煤中礦物質對棗莊煤催化解聚的影響.pdf

1、熱解是煤炭清潔高效分級利用的重要步驟。如何將我國儲量豐富、富含油氣資源的煤炭通過熱解的方式轉變成高附加值的焦油、熱解氣、半焦等產品是能源領域亟需研究的重大課題。盡管當前已經開發(fā)出了不同的熱解技術，然而這些煤熱解工藝還不成熟。除了工業(yè)化過程中遇到的如焦油粉塵含量高，焦油易冷卻堵塞輸送管道等工程類問題，基礎研究方面，由于煤結構非常復雜，煤結構與其反應性尚未能較好的關聯起來。因而通過提高具有高附加值的焦油品質及產率能夠顯著提高熱解工藝的整體效

2、益，但這方面的研究并不多。鑒于此，本課題組提出了催化解聚理念，該法以催化原理為基礎，通過催化劑對煤中某些特定鍵的作用，以盡可能少地破壞煤中的原有結構（即打破化學鍵）基礎上實現煤的溫和解聚，提高出油率，獲取高附加值化學品和液體燃料。本論文即在前期研究基礎上，主要研究煤中礦物質組成以及催化劑對煤催化解聚過程的影響規(guī)律。
　　論文選取棗莊煤（ZZ）作為實驗煤樣，采用物理脫灰方式，對棗莊煤進行脫灰處理，制得棗莊脫灰煤（ZZDM）。通過考察

3、原煤及脫灰煤催化解聚產物的組成、分布規(guī)律、主要礦物質元素組成及煤結構變化，探究煤中礦物質與催化劑對煤熱解過程的作用規(guī)律。
　　首先，采用物理洗煤的方式將棗莊煤的礦物質由原煤的41.60％脫除到3.26%，測得棗莊原煤熱解焦油收率為15.52%(daf)，棗莊脫灰（ZZDM）熱解焦油收率為16.84%(daf)，分析棗莊原煤和脫灰煤熱解焦油組成發(fā)現：原煤熱解焦油中輕質組分較脫灰煤焦油中的多，表明礦物質對焦油具有二次裂解作用，能夠促進

4、產生更多小分子量的輕質油。進一步分析發(fā)現，礦物質促進煤結構中含氧含硫官能團的裂解，從而使原煤焦油中含氧含硫化合物種類增多。此外，原煤的平均孔徑較脫灰煤的小，熱解時焦油的逸出速度慢，與礦物質接觸時間相對較長，焦油容易發(fā)生裂解。所以脫灰煤熱解焦油產率高于原煤。
　　其次，分別考察了添加不同質量分數的鈷基、鎳基催化劑對ZZ煤和ZZDM煤催化解聚的產物分布影響。結果表明：原煤和脫灰煤焦油收率呈現先降后增的趨勢，鈷基催化劑質量分數為0.6%

5、時，原煤焦油收率最高達到了19.99%(daf)，增長了4.47%。鎳基催化劑質量分數為0.8%時，焦油產率最高為19.62%(daf)，增長了4.10%。脫灰煤的焦油收率普遍低于原煤，結合焦油的組分分析以及半焦和氣體產率的影響，表明催化劑與礦物質對煤催化解聚有協同作用。
　　最后，考察了加入鐵基、鋁基、鋅基催化劑對原煤催化解聚的影響，發(fā)現加入鐵基、鋁基、鋅基催化劑對煤進行催化解聚時，有利于煤結構中含氧官能團斷裂進入到焦油中。