過濾介質(zhì)對低階煤熱解焦油氣反應(yīng)行為的影響研究

李 挺，王 倩，申巖峰，靳 鑫，孔 嬌，王美君，常麗萍

（太原理工大學(xué) 煤科學(xué)與技術(shù)重點實驗室，山西 太原 030024）

中國低階煤儲量豐富，約占煤炭總儲量的50%以上，已成為中國未來重要的能源支撐[1]。中低溫?zé)峤饧夹g(shù)可以將低階煤轉(zhuǎn)化為焦油、煤氣和半焦，實現(xiàn)低階煤的綜合高效利用。然而，目前，世界各國開發(fā)的多種低階煤熱解技術(shù)均沒有實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化運用。其中，一個主要的技術(shù)問題是高溫?zé)峤庥蜌馀c粉塵難以有效分離，導(dǎo)致油品質(zhì)差，難以滿足進(jìn)一步深加工要求[2]。

顆粒床過濾器具有耐高溫、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)簡單、不易堵塞等優(yōu)點，在含塵熱解油氣高溫在線除塵中有較大的應(yīng)用潛力[3, 4]。顆粒床過濾介質(zhì)主要有碳基材料（煤顆粒、半焦、活性炭）、陶瓷球、石英砂、膨脹珍珠巖、氧化鋁球等[5-7]。目前，許多研究者在冷態(tài)或者熱態(tài)條件下研究了不同過濾介質(zhì)對熱解油氣的除塵效果[8-11]，而忽略了焦油氣在除塵過程中的熱反應(yīng)。事實上，在顆粒床除塵過程中，焦油氣在熱態(tài)條件下會發(fā)生一系列反應(yīng)，從而影響熱解產(chǎn)物的分布和組成，特別是焦油的產(chǎn)率和品質(zhì)。Liu等[12]分析了不同反應(yīng)器中煤的熱解行為，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)分經(jīng)歷的高溫環(huán)境會促進(jìn)揮發(fā)分二次反應(yīng)，使焦油產(chǎn)率減少，焦油中瀝青含量增加。Dong等[13]在兩級固定床反應(yīng)器中研究了一種煙煤熱解揮發(fā)分的反應(yīng)。結(jié)果表明，隨著揮發(fā)分停留時間和反應(yīng)溫度的增加，焦油的產(chǎn)率下降，熱解氣和積炭的產(chǎn)率升高。揮發(fā)分反應(yīng)也導(dǎo)致了焦油中脂肪族和酚類含量減少，芳烴和極性化合物含量增加。Zhou等[14]研究了神木煙煤和呼倫貝爾褐煤揮發(fā)分在溫度和停留時間分別為440-700 °C、1.5-6.9 s的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)分在較低溫度440 °C 時可發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)溫度為 600 °C、停留時間為4.2 s時，揮發(fā)分的反應(yīng)加劇。揮發(fā)分的反應(yīng)降低了輕質(zhì)油產(chǎn)率，提高了瀝青產(chǎn)率。此外，催化劑的引入也顯著影響揮發(fā)分的反應(yīng)。Jin等[15]在固定床反應(yīng)器中，采用半焦和活性炭催化劑對神木次煙煤熱解焦油進(jìn)行原位提質(zhì)，發(fā)現(xiàn)半焦和活性炭催化劑雖然降低了焦油產(chǎn)率，但提高了沸點低于360 °C的輕質(zhì)焦油的含量。孫鳴等[16]以陜北中低溫煤焦油重油、輕質(zhì)煤焦油餾分和重質(zhì)煤焦油餾分為原料，以 HZSM-5、γ-Al2O3、M-HZSM-5和M-γ-Al2O3（M = 4% Ni + 20% Mo）為催化劑，借助熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀（Py-GC/MS）對三種原料進(jìn)行快速催化裂解，考察了催化劑對裂解產(chǎn)物分布的影響。研究表明，催化劑對三種原料均具有催化形成輕質(zhì)芳烴的改質(zhì)效果，強酸性位含量豐富的HZSM-5改質(zhì)效果優(yōu)于具有一定量弱酸性位的 γ-Al2O3。

綜上所述，高溫環(huán)境和催化劑的引入影響焦油氣的反應(yīng)，進(jìn)而影響熱解產(chǎn)物的組成和分布。因此，揮發(fā)物在通過顆粒床除塵設(shè)備時，在受到高溫環(huán)境影響的同時，其不同性質(zhì)的過濾介質(zhì)也會對熱解焦油氣的反應(yīng)產(chǎn)生影響。本文選擇四種典型的顆粒床過濾介質(zhì)如陶瓷球、膨脹珍珠巖、活性炭和γ-Al2O3，主要對淖毛湖煤長焰煤熱解焦油氣反應(yīng)、熱解產(chǎn)物分布和組成及積炭行為的影響進(jìn)行研究，以期為熱解油氣高溫在線除塵顆粒床過濾介質(zhì)的選取提供指導(dǎo)。

1 實驗部分

1.1 實驗煤樣

實驗用煤為新疆淖毛湖長焰煤，將煤樣破碎、篩分至0.25-0.43 mm，煤樣的工業(yè)分析和元素分析見表1。每次實驗前將煤樣在105 °C的真空干燥箱中干燥 12 h。

表1 煤樣的工業(yè)分析和元素分析Table 1 Proximate and ultimate analyses of coal sample

1.2 過濾介質(zhì)的選取及預(yù)處理

選取3.0-4.0 mm的陶瓷球（CB）、膨脹珍珠巖（EP）、活性炭（AC）、γ-Al2O3過濾介質(zhì)為研究對象。實驗前將過濾介質(zhì)置于固定床石英反應(yīng)器中，在氮氣氣氛下 500 °C 焙燒 1 h，以保證實驗過程中過濾介質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

1.3 過濾介質(zhì)的物化性能表征

采用靜態(tài)氮吸附儀（美國 Micromeritics，ASAP 2460）對預(yù)處理后的過濾介質(zhì)進(jìn)行孔隙結(jié)構(gòu)表征。利用 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 法計算比表面積（SBET），用t-Plot法計算外比表面積（Sexter）、微孔內(nèi)表面積（Smicro）、微孔孔容（vmicro），利用Barrett-Joyner-Halenda (BJH) 法計算介孔孔容（vmeso），孔容（vtotal）通過vmicro和vmeso的加和計算。借助激光拉曼光譜儀（英國，Renishaw, inVia）對 AC 的炭結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，掃描 800?1800 cm?1，分辨率為 1 cm?1。通過（中國 衢州沃德儀器，VDSorb-91i）全自動化學(xué)吸附儀對γ-Al2O3進(jìn)行了酸量測定。將（0.1±0.0001）g樣品置于石英管中，在高純氮氣氣氛下，以 10 °C/min 的升溫速率將催化劑加熱至 500 °C，停留時間為120 min，以去除樣品中殘留的氣體。在室溫下通入 NH3，時間為 30 min，再以 10 °C/min的升溫速率將樣品加熱至800 °C，利用熱導(dǎo)檢測器測試吸附的NH3進(jìn)而獲得NH3-TPD脫附曲線。

1.4 實驗裝置與流程

實驗裝置如圖1所示，主要由進(jìn)料器、下行床熱解反應(yīng)器、加熱系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)和氣體分析系統(tǒng)組成。反應(yīng)器為石英材質(zhì)，分為三段，上部為下行床熱解反應(yīng)段（長：167.0 cm，內(nèi)徑：2.0 cm），下部為半焦收集段（長：78.0 cm，內(nèi)徑：4.6 cm），中部為橫式熱流場反應(yīng)段（長：69.0 cm，內(nèi)徑：2.5 cm）。實驗過程中N2為載氣，下行床熱解反應(yīng)段設(shè)為600 °C，橫式熱流場反應(yīng)段設(shè)定為500 °C。為防止熱解焦油氣冷凝，半焦收集段和氣體預(yù)熱爐設(shè)為300 °C。在橫式熱流場反應(yīng)段放入一石英篩板使其固定，再填入60 mL過濾介質(zhì)，調(diào)整使其充滿整個橫管截面并固定。然后向下行床熱解反應(yīng)段通入850 mL/min N2，半焦收集段通入 1200 mL/min N2，待反應(yīng)器中的空氣被置換完畢后，加熱使各段溫度達(dá)到設(shè)定值。進(jìn)料器以1.0 g/min進(jìn)料速率連續(xù)進(jìn)料100 min，煤樣熱解過程中半焦落入半焦收集段，熱解焦油氣經(jīng)過橫式熱流場反應(yīng)段中過濾介質(zhì)后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)，水和焦油被冷凝，不凝性氣體經(jīng)過濾、干燥后進(jìn)入氣體分析儀中進(jìn)行分析。進(jìn)料結(jié)束后，用四氫呋喃對吸收瓶、連接管路及反應(yīng)器出

口反復(fù)清洗收集焦油，然后用0.45 μm的有機濾膜過濾分離出四氫呋喃（THF）不溶物（Coke-S）。半焦和過濾介質(zhì)在N2氣氛下吹掃約120 min降至室溫取出。沉積在石英管壁上的積炭（Coke-D）通過燃燒生成的CO2和CO的量進(jìn)行計算。過濾介質(zhì)上的積炭（Coke-C）通過實驗前后過濾介質(zhì)的質(zhì)量變化計算。

圖1 實驗裝置示意圖Figure 1 Diagram of experimental equipment

1.5 熱解產(chǎn)物的分析

熱解氣體采用RLGA-2811型拉曼激光氣體分析儀（Raman Laser Gas Analyzer, RLGA）進(jìn)行在線分析，取樣時間間隔為10 s。焦油中水分采用卡爾費休水分測定儀（MKV-710B, KEM）進(jìn)行測定。采用模擬蒸餾氣相色譜儀測定焦油的餾分組成。該裝置包括Agilent 7890B GC系統(tǒng)和FID檢測器，按照ASTM 2887方法測定。沸點低于360 °C的餾分被定義為輕質(zhì)焦油，沸點高于360 °C的餾分為瀝青。采用全二維氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC×GC-MS）測定焦油的化學(xué)組成。該裝置包括氣相色譜儀（Agilent 7890B）、質(zhì)譜儀檢測器（Agilent 5977A MSD）和調(diào)制器（ZX-2 LN2）。對照 NIST 質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行GC×GC-MS的數(shù)據(jù)處理，通過自動匹配化合物及進(jìn)一步的手動校正，計算氣相色譜峰面積對其含量進(jìn)行歸一化處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 過濾介質(zhì)的物化性能表征

焦油氣的反應(yīng)與過濾介質(zhì)的物理化學(xué)特性相關(guān)。首先對過濾介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，CB、EP比表面積和孔容非常小，說明CB、EP結(jié)構(gòu)致密，孔隙率很小。而AC、γ-Al2O3比表面積和孔容較大，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，特別是AC比表面積可達(dá)1221.24 m2/g。進(jìn)一步比較AC和γ-Al2O3，AC平均孔徑為2.25 nm，接近微孔尺寸，而γ-Al2O3平均孔徑為11.77 nm，為介孔結(jié)構(gòu)。相同孔體積下微孔比介孔具有更大的比表面積，因此，AC和γ-Al2O3總孔容相差不大，但AC的比表面積大約為γ-Al2O3的7倍。

CB以氧化鋁或瓷土為原料經(jīng)過高溫焙燒壓制成型而成，EP是珍珠巖礦砂經(jīng)預(yù)熱，瞬時高溫焙燒膨脹后制成，高溫焙燒使得CB、EP接近化學(xué)惰性。而AC表面通常有含炭結(jié)構(gòu)缺陷，γ-Al2O3表面存在一定量的酸性位，它們可作為催化裂解焦油氣反應(yīng)的活性位點[15, 16]，因此，對AC的炭結(jié)構(gòu)和γ-Al2O3的酸性進(jìn)行了表征。圖2為AC的拉曼光譜譜圖。參照文獻(xiàn)[17]中的方法將其分為10個高斯峰, 峰面積比可表示存在的無定形炭小芳香族體系（小于六個苯環(huán)）與芳族碳骨架結(jié)構(gòu)中大芳香族體系（不小于六個苯環(huán)）的比率。通過計算為1.42，通常無定形炭的小芳香族體系更容易產(chǎn)生炭結(jié)構(gòu)缺陷，說明AC上存在炭結(jié)構(gòu)缺陷位。圖3為γ-Al2O3的NH3-TPD譜圖。由圖3可以看出，曲線分別在100-

250和550-750 °C上出現(xiàn)兩個峰，分別是NH3在γ-Al2O3上的弱、強酸性位上的脫附[18]，說明γ-Al2O3同時存在弱酸性位和強酸性位。

表2 過濾介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)Table 2 Pore structure parameters of different filter media

圖2 AC 的拉曼光譜譜圖Figure 2 Raman spectrum of AC

圖3 γ-Al2O3 的 NH3-TPD 譜圖Figure 3 NH3-TPD profile of γ-Al2O3

2.2 過濾介質(zhì)對熱解產(chǎn)物及積炭分布的影響

圖4所示為過濾介質(zhì)對熱解產(chǎn)物及積炭分布的影響。從圖4(a)可以看出，CB、EP下熱解產(chǎn)物分布相近，AC、γ-Al2O3下熱解產(chǎn)物分布相近，而且AC、γ-Al2O3對熱解產(chǎn)物分布的影響更為顯著。與不加過濾介質(zhì)（Blank）相比，熱解焦油氣通過CB、EP后，焦油產(chǎn)率由14.01%降至12.46%、12.43%，熱解氣、熱解水、積炭產(chǎn)率增加。CB、EP接近化學(xué)惰性, 而且CB、EP比表面積和孔體積非常小，對焦油氣吸附作用很弱，較難參與焦油氣反應(yīng)。但是添加CB、EP后，焦油氣在通過時受到阻力，停留時間延長。停留時間的延長促進(jìn)了焦油氣的裂解和縮聚反應(yīng)，使部分焦油氣轉(zhuǎn)化為小分子氣體、熱解水和積炭[19]。熱解焦油氣通過AC、γ-Al2O3后，焦油產(chǎn)率顯著下降，對應(yīng)氣體、熱解水、積炭產(chǎn)率明顯增加。與不加過濾介質(zhì)相比，焦油產(chǎn)率由14.01%降至6.35%、4.84%。這主要是因為AC表面的炭結(jié)構(gòu)缺陷位，γ-Al2O3表面的酸性位對焦油氣具有催化裂解作用，而且AC、γ-Al2O3比表面積和孔體積較大, 有利于其對焦油氣的吸附。焦油氣通過時，大部分焦油氣吸附、分散在過濾介質(zhì)表面被催化發(fā)生裂解反應(yīng)，如脫烷基、羥基、羧基及開環(huán)等反應(yīng)[16, 20]，導(dǎo)致焦油產(chǎn)率顯著下降，氣體和熱解水產(chǎn)率明顯增加；而裂解反應(yīng)形成的自由基碎片不穩(wěn)定發(fā)生聚合反應(yīng)使得積炭量增加。結(jié)合 AC、γ-Al2O3孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)（表 2），進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)盡管AC的比表面積大約是γ-Al2O3的7倍，更容易吸附焦油氣在其表面發(fā)生反應(yīng)，但γ-Al2O3下焦油產(chǎn)率下降更為明顯。這一方面可能是由于γ-Al2O3上存在的強酸性位對焦油氣有強的裂解作用；另一方面，γ-Al2O3的平均孔徑較大，焦油氣分子容易通過擴散進(jìn)入γ-Al2O3孔道中，與其表面的酸性位接觸[16]。

從圖4(b)可以看出，與不加過濾介質(zhì)相比，添加CB、EP后管壁積炭量（Coke-D）增加，焦油積炭量（Coke-S）變化不大，同時過濾介質(zhì)上也存在一定量積炭（Coke-C）。Coke-D量增加，Coke-S量變化不大，可能是因為積炭反應(yīng)為自催化反應(yīng)，焦油中的積炭隨著焦油氣被及時帶出，而沉積在管壁和過濾介質(zhì)上的積炭容易催化焦油氣反應(yīng)生成新的積炭[21]。而 AC、γ-Al2O3作用下，Coke-D、Coke-S的量減小。與不加過濾介質(zhì)相比，Coke-S的量分別由0.26% 減小到0.11%、0.13%，減少了大約一半。同時注意到Coke-C的量較大，明顯大于Coke-D、Coke-S的量。AC、γ-Al2O3孔隙結(jié)構(gòu)豐富，焦油氣通過時大部分被吸附進(jìn)而在過濾介質(zhì)上發(fā)生反應(yīng)，使得Coke-C的量較大，Coke-D、Coke-S的量減小。Coke-C的量較大，也說明了焦油氣裂解后產(chǎn)生的自由基碎片在過濾介質(zhì)上發(fā)生了劇烈的縮聚

反應(yīng)。同時注意到AC上Coke-C的量明顯大于γ-Al2O3上Coke-C的量。這是因為AC的平均孔徑較小，焦油氣裂解產(chǎn)生的自由基不能及時從其孔道中擴散出去，大分子芳香烴自由基之間相互結(jié)合形成積炭。Li等[22]的研究也表明重質(zhì)芳香烴是積炭形成的前驅(qū)體。

圖4 不同過濾介質(zhì)下熱解產(chǎn)物（a）和積炭（b）分布Figure 4 Distribution of pyrolysis products (a) and cokes (b) under different filter media

2.3 過濾介質(zhì)對焦油組成的影響

不同過濾介質(zhì)下熱解焦油的餾分分布和產(chǎn)率如圖5所示。從圖5(a)可以看出，與不加過濾介質(zhì)相比，CB和EP下，焦油向重質(zhì)化轉(zhuǎn)化。瀝青含量分別從35% 增加到38%、41%，對應(yīng)輕質(zhì)焦油含量分別從65% 減小至62%、59%。這是因為受CB、EP的影響，焦油氣停留時間延長，焦油氣反應(yīng)加深，部分輕質(zhì)焦油裂解為氣體或縮聚為瀝青。結(jié)合圖5(b)，CB、EP下，輕質(zhì)焦油產(chǎn)率減小，說明部分輕質(zhì)焦油向氣體或瀝青轉(zhuǎn)化。而瀝青產(chǎn)率變化不大，這是因為雖然部分輕質(zhì)焦油縮聚為瀝青，但是部分瀝青發(fā)生縮聚轉(zhuǎn)化成了積炭，這也與圖4(a)所示，CB和EP下積炭量（Coke）增加結(jié)

果一致。Zhou等[14]的研究也表明停留時間延長，揮發(fā)分反應(yīng)加劇，輕質(zhì)焦油產(chǎn)率降低。而AC、γ-Al2O3作用下，焦油明顯呈現(xiàn)輕質(zhì)化。不加過濾介質(zhì)相比，瀝青含量分別從35%減小到25%、26%，對應(yīng)輕質(zhì)焦油含量分別從65% 增加至75%、74%，說明AC、γ-Al2O3可裂解焦油氣中的大分子瀝青向輕質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化。結(jié)合圖5(b)，AC、γ-Al2O3作用下瀝青產(chǎn)率明顯減少，說明瀝青向輕質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化。而輕質(zhì)焦油產(chǎn)率也在下降，是因為焦油氣通過AC、γ-Al2O3時，輕質(zhì)焦油和瀝青都有可能通過擴散進(jìn)入它們的孔道中，與它們表面的活性位點接觸被催化裂解，部分輕質(zhì)焦油可能被裂解轉(zhuǎn)化成了氣體。

圖5 不同過濾介質(zhì)下焦油餾分分布（a）和產(chǎn)率（b）Figure 5 Distribution (a) and yields (b) of tar fraction under different filter media

不同過濾介質(zhì)下焦油化學(xué)組成如圖6(a)所示。與不加過濾介質(zhì)相比，CB、EP作用下焦油中各化學(xué)組分的含量變化不明顯。這可能是因為焦油氣的熱反應(yīng)如裂解和縮聚反應(yīng)為復(fù)雜的自由基反應(yīng)[12]，CB、EP下焦油氣中各化學(xué)組分都參與了反應(yīng)。而AC、γ-Al2O3作用下焦油中各化學(xué)組分的含量發(fā)生了明顯的變化，含氧化合物和含氮、硫雜環(huán)化合物的含量顯著下降，芳香烴的含量明顯增加。含氧化合物和含氮、硫雜環(huán)化合物中的碳氧、碳硫、碳氮鍵為極性鍵，容易被AC、γ-Al2O3上的活性位點吸附、激活，發(fā)生裂解反應(yīng)轉(zhuǎn)化為芳香烴。而且與AC相比，γ-Al2O3作用下這些化合物含量變化更明顯，也說明γ-Al2O3裂解作用強于AC。進(jìn)一步對焦油中芳香烴的化學(xué)組成進(jìn)行了

分析，如圖6(b)所示。與不加過濾介質(zhì)相比，AC、γ-Al2O3下，苯類、萘類、蒽類含量增加，多環(huán)芳烴類含量降低。說明AC、γ-Al2O3促進(jìn)了多環(huán)芳烴化合物發(fā)生裂解向低環(huán)芳烴化合物轉(zhuǎn)化。這是因為較大環(huán)的芳香環(huán)很可能是復(fù)雜的三維分子結(jié)構(gòu)，與AC、γ-Al2O3的接觸點更多；此外由于立體位阻效應(yīng)，大芳烴的平均鍵能較低，更容易發(fā)生反應(yīng)[17]。

圖6 不同過濾介質(zhì)下焦油（a）及其芳香烴（b）化學(xué)組成Figure 6 Chemical compositions of tar (a) and its aromatics (b) under different filter media

2.4 過濾介質(zhì)對熱解氣組成的影響

圖7比較了不同過濾介質(zhì)下熱解氣產(chǎn)率。與不加過濾介質(zhì)相比，CB和EP下CH4和H2產(chǎn)率略有增加。CH4產(chǎn)率分別由10.54 mL/g升高到11.87、13.40 mL/g，H2產(chǎn)率分別由 1.93 mL/g 升高到 2.19、2.58 mL/g。CH4主要通過脂肪烴、芳香族側(cè)鏈的裂解和含有甲基、甲氧基官能團化合物的裂解產(chǎn)生[23]；H2則主要來源于脂肪烴的裂解和芳香烴的縮合或聚合反應(yīng)[24, 25]。這也說明CB、EP促進(jìn)了焦油氣的裂解和縮聚反應(yīng)。AC、γ-Al2O3下CH4、H2產(chǎn)率顯著增加。

圖7 不同過濾介質(zhì)下熱解氣產(chǎn)率Figure 7 Yields of pyrolysis gases under different filter media

氣相焦油被AC、γ-Al2O3催化裂解，伴隨H2和CH4的生成，同時裂解生成的大分子自由碎片縮聚也會產(chǎn)生 H2。此外，AC、γ-Al2O3下 CO2產(chǎn)率也明顯增加。焦油氣中含氧化合物的裂解會生成這與圖中 6(a)中 AC、γ-Al2O3作用下焦油中含氧化合物含量明顯下降相一致。

綜合分析，過濾介質(zhì)對焦油氣的反應(yīng)具有顯著的影響，導(dǎo)致熱解產(chǎn)物的分布、組成及積炭行為發(fā)生變化。特別是焦油產(chǎn)率和品質(zhì)（如瀝青含量、積炭量、含氧化合物及含氮、硫雜環(huán)化合物含量）的變化，將會影響熱解工藝的經(jīng)濟性和焦油的后續(xù)加工。CB、EP接近化學(xué)惰性而且比表面積和孔體積非常小，較難參與焦油氣反應(yīng)。但焦油氣通過時受到阻力，停留時間延長，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分裂解和縮聚反應(yīng)加劇。焦油產(chǎn)率降低、瀝青含量增加，不利于熱解工藝經(jīng)濟性及焦油加工。AC、γ-Al2O3具有催化裂解活性而且孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，可明顯降低焦油瀝青及含氧化合物和含氮、硫雜環(huán)化合物含量。同時大部分焦油氣在過濾介質(zhì)上發(fā)生反應(yīng)，使焦油積炭量減少。焦油瀝青含量、含氧化合物和含氮、硫雜環(huán)化合物含量及積炭量的減少，有助于減輕焦油加工難度。但AC、γ-Al2O3催化裂解活性較強，焦油產(chǎn)率大幅下降，將會減弱熱解工藝的經(jīng)濟性。因此，開發(fā)活性適中的顆粒床過濾介質(zhì)，在保證焦油產(chǎn)率的前提下，實現(xiàn)焦油氣除塵輕質(zhì)化一體化具有重要意義。

3 結(jié) 論

過濾介質(zhì)對煤熱解過程中焦油氣的反應(yīng)性具有一定的影響，并最終導(dǎo)致其熱解產(chǎn)物的分布、組成及積炭行為差異。CB、EP相對惰性，主要延長焦油氣停留時間，使焦油氣裂解和縮聚反應(yīng)加劇，導(dǎo)致焦油產(chǎn)率減小，熱解氣、熱解水及積炭產(chǎn)率增加。焦油氣的縮聚使得焦油瀝青含量升高，但焦油積炭量和化學(xué)組成沒有明顯變化。AC、γ-Al2O3催化裂解活性較強，可明顯降低焦油瀝青含量，但焦油產(chǎn)率也會顯著減小，同時引起熱解氣、熱解水及積炭產(chǎn)率增加。添加AC、γ-Al2O3后，大部分焦油氣在過濾介質(zhì)上發(fā)生反應(yīng)，使焦油積炭量減少。同時，焦油氣中部分含氧化合物和含氮、硫雜環(huán)化合物被AC、γ-Al2O3裂解轉(zhuǎn)化為芳香烴。相對惰性的CB、EP使焦油產(chǎn)率減少、瀝青含量增加，不利于熱解工藝經(jīng)濟性和焦油加工；具有較強催化裂解活性的AC、γ-Al2O3可明顯減少焦油瀝青含量、含氧化合物和含氮、硫雜環(huán)化合物含量及積炭量，有利于焦油加工，但焦油產(chǎn)率顯著下降，將會減弱熱解工藝經(jīng)濟性。開發(fā)活性適中的顆粒床過濾介質(zhì)，對實現(xiàn)焦油氣除塵輕質(zhì)化一體化具有現(xiàn)實意義。