZSM-5为催化剂得到的产物中芳烃、酚油收率增加,而水收率和焦油中氧含量降低[13]。Ni/HZSM-5原位催化煤热解结果与之一致,焦油中氧含量降至7.1%以下,明显减少[8]。……
