多层床煤热解提高油气品质的机理研究.pdf

第 3 7卷 第 1期 2 0 1 4年 1 月 煤炭转化 C0AL CoNVERS I ON Vo1 ． 37 N0． 1 J an．2 O1 4 多层床煤热解提高油气 品质 的机理研究 * 曾令鹏” 谢放华 韩 江则。 周 琦。 高士秋 许光 文 摘 要 利 用两段 固定床 对三层床 煤依次经过 4 5 0℃低 温、 6 5 0℃ 中温和 9 0 0℃ 高温 的分级热 解过 程进 行模 拟 实验 ， 研 究了上 两段 中低 温和下 两段 中高温热解相 邻 两段 之 间的相互作 用 ， 揭示 了多层床 煤 热解提 高油 气品质 的机理 ． 通过 中低 温热解 的相 互作 用 ， 焦油 中轻质 组分 沸点低 于 3 6 0℃ 的馏 分 含 量 增加 ， 热解气 中 CH 含 量增加， H 含 量减 小， 说 明 中低 温热解主要 通过半 焦对热解 产物的原 位催化提 质 作 用而提 高焦油品质 ． 通过 中高温热解的相互作 用， 焦油收率和 焦油 中轻质组 分含量增加 ， CH 和 Co含 量升 高， H 含 量下降 ， 表 示 中高温热解的主要作 用是在 富含 H 气氛 下热解提 高焦油收率和品质 ． 实验结 果表 明 ， 多层床煤热 解主要 通过 半焦的原位催化提质和 富 H 气氛的协 同作 用而提 高热解 油气品质 ． 关键词 两段 固定床 ， 多层床 ， 煤热解 ， 油 气品质 中图分类号TQ5 3 0 ． 2 ， T Q0 5 1 ． 1 4 0 引 言 煤热解是一种从煤中直接获取低碳燃料及高值 化 学 品 的温 和 转 化 过 程 ． 现 有 的 热 解 技 术存 在 焦油 收率 低 且焦 油 中 重质 沥青 质 组 分 高 的缺 点 ， 给装 置 的运行及油品的深加工带来 问题 ． 因此急需 开发先 进的热解技术来提高煤热解产 生的油气 品质 ． _ 1 加 氢热解 2 ] 和催化热解r 5 。 是实现煤热解提高油气品 质 的两 个 主要途 径 ， 目前 已有 学 者对 相 关 机 理 进 行 了探讨 ． Xu e t a l _ 8 ] 研究 了氢气气氛下煤 的热解 ， 结 果表 明， 大量 H 的存在 ， 增加 了煤 焦的反应性 ， 有 利于高活性的碳与 H 进一步反应生成 C H 气体． P e t e r e t a l [ g ] 研究指出， 煤在氢气气氛 中热解时 ， 由 于氢的参与 ， 抑制了自由基的缩聚， 有利于甲烷等小 分子 化 合 物 的 生 成 ． Z e n g e t a l _ 1 。 ’ n 研 究 了 半 焦 对 煤热解产物的催化裂解作用 ， 发现煤半焦 中的孑 L 道 可 以延 长焦 油在 半 焦层 中 的停 留 时 间 ， 促 进 其 与 半 焦活性位 点 的结合 能力 ， 使 焦油进一 步催化 裂解． Z o u e t a l l 1 研究发现 ， C o C 1 。 催化剂可通 过对热解 焦油进行催化加 氢促进煤焦油裂解 自由基的稳定， 从而提高煤热解焦油 收率和 品质 ． 中国科学 院过程 工程研究所提出了多层流化床煤热解技术口 3 _ ， 将煤 通过逐级升温热解来提高热解油气 的品质． 在实验 室建立了一套三层流化床热解实验装置并开展了煤 热解实验 ， 获得 了较高品质的油气 ， 但对其提高油气 品质 的机理尚不十分清楚． 本文利用两段 固定床反 应器 ， 对 该三层 床 煤 热解 装 置 相 邻 两 段热 解 层 之 间 的相互作用情况进行 了模拟研究 ， 通过 比较分析油 气产品及产生的半焦性质 ， 初步探索了多层床煤热 解提高热解油气品质的机理． 1 实验 部分 1 ． 1 实 验原 料 实验用煤为河南义马次烟煤 ， 粒径为0 ． 5 mm～ 1 mm， 实验前将煤 样放人烘箱 内在 l l O℃下 干燥 2 h ． 其元 素与 工业 分析 见表 1 ． 表 1 义马次烟煤的工业分析与元素分析 Ta b l e 1 P r o x i ma t e a n d u l t i ma t e a n a l y s i s o f Yi ma s ub bi t u mi no us c oa l 4． 4 4 3 3 ． 7 5 5 7 ． 2 4 4． 5 7 8 2 ． 9 2 4 ． 6 6 0 ． 2 2 1 ． 2 6 1 O． 9 4 3 1 ． 9 1 ． 2 实验装置和方法 三层流化床煤热解过程见第 5 6页图 1 ， 图 1中C 1 *国家重点基础研究发展计划 9 7 3计划 项 目 2 0 1 1 CB 2 0 1 3 0 4 、 国家国际科技合作专项项 目 2 0 1 3 DF G6 0 0 6 0 和国家 自然科学基金委 员 会 与神华集团有限公司联合资助项 目 5 1 1 7 4 2 8 3 ． 1 硕士 生， 湘潭 大学化工学院 ， 中国科学院过程工程研究所 ； 2 副教授 ， 湘潭大学化工学院 ， 4 1 1 1 0 5 湖南湘潭 ； 3 博士生 ； 4 博士 、 研究 员 、 博士生导师 通讯作者 ， 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 ， 1 0 0 1 9 0 北京 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 3 1 8 ； 修 回 日期 2 0 1 3 ． 0 5 ． 0 2 第 1 期 曾令鹏等多层床煤热解提高油气品质的机理研究 5 7 氮气流量调至 1 0 0 mL ／ mi n ， 大约 3 0 S 后， 打开气体收集 系统 ， 开始计时， 3 0 mi n后反应结束． 热解气体产物首 先经 过冷凝 系统深冷 ， 再进入三个 装有 2 0 0 m L丙酮 的 气体洗气瓶 中吸收焦油， 除去焦油的热解气通过干燥 硅 胶管脱水， 用排水法收集 ． 反应结束后， 用丙酮把反 N 2 N 2 5 0 C 00 I V0 la 【i 1 I Vo l a t il e b 图 4两段 固定 床模 拟 三层 床 上下 两段 热 解过 程 Fi g． 4 S c h e ma t i c di a g r a m o f t h e s i mu l a t e d py r o l y s i s f o r up p e r a n d l o we r t wo s t a g e s i n t h r e e - s t a g e b e d b y u s i n g a t wo - s t a g e f i xe d b e d． a -- Up p e r t wo s t a g e s b r I we r t wo s t a g e s 应管、 冷凝管中的焦油清洗下来 ， 并和洗气瓶中吸收焦 油的丙酮溶液混合 ， 再加入无水硫酸镁 ， 静置 0 ． 5 h ， 让 硫酸镁与水充分反应， 然后过滤． 滤液经旋转蒸发仪在 温度为4 5℃的低温下抽真空， 将滤液 中的丙酮溶剂蒸 发分离， 将所得焦油部分置于表面皿中， 除去微量水分 后称重， 部分放入样品瓶中， 以备后续分析． 图 4 b给出 了采用两段固定床反应器模拟三层床下二段的相互作 用 ． 除上 、 下段反应管原料变为 1 4 ． 8 g C 2 由图 3 b所示 方法制备 和 1 7 ． 5 g C 1 ， 反应温度变为 9 0 0℃和 6 5 0℃ 外， 其他实验操作过程与图4 a 所示的实验方法相同． 为 了进 行对 比， 还进 行 了 C 1 在 6 5 0℃ 的中温热解 、 C 2在 9 0 0 ℃的高温热解及原煤在 4 5 0℃的低温热解的单独 实验． 实验步骤为 首先把两段固定床反应器的下段反 应管放 入 电炉 ， 设 定上 下两段 电炉为相 同温度 ， 即 6 5 0 ℃ ， 9 0 0℃或 4 5 0℃； 当升至指定温度后， 把准备好 的 1 7 ． 5 g C 1 ， 1 4 ． 8 g C 2 或 2 O g原煤 加人 下段反应 管 ， 并同时迅速将在氮气清扫状态下的上段反应管插人下 反应 管 ； 大 约 1 0 S 后 ， 将氮 气流 量调 至1 0 0 m L ／ mi n ； 待 大约 3 0 S 后 ， 打开气体收集系统， 开始计时， 3 0 mi n后 反应结束． 后续实验处理过程与 图 4所示实验方法 相 同 ． 1 ． 3 产物分析方法 采用德国 B r u k e r 公 司 T E N S oR 2 7傅 立 叶变换 红 外光谱仪 F T I R 分析原料半焦 C 1和 C 2及其他半焦 的官能团分布； 采用两通道微型气相色谱 Ag i l e n t 3 0 0 0 分析 热解气 体 的组成 ， 可 以检 测 的气体 有 ， 0 2 ， N2 ， c H4 ， C O， C O， I - l , ， ， G H 6 和 G 等气体 ， 将载 气 N 2 扣除后得到气体收率和体积分数 ； 采用 Ag i l e n t 公司生产的 7 8 9 0 A模拟蒸馏专用气相色谱仪对焦油样 品进行模拟蒸馏分析， 焦油馏分按照沸程划分为轻油 3 6 0 ℃ 六大类 ． 焦油的质量 收率 以煤样的干 燥基为基准计算． 2 结果 与讨论 2 ． 1 模拟三层床 内上两段煤低温和 中温热解 模拟三层 床 内上两 段 的热解 C 1 ／ c o a 1 ． 6 5 0℃／ 4 5 0℃ 的相互作用是将半焦 C 1 在 6 5 0℃下热解产生 的挥发分通人原煤在 4 5 0 ℃下的热解层中， 其热解产物 的收率和组成见图 5 ． 为了对 比， 图 5还给 出了半 焦 C 1 在 6 5 0 ℃下单独热解 C 1 ／ 6 5 0 ℃ 、 煤在 4 5 0 ℃下单独热 解 c o a l ／ 4 5 0℃ 以及上述半焦和煤分别单独热解 C 1 ／ 6 5 0 oCc o a l l／ 4 5 0 ℃ 的累加结果 ． 泳 5 0 4 0 青 3 0 } 2 0 u 1 0 b T 丑 r y i e 】 d ； 羽斜H 0 i l ； I j 曲t o i l ； c 3 --Wa 6o i l ； 磁日 a p } ld e n e o i l ； 口 t c h ； A n } h m _e I o ff C 1 ／ c o a l - C 1 ／ 6 5 0℃ C o a l ／ 4 5 0℃ C l ／ 6 5 0℃ ” 6 5 0℃ ／ 4 5 0℃ c o a l ／ 4 5 0℃ 图 5 模拟三层床 内上两段热解产物收率和组成与 煤和半焦分别热解的对比 Fi g． 5 Yi e l d s a n d c omp o s i t i o n s of p y r o l y s i s p r o d u c t s f o r s i mula t e d u ppe r t wo s t a g es i n t hre e - s t ag e be d i n c o mpa r i s on wi t h t he i n d e pe n de n t py r o l y s i s of c o a l a n d c ha r a Ga s e s b - -Ta r 由图 5 a 可以看 出， 模拟多层床内上两段热解 图 4 a 时， 与煤和半焦分别在 4 5 0℃和 6 5 0℃下单独热解 的累加相比， 两段热解的气体收率略有增加， 热解气中 c 含量最高， 达到3 8 ． 2 ％， H 2 和C O的含量分别为 谨 9 6， u 0 磊 0 d g0 r】 5 8 煤炭转化 2 0 1 4年 3 3 ． 8 ％和 2 O ． 9 ％ ， 即可燃气含量为 9 2 ． 9 ％． 相对于半焦 C 1 和原煤分 别在 6 5 0 ℃ 和 4 5 0℃氮气气氛下 的单段热 解 ， C H 4 含量增 加 ， 含量减 少 ， 其他 组 分变 化不 大 ． 气体收率增加主要是因为 c 1中温热解后 生的挥发 分通过煤的低温热解层， 焦油被半焦催化裂解， 使部分 重质焦油裂解成轻质组分 ， 同时释放出 C H4 气体 ． 图 5 b 为模拟三层 内上 两段 热解及 对 比实验 的焦 油样 品模拟蒸馏 分析结 果 ． 由图 5可 知 ， 半焦 C 1 在 中 温热解后经过原煤低温热解层， 与半焦和原煤分别单 独热解的累加相比， 焦油收率略有减少， 但焦油中轻油 和酚油含量分别提高了 9 ． 1 9 ％和 2 3 ． 3 9 ％． 萘油、 洗油、 蒽油和沥青含 量分别 降低 了 5 ． 0 6 ％， 7 ． 3 6 ％， 2 ． 4 1 ％和 1 7 ． 7 4 ％ ， 而沸点小于 3 6 0℃ 的轻质组分含量提高 了 1 7 ． 7 4 ％． 焦油收率减少说明吸附部分重质焦油的半焦 C 1 中温热解后的挥发分通过低温热解层时， 通过半焦 的催化裂解作用促进了沥青等重质组分转变成轻油和 酚油等轻质组分． 半焦的这种催化作用一方面是 由于 它具有丰富的孑 L 道结构 ， 从而延长了煤挥发分中的焦 油在半焦层 中的停 留时间 ， 促进 其与半 焦 活性位 点 的 结合能力 ， 使焦油进一 步催化裂解 ； 另一 方面是 由于半 焦 中含有较多金属矿物质 ， 主要是碱 金属和碱 土金属 ， 这些金属离子 本身 就是较 好 的焦油 裂解 催化 剂 ． _ 1 ” ] 因此 ， 挥发分经 过上段 的半 焦层时 可 以使 焦油 中的重 质组分发生裂解生成更多的轻质组分 ． 2 ． 2 模拟三层床 内下两段煤中温 和高温热解 模 拟 三 层 床 内 下 两 段 的 热 解 C 2 ／ C 1 ． 9 0 0℃／ 6 5 0 ℃ 的相互作用是将半焦 C 2在 9 0 0℃下热解产生 的挥发分通人半焦 C 1 在 6 5 0℃下 的热 解层 中， 其热解 产物的收率 和组 成见 图 6 ． 为 了对 比， 图 6给 出了半焦 C 2在 9 0 0℃下单独热解 C 2 ／ 9 0 0 ℃ 、 半焦 C 1 在 6 5 0 ℃ 下单独热解 c 1 ／ 6 5 0℃ 以及上述半焦和煤分别单独热 解 C 2 ／ 9 0 0 ℃ C 1 ／ 4 5 0℃ 的累加结果 ． 由图 6 a 可以看出， 半焦 C 2在 9 0 0℃高温热解阶 段主要产生热解气体 几乎不产生焦油 ， 且其组成以 氢气为主 ， 含量 高达 7 5 ． O 6 ％． 与 半焦 C 2和 C 1在分 别 在 9 0 0 ℃和 6 5 0℃下的单独热解的累加相比， 总的气体 收率相差不大， 但热解气中 C H4 和 C 0含量升高， H 2 含量下降 ， 其他组 分变化 不 大． 这 是 由于半焦 C 2在高 温 热解 阶段产生 的热解气 中富含氢气 ， 经过半焦 C 1的 中温热解层时， 通过半焦的催化作用生成氢 自由基 ， 与 酚类物质中的羟基相结合生成水， 致使氢气含量降低． 由于半焦 C 2在 9 0 0 ℃高温热解时 ， 几乎不产 生焦 油 ， 故模拟三层床 内下两段的焦油收率 以半 焦 C 1的质 量为基准计算． 由图 6可以看出， 半焦 C 2在高温层热 解后产生的以氢气 为主 的混 合热解 气通 过半 焦 C 1的 中温热解层 图 4 b 时 ， 与半焦 C 1 在 6 5 0 ℃ 氮气气氛下 的单独热解相比， 萘油、 洗油含量分别提高了 1 ． 8 3 ％和 1 o 0 80 善 g 6 0 呈4 0 2 0 、 ．宴 吕 U a m ； _ c ； ★- -- - G a s t d ； 弦蟊 0； 臼t0 2 ； E C 3 1 5 0 1 0 0 简 ． 9 0 0c c， 6 5 0℃ C1 ／ 6 5 0℃ 9 O O 1 6 5 0 o C C1 1 6 50 图 6 模拟三层床 内下两段热解产物收率和组成 与煤和半焦分别热解的对 比 F i g． 6 Yi e l d s a n d c omp o s i t i o n s of p y r ol y s i s pr o d u c t s f o r s i mu l a t e d l o we r t wo s t a g e s i n t h r e s t a g e b e d i n c o mp a r i s on wi t h t he i n d e p en d e n t p y r o l y s is of c oa l a n d c har a Ga s e s ；b- -T ar 1 8 ． 2 5 ％， 而蒽油、 沥青含量分别降低了 4 ． 9 2 ％和9 ． 5 ％， 总的轻质组分 沸点低于 3 6 0℃ 含量提高了9 ． 5 ％， 焦 油收率增加． 说明吸附部分重质焦油的半焦 C 2 在高温 层热解后通过半焦 C 1 所在 中温热解层 ， 不仅能提 高焦 油 的收率 ， 而且还能轻质化焦油． 这主要是 因为半焦 C 2 所产生的挥发分中大量氢气的存在， 使不稳定 的自由 基减少了相互之间的聚合反应， 降低 了胶质体 固化和 自由基缩聚的机会 ， 致使半焦收率下降， 而有利于液态 焦油的生成． 同时除氢气以外 ， 其他气体如甲烷、 一氧 化碳和二氧化碳都直接或间接参与了热解反应， 促进 了焦油的生成， 改善了焦油品质． _ 1 “ 廖洪强等口 的研 究表明， 甲烷能抑制加氢脱烷基化作用从而提升苯类 和酚类化合物收 率 ， 而一 氧化碳 则被认 为 能 阻止酚类 化合物的二次裂解 ， 这两种气体不但能增加焦油收率， 同时还可以改善焦油的品质． 2 ． 3 模拟 实验与三层床实验结果 模拟三层床热解是将模拟三层床上两段热解和下 第 1 期 曾令鹏等多层床煤热解提高油气品质的机理研究 两段 热解累加 C 1 ／ c o a 1 ． 6 5 0℃／ 4 5 0℃ 2 2 ／ C 1 ． 9 0 0℃／ 6 5 0 ℃ 而得． 三层床热解实验是采用实验室建立三层 流化床反应器 如图 1所示 ， 原煤首先进入第一层在 4 5 0℃下进行低温热解 ， 所得半焦进人第二层在 6 5 0℃ 下进行中温热解， 中温热解所得的半焦进入第三层在 9 0 0℃下进行高温热解 ， 结果见图7 ． 量 _重 晶 莹 3 雾～ ” C H ． C O c C 2 - - C 3 S imu l a t e d th r e e ta g e b e d t h r e e s t a g e b e d 2 ．5 2 0 1 5量 1 ．0 O 5 0 ．0 图 7 模拟三层床热解产物收率及组成与三层床热解的对 比 Fi g． 7 Yi e l d s a n d c ompo s i t i on s o f py r ol y s i s p r o d u c t s f o r s i mu l a t e d t h r e e - s t a g e b ed i n c ompa ris o n wi t h t h e r e s ult s f r o m a t h r e e- s t a g e be d p y r o l y s is a -- Ga s e s ；b - - T a r 由图 7 a可知 ， 模拟 三层床 热解所产气 体 中 H2 含 量最 高 ， 为 5 0 ． 7 ％ ， C I - L 和 C O 含 量 分别 为 1 5 ． 3 4 ％ 和 1 8 ． 2 1 ％ ， 可燃气含量为 9 4 ． 2 4 ％． 三层床热解所得 的气体 中 H2 含量也为最高 ， 其他气体含量与模拟三 层床所得气体组分含量大致相同． 由图 7 b可知， 模拟 三层床中煤热解所得焦油中轻质组分为 7 9 ． 8 ％， 焦油 收率为 5 ． 8 8 ％． 实际三层流化床热解所得的焦油轻质 组分 为 8 1 ． 0 8 ％ ， 焦 油 收 率 为 6 ． 0 2 ％ ． 实 际三 层 流 化 床 热解所得 焦油 组 成分 布 与模 拟 三层 床 所得 焦 油 大 致相 同， 焦油收率也相差不大． 综上所述 ， 在相同实验 条件 下 ， 模拟 三层床所 得气体及 焦 油组成 分 布与实 际 三层 流化床 所得气体 及焦油 组成 分布 大致相 同， 证 明 可以用两段固定床模拟三层床来揭示多层床煤热解 提高 油气 品质的机理 ． 2 ． 4半焦 的 F T I R 分析 三层床 内各热解层之间的相互作用很可能与半 焦 C1和 C 2关 系较 大 ， 因 此 ， 有 必要 对 C 1和 C 2的 化学结 构 进行分 析 ， 并 与普通 半焦 进行 对 比 ． 根 据 图 3所 示 C 1和 C 2的制 备 过程 ， 选 取 了 C 1 ， C 2 ， C ． 4 5 0 和 C 1 ． 6 5 0这四种不同的半焦 ， 利用 F TI R获取 了它 们 的红外 光谱 ， 结 果见 图 8 ． 图 8中 C ． 4 5 0和 C1 ． 6 5 0 分别 为原煤 在4 5 0℃ 热解 后 的半焦 和半 焦 C 1在 6 5 0℃ 热解后 的半焦 ． 1 _ 1 l D o 9 ∞ Q 8 o 7 鄯 0．6 蛋1 ．0 1 9 0 L 8 0 7 0 ．6 一 c C1 - 6 5 0 州 、 4 0 [I 】 30 0 0 2 0 ∞ 1 0 0 0 0 Wa v e n u mb e r s ， c m 图 8半焦的红外光谱 Fi g． 8 I nf r a r e d s pe c t r u m of c har s 根据红外光谱 中各 吸收峰的位置 ， 并借 鉴有关 煤半 焦 的红外 光谱 分 析[ 1 ， 可 以确 定 2 9 3 0 c mI 1 左 右的吸收峰为脂肪族 CH。 不对称伸缩振动峰， 1 7 3 0 c m一 1 左右的吸收峰为脂 肪族中的 C一0 伸缩振动 峰 ． 由图 8 a和图 8 b可 知 ， C1在 这 两 处 具 有 明 显 的 吸收峰 ， 而 C ． 4 5 0在相 同的位置吸收峰却很弱 ． C1 由于吸 收 了煤 在 6 5 0℃ 下热 解 释 放 的部分 焦 油 见 图 3 a ， 受 到 焦油 中脂 肪烃 的影 响 ， 脂 肪族 C H。 及 脂 肪族 中的 Co相应增强． 同时在其他相同的芳香 性 峰位处 ， C1的 吸 收 峰强 度 都 明显 比 C ． 4 5 0强 ， 进 一 步证 明 C1吸 收 了部 分焦 油 ． 由图 8 c和 图 8 d可 知 ， C 1 6 5 0的脂 肪 族 o H， C H。和 C O峰 ， 已经 逐渐减少 ， 甚至 消失 ， 说 明 C 1在6 5 0℃热解后 ， 脂肪烃 已经基 本裂解完全 ． 与 C 1 ． 6 5 0相 比， C 2还有明显的 oH和 Co峰 ， 而在 其他相同的芳香性峰位处， C 2的吸收峰强度都明显 强 于 C1 ． 6 5 0 ， 这 是 因 为 C 2受 到 C 一 6 5 0 图 3 b 在 9 6 、 c 0 点∞ o d g0 u 6 0 煤炭转化 2 0 1 4 拄 9 0 0℃热 解后 生成 的热 解气 的影 响 ． 综 上所 述 ， 半 焦 C1和 C 2由于受到热解挥发分的作用， 相 比煤直接 热解得到的半焦具有更多的脂肪族和芳香族基团． 3 结 论 1 模拟三层床 内上两段煤低 温和中温热解 间 的相 互作 用 ， 与半 焦 C1和原煤 分 别在 6 5 0℃ 和 4 5 0 ℃单 独热 解 的累加 效 果 相 比， C H 含 量增 加 ， H 含 量减小， 焦油轻质组分含量提高了 1 7 ． 7 4 ％． 上两段 中低 温热 解 主要通 过半 焦对 热解产 物 的原位 催 化 提 质 作用 提高 焦油 品质 ． 2 模拟三层床 内下两段煤 中温和高温热解间 参 考 的相互 作 用 ， 与半 焦 C1和 C 2分别 在 6 5 0℃ 和 9 0 0℃单独热解 的累加效 果相 比， C H 和 C O 含量 升高 ， Hz 含量下降 ， 焦油收率增加 ， 焦油 中轻质组分 含量 提 高 了 9 ． 5 ％ ． 下 两 段 中高 温 热 解 的 主 要 作 用 是在富含 H 气氛下热解提高焦油的收率和品质． 3 在相同实验条件下 ， 模拟三层床所得气体及 焦油组成分布与实际三层床所得气体及焦油组成分 布大致相 同， 证 明可 以用两段固定床模拟三层床来 揭示三层床煤热解提高油气品质的机理． 4 受热解挥发分作用而制得的半焦 C1和 C 2 与 煤直 接热解 得 到 的半 焦 相 比， 具 有更 多 的脂 肪 族 和芳香 族基 团 ． 文 献 E l i 王兴栋 ， 韩江则 ，陆江银， 等．半焦基催化剂裂解煤热解产物提高油气 品质[ J ] ． 化工学报， 2 0 1 2 ， 6 3 1 2 3 8 9 7 ． 3 9 0 5 ． [ 2 ] 李保庆 ． 煤加氢热解研究I 宁夏灵 武煤加氢热解 的研究 [ J ] ． 燃料化学学报 ， 1 9 9 5 ， 2 3 1 5 7 ． 6 1 ． [ 3 ] 王鹏 ，文芳 ，步学朋．煤热解特性研究[ J ] ． 煤炭转化 ， 2 0 0 5 ， 2 8 1 8 - 1 3 ． [ 4 1 李文 ， 李保庆 ，孙成功 ， 等．生物质热解 、 加氢热解及其与煤共热解的热重研究 [ J ] ． 燃 料化学学 报， 1 9 9 6 ， 2 4 4 3 4 1 3 4 7 ． [ 5 ] J o l l y R，C h a r o s s e t H， B o u d o u J P ，e t a 1 ．C a t a l y t i c E f f e c t o f Z n C I 2 D u r i n g Co a l P y r o l y s i s [ J ] ．F u e l P r o c e s s i n g T e c h n o l o g y ，1 9 8 8 ， 2 0 1 5 1 - 6 0． [ 6 ] 白金锋 ，王勇 ，胡浩权 ， 等．原位担 F e 2 S 3催化剂煤的热解动力学研究[ J ] ． 燃料化学学报 ， 2 0 0 1 ， 2 9 1 3 9 ． 4 1 ． [ 7 ] L i W ， Wa n g N， L i B Q．P r o c e s s An a l y s i s o f C a t a l y t i c Mu l t i - s t a g e Hy d r o p y r o l y s i s o f L i g n i t e [ J ] ． F u e l ， 2 0 0 2 ， 8 1 1 1 - 1 2 1 4 9 1 ． 1 4 9 7 ． [ 8 ] Xu w c，Ma t s u o k a K，A k i h o H，e t a 1 ．Hi g h P r e s s u r e Hy d r o p y r o l y s i s o f C o a l s b y Us i n g a Co n t i n u o u F r e e - f a l l Re a c t o r [ J ] ． F u e 1 ． 2 0 0 3， 8 2 6 7 7 6 8 5． L 9 j P e t e r J J ，T r o mp F K，J a c o b A M．Ch a r a c t e r i z a t i o n o f Co a l P y r o l y s i s b y Me a n s o f Di f f e r e n t i a l S c a n n i n g Ca r o r i me t r y 1I Qu a n t i t a t i v e He a t Ef f e c t s i n a H2 a n d i n a CO 2 At mo s p h e r e [ J ] ．F u e l P r o c e s s i n g Te c h n o l o g y ， 1 9 8 9 ， 2 3 2 6 3 ． 7 4 ． L 1 o ]Z e n g X， Wa n g Y，Yu J ，e t a 1 ． Ga s Up g r a d i n g i n a Do w n d r a f t F i x e d - b e d Re a c t o r Do wn s t r e a m o f a F l u i d i z e d ． b e d C o a l P y r o l y z e r [ J ] ． En e r g y a n d F u e l s ， 2 0 1 1 ， 2 5 1 1 5 2 4 2 5 2 4 9 ． [ I 1 ] 邹献武 ．提高焦油品质的煤催化 热解研究[ D] ． 北京 中国科学院过程工程研究所 ， 2 0 0 7 ． [ 1 2 ] Zo u X W ，Ya o J z，Ya n g X M，e t a 1 ．C a t a l y t i c E f f e c t s o f Me t a l Ch l o r i d e s o n t h e P y r o l y s i s o f Li g n i t e [ J ] ．E n e r g y a n d F u e l s ， 2 0 0 7， 2 1 2 6 1 9 - 6 2 4 ． [ 1 3 ] 高士秋 ，许光文 ， 周 琦 ， 等 ． 一种 固体燃料的多段分级热解气化装置及方法中国，2 0 1 1 1 0 0 2 7 9 5 1 ． 4 [ P ] ． 2 0 1 1 - 0 1 ． 2 6 ． [ 1 4 ] 朱学栋 ，朱子彬 ， 唐黎华 ， 等 ． 煤热解 的研究 I 温度和气氛对热解的影响[ J ] ．华 东理工大学学报 ， 1 9 9 8 ， 2 4 1 3 7 ． 4 1 ． [ 1 5 ] Ya b e H，Ka wa mu r a T，Ko z u r u H，e t a 1 ．De v e l o p me n t o f C o a l P a r t i a l Hy d r o p y r o l y s i s P r o c e s s [ J ] ．T e c h n o l o g y o f Ni p p o n S t e e l Co r p o r a t i o n， 2 0 0 5，9 2 3 8 - 1 5 ． [ 1 6 ] 廖 洪强 ，孙成功 ， 李保庆 ．煤焦炉气共热解特性研究 Ⅲ 热解焦油分析[ J ] ． 燃料化学学报 ， 1 9 9 8 ， 2 6 1 7 - 1 2 ． [ 1 7 ] 张晓芳 ．基于反应解耦的煤气化热解 基础研究 [ D] ． 北京 中国科学院过程工程研究所 ， 2 0 0 5 ． [ 1 8 ]石金明，孙路石 ，向军 ， 等 ． 兖州煤气化半焦表面官能团特征试验研究[ J ] ． 中国电机工程学报 ， 2 0 1 0， 3 0 5 1 7 ． 2 2 ． ME C H ANI S M O F I MP RO VE ME NT O N T A R A ND GAS Q UA L I T Y I N MUI ，TL． S 1 GE BED PYROLYS I S OF CoAL Z e n g L i n g p e n g ’ Xi e F a n g h u a Ha rt J i a n g z e Z h o u Qi G a o S h i q i u 2 a n d X u Gu a n g w e n 1 ．C h e mi c a l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e o f Xi a n g t a n U n i v e r s i t y， 4 1 1 1 0 5 Xi a n g t a n，Hu’ n a n；2 ．S t a t e Ke y L a b o r a t o r y of Mu l t i p h a s e C o m p l e x S y s t e ms ，I n s t i t u t e of P r o c e s s E n g i n e e r i n g， C h i n e s e Ac a d e my of S c i e n c e s ，1 0 0 1 9 0 B e i j i n g ABS TRACt A t wo - s t a g e f i x e d b e d r e a c t o r wa s u s e d t o s i mu l a t e t h e t h r e e - s t a g e be d p y r o l y s i s o f c o a l f or i mp l e me n t i n g t h e p y r o l y s i s s u c c e s s i v e l y a t l o w，me d i u m a n d h i g h t e mp e r a t u r es o f 4 5 0℃ ，6 5 0℃a n d 9 0 0℃ ． T h e i n t e r a c t i o n o f p y r o l y s i s r e a c t i o n s bet w e e n t w o a d j a c e n t s t a g e s ， i ． e ．bet w een t h e l o w - a n d me d i u m- t e mper a t u r e p y r o l y s i s i n t h e u p p e r t wo s t a g es a nd b e t ween t he me d i u m-a nd h i g h - t e mpe r a t ur e p y r o l y s i s i n t h e l o we r t wo s t a g e s ， wa s i n v e s t i g a t e d t o r e v e a l t h e me c h a n i s m o f i mp r o v e me n t on