煤紅外快速熱解過程中床層對二次反應的影響

馬金鳳，曾璽，王芳，康國俊，武榮成，許光文，3

（1 中國礦業(yè)大學化學化工學院，江蘇省煤基CO2捕集與地質(zhì)儲存重點實驗室，江蘇徐州221116； 2 中國科學院過程工程研究所多相復雜系統(tǒng)國家重點實驗室，北京100190； 3 沈陽化工大學資源化工與材料教育部重點實驗室，遼寧沈陽110142）

引 言

我國低階煤資源儲量大、分布集中、富含揮發(fā)分，適合提取油氣資源。以燃燒為主的低階煤轉(zhuǎn)化方式未能有效利用煤中寶貴的碳氫資源[1-4]。熱解技術(shù)是實現(xiàn)低階煤多聯(lián)產(chǎn)、提取化學品的重要途徑，具有操作條件溫和、成本低、效率高等優(yōu)勢，但目前尚無成熟的低階碎煤熱解技術(shù)[5-8]。

研究表明，煤熱解過程可分為兩步：(1)初級反應，煤中大分子裂解，生成大量的自由基；(2)二級反應，半焦和揮發(fā)分的相互作用及揮發(fā)分在自由基作用下裂解和縮聚[9-10]。初級反應決定揮發(fā)分的總釋放量，二次反應進一步影響熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率和化學組成[11-12]。在常見的熱解爐尤其是固定床反應器中，高溫狀態(tài)下釋放的揮發(fā)分依次通過料層和多孔分布板后排出反應器，料層和臨近的上一料層釋放的揮發(fā)分之間存在強相互作用，初級反應生成的焦油組分裂解為輕質(zhì)焦油組分、小分子不凝性氣體和重質(zhì)焦油組分，使得收集的焦油重質(zhì)組分較多，品質(zhì)較差，上述過程可簡化為圖1所示。理論上，煤熱解過程中焦油產(chǎn)率隨溫度升高持續(xù)提高；實際上，因半焦和揮發(fā)分的相互作用使得焦油產(chǎn)率(在500～800℃的中低溫條件下)存在先增加后降低的變化趨勢[13-14]。因此，研究煤熱解過程中二次反應及其在最小化抑制條件下的煤熱解初級反應特性具有重要意義。

在煤熱解行為的眾多影響因素中，升溫速率對初級反應的作用明顯，能顯著提高揮發(fā)分產(chǎn)率[10]。常見的快速熱解方法有金屬網(wǎng)格熱解[15]、居里點反應器、Py-GC-MS 聯(lián)用熱解儀等[16-19]。為獲得高升溫速率，上述方法盡可能采用微量樣品(幾個到幾十個毫克)，在油氣分離、焦油收集及定量分析方面仍存在局限性?；诖耍狙芯繄F隊提出了紅外快速熱解，并開展了大量前期研究。例如，Xu 等[20]利用紅外加熱爐考察大加料量條件下(3～5 g)煤的熱解特性，實現(xiàn)焦油收率為理論值(格金分析)的1.34 倍，充分驗證紅外加熱的可行性和優(yōu)勢。

圖1 常見的煤熱解過程及床層和揮發(fā)分的相互作用Fig.1 Common pyrolysis process and interaction between volatiles and char bed

煤熱解過程中揮發(fā)分的二次反應與反應器內(nèi)壓力、料層厚度、粒徑分布和停留時間等因素密切相關(guān)[21-22]。在現(xiàn)有大加料量(g 級)的煤熱解機理中，自然堆積狀的煤顆粒(煤層厚度往往為厘米級)熱解過程可微分化為釋放的揮發(fā)分和臨近微薄煤層之間的相互作用。因此，研究紅外快速升溫和微薄(mm 級)煤層厚度下煤顆粒的熱解行為及揮發(fā)分的二次反應，對正確認識熱解機理和研發(fā)熱解工藝具有重要價值。

基于此，本研究利用紅外加熱裝置，通過壓片法盡可能降低煤層的厚度，期待實現(xiàn)微薄煤層的快速熱解和揮發(fā)分二次反應的最小化；并與傳統(tǒng)的煤顆粒自然堆積熱解進行比較，系統(tǒng)分析兩者在產(chǎn)物分布規(guī)律、氣體組成、焦油產(chǎn)率和品質(zhì)等方面的差異，進一步認識煤熱解過程中半焦和揮發(fā)分的相互作用機制。

1 實驗

1.1 實驗原料

實驗采用山西大同煤，煤樣經(jīng)機械破碎和篩分，選取粒徑為0.1～0.2 mm 的顆粒樣品，并放置真空干燥箱中(110℃)烘干處理12 h 備用。煤樣的工業(yè)分析、元素分析和格金分析見表1。實驗前，利用壓片機(30 MPa)將煤樣壓制成直徑33 mm、厚度不同的微薄樣品。

表1 實驗用煤的工業(yè)分析、元素分析和格金分析Table 1 Result of proximate，ultimate and G-K analyses of Datong coal

1.2 實驗方法與裝置

實驗用紅外快速熱解裝置如圖2 所示，主要由供氣系統(tǒng)、紅外加熱爐、石英管固定床反應器、焦油-熱解氣分離和收集系統(tǒng)等組成。紅外加熱爐采用紅外光輻射加熱方式，功率為16 kW，升溫速率為660℃/min 以上，具有升溫速率快、輻射加熱穿透力強等特點。反應器整體高度約500 mm，石英分布板以上的主反應區(qū)為長方體結(jié)構(gòu)，長、寬和高分別為35、12 和200 mm。實驗氣氛為高純氮氣，流量為200 ml/min，由質(zhì)量流量計精確控制。

實驗前，將壓制成型的微薄煤片(單片或雙片)豎直放置在反應區(qū)，并通入載氣吹掃反應器。啟動紅外加熱裝置，升溫到指定溫度(600～1000℃)并停留5 min 后結(jié)束加熱。采用裝有液氮的U 型管對焦油和熱解水進行冷凝收集，并通過裝有丙酮的低溫洗瓶進一步深度分離，生成的全部熱解氣利用氣袋進行收集。此外，為考察煤層厚度的影響，在紅外熱解裝置中考察了與壓片法等質(zhì)量(3 g)、自然堆積狀態(tài)下的煤顆粒熱解行為，實驗條件和收集方法均保持一致。詳細的實驗條件見表2。為減小實驗誤差，每組實驗重復兩次，實驗結(jié)果采用平均值。

圖2 煤紅外快速熱解實驗裝置流程圖Fig.2 Schematics of adopted IR heating system for coal pyrolysis

1.3 產(chǎn)物分析與表征

實驗用煤的熱失重行為分析在熱重分析儀(HITACHI TG/DTA7300)上進行，氣氛為高純氮氣，氣體流量100 ml/min，以5℃/min 的加熱速率升溫到1000℃。紅外熱解實驗中，熱解冷卻液中的水分利用卡爾費休測水儀(淄博庫分化玻儀器有限公司，KLS701)進行測定。水分測定后，冷卻液經(jīng)無水硫酸鎂脫水、過濾除塵處理后，在恒溫(25℃)減壓真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中脫除丙酮，并經(jīng)真空低溫干燥處理后獲得焦油樣品。收集到的焦油樣品利用高溫氣相色譜(Agilent 7890B)的模擬蒸餾法(ASTM D2887-01)進行餾分分析，根據(jù)沸點的差異，將其分為輕油(＜170℃)、酚 油(170～210℃)、萘 油(210～230℃)、洗 油(230～300℃)、蒽油(300～360℃)和瀝青(＞360℃)[23]；焦油的化學組成通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS日本島津Shimadzu QP 2010 Ultra)進行分析；焦油中官能團的演變通過傅里葉紅外光譜儀(德國BRUKER TENSOR 27)進行測定；熱解過程中生成的氣體組分(H2, N2, CH4, CO, CO2, C2H4, C2H6, C3H6和C3H8)利用三通道微型氣相色譜(Agilent 3000A)進行檢測，并通過內(nèi)標法(氮氣為示蹤劑)定量熱解產(chǎn)生的總氣體量和各個組分的氣體量。

表2 熱解實驗條件匯總Table 2 Detailed experiment conditions in this study

熱解過程中，熱解氣、焦油、半焦和熱解水的質(zhì)量產(chǎn)率分別通過式(1)～式(4)進行計算；熱解氣的體積產(chǎn)率通過式(5)進行計算；紅外快速熱解實驗中焦油產(chǎn)率與理論焦油收率的(格金分析)的比值通過式(6)進行計算。

式中，Mgas、Mchar、Mtar、Mwater和Mcoal分別為熱解氣、半焦、焦油、熱解水和煤樣(空干基)的質(zhì)量，g；Vi(i為熱解氣組分：H2, CH4, CO, CO2, C2Hx和C3Hx) 為氣體組分的體積，ml；YTar-IR表示紅外快速熱解焦油產(chǎn)率,%；YTar-GK表示理論(格金分析)焦油產(chǎn)率,%。

2 結(jié)果與討論

2.1 煤樣熱失重行為分析

圖3 大同煤熱重分析Fig.3 Thermogravimetric analysis of adopted Datong coal

圖3 展示了大同煤在熱失重過程中TG 和DTG的變化趨勢。根據(jù)DTG 曲線的變化趨勢，可以將煤熱解過程分為三個階段，即低溫段(＜200℃)、中溫段(200～600℃)和高溫段(600～1000℃)。低溫段，煤中殘余的水分進一步釋放；中溫段，煤中有機質(zhì)發(fā)生復雜的解聚和分解反應，釋放出大量的揮發(fā)分，煤樣熱解過程大部分已經(jīng)完成[24]；高溫階段(＞600℃)，主要發(fā)生半焦縮聚反應，煤樣體積收縮，表面出現(xiàn)裂紋，內(nèi)部晶相結(jié)構(gòu)排列有序化，伴隨著緩慢的失重過程，還有極少量揮發(fā)分析出，此時氣體組分析出以H2為主[25-26]。上述分析表明，溫度高于600℃時，大部分揮發(fā)分已經(jīng)析出，因此在紅外快速熱解實驗中熱解終溫的選擇應該高于600℃。

2.2 煤層厚度對熱解產(chǎn)物分布的影響

2.2.1 常見堆積狀態(tài)下煤熱解產(chǎn)物分布 圖4展示了不同溫度條件、煤自然堆積狀態(tài)下的紅外快速熱解行為和產(chǎn)物分布。隨熱解溫度的提高，熱解氣產(chǎn)率從2.63%逐漸上升到10.32%，半焦產(chǎn)率從80.01%不斷下降到73.08%，焦油產(chǎn)率從8.23% 下降到7.78%，而熱解水的產(chǎn)率變化不大。實驗也發(fā)現(xiàn)，在溫度范圍為700～900℃時，半焦、焦油、熱解氣和熱解水的產(chǎn)率出現(xiàn)平緩段，變化較小。而當溫度高于900℃時，熱解產(chǎn)物的產(chǎn)率變化明顯。隨溫度的升高，煤中大分子結(jié)構(gòu)被迅速破壞，揮發(fā)分快速釋放，并在床層中發(fā)生二次裂解反應，導致焦油產(chǎn)率不斷下降，在溫度高于900℃時尤其明顯[27]。對氣體組分進行分析發(fā)現(xiàn)，溫度升高對H2和CO 影響非常明顯，兩者產(chǎn)率持續(xù)增加；而CH4、CO2、C2Hx和C3Hx在溫度高于700℃時，逐漸趨于穩(wěn)定。高溫下，煤焦油發(fā)生裂解，生成不凝性小分子氣體產(chǎn)物，尤其是H2和CO。

圖4 煤堆積狀態(tài)下溫度對產(chǎn)物分布和氣體組成的影響Fig.4 Effect of temperature on product yield and gas composition for stacking pyrolysis of coal particles

圖5 等質(zhì)量壓片狀態(tài)下溫度對產(chǎn)物分布和氣體組成的影響Fig.5 Effect of temperature on product yield and gas composition for pyrolysis of tableting coal layer

2.2.2 等質(zhì)量煤壓片熱解產(chǎn)物分布 圖5考察了與自然堆積狀態(tài)等質(zhì)量(3 g)的煤壓制薄片樣品在不同熱解溫度下的產(chǎn)物分布和氣體組成。壓片后，煤層厚度從13 mm(自然堆積)變?yōu)? mm(壓片)。與煤顆粒自然堆積狀態(tài)不同，壓片后，隨熱解溫度的升高，煤焦油產(chǎn)率呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢,并在800℃時達到最大值。這說明在溫度低于800℃時，焦油持續(xù)釋放，床層內(nèi)的二次反應較弱；當溫度高于800℃時，焦油來不及完全從煤層中釋放出來，就發(fā)生了二次反應。此外，在700～900℃溫度范圍內(nèi)，熱解氣產(chǎn)率持續(xù)增加，半焦產(chǎn)率持續(xù)降低，并無變化平穩(wěn)段。這一方面是由于半焦繼續(xù)脫揮發(fā)分導致熱解氣增加，另一方面則是由于焦油二次裂解繼續(xù)生成熱解氣，焦油中大分子支鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生脫氫、脫甲烷化反應，使熱解氣產(chǎn)率迅速增加[28-29]。對熱解氣產(chǎn)率分析發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，H2和CO 變化明顯，而CO2、CH4、C2Hx和C3Hx無明顯變化。針對H2和CO 的產(chǎn)率，對比煤自然堆積狀態(tài)下的熱解行為發(fā)現(xiàn)，溫度低于900℃時，兩者無明顯差距；當溫度高于900℃時，煤壓片后的產(chǎn)率較低，說明煤薄片內(nèi)釋放的焦油在不經(jīng)過較高堆積狀態(tài)煤顆粒時，可以快速無阻礙地離開高溫區(qū)，一定程度上減少了二次反應。實驗結(jié)果也說明，現(xiàn)有3 mm厚度的煤薄片實驗中仍存在二次反應，因此很有必要優(yōu)化煤薄片的厚度。

2.2.3 煤壓片厚度對熱解產(chǎn)物分布的影響 圖6進一步考察了溫度對同質(zhì)量(3 g)不同煤壓片厚度的影響。實驗采用兩個厚度為1.5 mm 的微薄煤層，垂直氣體分布板放置，兩個壓片之間不接觸，彼此之間在豎直方向上平行，間隔4 mm。實驗結(jié)果顯示，當煤薄片厚度從3 mm 降低為1.5 mm 時，同等溫度下，焦油收率普遍提高，在600～900℃范圍內(nèi)，焦油產(chǎn)率維持在9%左右。這是因為高升溫速率下，煤層厚度變薄，揮發(fā)分迅速釋放，床層對二次反應的影響可以忽略。實驗也發(fā)現(xiàn)，當熱解溫度升高到1000℃時，半焦產(chǎn)率變化不大，焦油產(chǎn)率開始下降，而氣體產(chǎn)率持續(xù)增加。說明高溫下，焦油熱裂解作用變強，同時由于熱解后半焦具有吸附能力，彼此鄰近的半焦對揮發(fā)分具有一定程度的重整作用，因此焦油產(chǎn)率開始降低[30-31]。分析氣體組分發(fā)現(xiàn)，隨著熱解溫度升高，有效氣體組分H2和CO持續(xù)增加。

圖6 同等質(zhì)量下煤層厚度對熱解產(chǎn)物產(chǎn)率及氣體組分的影響Fig.6 Effect of thickness on product yield and gas composition for pyrolysis of tableting coal layer

圖7 單個壓片煤層熱解過程中產(chǎn)率分布和氣體組成Fig.7 Product yield and gas composition of single tableting coal layer pyrolysis at different pyrolysis temperature

2.2.4 煤壓片快速熱解二次反應最小化抑制 為進一步降低煤層對熱解過程的影響，圖7 考察了單個微薄煤層快速熱解下的產(chǎn)物分布，實驗過程中煤片厚度為1.5 mm。隨熱解溫度的升高，半焦產(chǎn)率從73.53%持續(xù)下降到70.45%；而焦油和熱解氣產(chǎn)率持續(xù)增加，分別從8.86%增加到9.96%和6.77%增加到10.88%。壓片厚度減小，有利于揮發(fā)分釋放，同時由于采用單層壓片，有效降低了揮發(fā)分和鄰近半焦間的相互影響，對比氣體組成分布，H2、CH4和CO較前三組實驗有所降低，說明壓片厚度減小，有利于揮發(fā)分釋放，減少了焦油的二次反應，同時避免了揮發(fā)分之間的相互影響，有效地提高了熱解反應的油氣產(chǎn)率。

2.2.5 煤熱解過程焦油產(chǎn)率對比 圖8對比了上述實驗在熱解溫度為1000℃時的焦油產(chǎn)率變化及與理論產(chǎn)率(格金分析)的比值。與3 g 堆積狀態(tài)下的煤熱解實驗相比，等質(zhì)量壓片煤樣(3 mm 厚度)熱解的焦油產(chǎn)率明顯提高，與格金分析的比值從1.16 增長到1.29，更有利于焦油的產(chǎn)生。采用壓片煤樣有效避免了傳統(tǒng)堆積方式熱解時產(chǎn)生的焦油不容易釋放、在堆積層中滯留等問題，從而使薄煤層熱解過程中揮發(fā)分從高溫煤層中快速離開，進入收集系統(tǒng)，有效降低焦油的二次裂解，提高了焦油產(chǎn)率。與單個3 mm 微薄煤層的熱解相比，采用兩個1.5 mm 厚度的微薄煤層進行熱解也有助于焦油產(chǎn)率的小幅增加。原則上煤壓片變薄會更有利于焦油釋放，而焦油產(chǎn)率增幅不大很可能主要是由于釋放的揮發(fā)分與鄰近半焦層的相互作用導致[32]。

當采用單個1.5 mm 的微薄煤層進行快速熱解時，焦油產(chǎn)率大幅增加，達到9.96%，約為格金分析的1.5 倍。實驗結(jié)果充分證明了采用微薄煤層紅外快速熱解，即使在1000℃高溫狀態(tài)仍然能夠持續(xù)提高油收率的事實，解決了常見快速熱解在高溫時由于嚴重的二次反應而導致油收率下降的問題。

圖8 1000℃高溫下各熱解實驗的焦油產(chǎn)率及與理論產(chǎn)量的比值Fig.8 Tar yield and ratio between experiment and theory yield at 1000℃for different experiments

2.3 熱解焦油的表征與分析

2.3.1 焦油模擬蒸餾分析 圖9展示了熱解溫度為1000℃時煤樣堆積與壓片煤層紅外快速熱解生成焦油的餾分演變。隨著床層厚度和反應器內(nèi)壓片數(shù)量的減少，焦油的餾分曲線逐漸向左偏移，餾程不斷降低。對各焦油樣品的餾分進行分析發(fā)現(xiàn)，煤樣自然堆積狀態(tài)下制備的焦油以重質(zhì)瀝青(＞360℃)為主，其含量超過82%；而輕油(＜170℃)含量很少，低于5%。這說明高溫狀態(tài)下，煤層高度和溫度對焦油的二次反應影響非常嚴重。當采用壓片法將煤層厚度降低為3 mm 時，焦油組分仍然以瀝青質(zhì)為主，但含量明顯降低，約為64.24%，而酚油(170～210℃)、洗油(230～300℃)和蒽油(300～360℃)含量明顯增加，說明高溫狀態(tài)下二次反應受到抑制。當煤壓片厚度繼續(xù)降低為1.5 mm、采用雙壓片煤層時，焦油中重質(zhì)瀝青(＞360℃)的含量大幅降低為約40.35%，而洗油(230～300℃)和蒽油(300～360℃)含量急劇增加。當采用單個1.5 mm 煤層壓片實驗時，煤焦油中重質(zhì)瀝青(＞360℃)的含量僅僅為29.84%，而輕油(＜170℃）和酚油(170～210℃)的含量大幅增加。對比煤樣自然堆積狀態(tài)和壓片狀態(tài)下的焦油餾分證實，壓片后熱解過程的揮發(fā)分二次裂解受到明顯抑制；當不斷降低壓片厚度后，二次反應的影響不斷減弱，即使在高溫狀態(tài)下，也能有效增加焦油中的輕質(zhì)組分含量，減少重質(zhì)組分含量，進而改善焦油品質(zhì)。對比反應器內(nèi)放置單片和雙片的煤壓片熱解實驗，進一步驗證了鄰近料層對揮發(fā)分的二次裂解影響。

2.3.2 焦油GC-MS 表征分析 為進一步分析焦油組成，圖10展示了圖9中對應焦油樣品的GC-MS測試結(jié)果。在熱解溫度為1000℃時，隨著床層厚度和反應器內(nèi)放置煤壓片數(shù)量的減少，檢測焦油化合物的峰數(shù)量及其對應強度不斷增加，說明在300℃以下的焦油組分不斷增加，含量不斷提高[33]。當煤樣處于堆積狀態(tài)時，焦油樣品中低沸點芳烴類化合物很少，以環(huán)己酮、2-甲基萘、2-萘酚、3-甲基-5 乙基苯酚為主；當將等質(zhì)量煤進行壓片處理后，焦油中的甲苯、苯酚、2,4-二甲基苯酚、3,5-二甲基苯酚等含量明顯增加；繼續(xù)降低煤壓片厚度、維持同等加料量(放置2 個壓片)時，焦油的組分進一步增加，如3-甲基苯酚、萘、1-甲基萘等；當反應器內(nèi)放置單個微薄煤層后(1.5 mm)，焦油中的甲苯、苯酚、2-甲基萘、1-甲基萘、萘、2-萘酚、菲、3-甲基-5-乙基苯酚等含量進一步增加。這與模擬蒸餾的焦油分析結(jié)果非常吻合，即使在1000℃高溫下，仍能抑制二次反應，增加焦油中輕質(zhì)組分的含量和種類，有效避免因發(fā)生二次反應造成焦油重質(zhì)組分含量高的難題。

圖9 1000℃高溫下各實驗制備焦油的模擬蒸餾分析Fig.9 Comparison of distilling fractions in tar from pyrolysis experiments at 1000℃

圖10 1000℃時各焦油樣品的GC-MS分析Fig.10 GC-MS analysis of tar samples prepared at 1000℃

與等質(zhì)量的自然堆積煤樣熱解收集到的焦油(曲線a)相比，煤樣壓縮熱解后(曲線b)，焦油中各官能團的吸收明顯增強，尤其是1、3、4、5、6、7 號峰對應的官能團，充分說明煤樣厚度降低后高溫熱解獲得焦油中組分更加豐富，二次反應受到抑制；隨著煤壓片厚度的降低[但維持樣品質(zhì)量不變(曲線c)]，焦油紅外譜圖中1、2、3 號峰對應的強度明顯增加；采用單個壓片煤層后(曲線d)，各個峰強度進一步增強，表明芳香烴及含氧官能團含量明顯增加。上述分析結(jié)果進一步說明，床層厚度對高溫條件下煤熱解過程的影響。

3 結(jié) 論

圖11 1000℃下各實驗制備焦油的FTIR分析Fig.11 FTIR analysis of tar samples from pyrolysis experiment at 1000℃

本文利用紅外快速加熱裝置考察了不同溫度條件下，堆積方式、煤層厚度對其熱解過程的影響。為降低熱解過程中揮發(fā)分二次裂解的影響，采用壓片法對煤樣進行處理，并與常用自然堆積方式進行系統(tǒng)比較。綜合分析熱解產(chǎn)物分布及焦油特性，結(jié)論如下。

(1)與堆積狀態(tài)的煤樣熱解對比，等質(zhì)量壓片煤樣熱解產(chǎn)物的分布規(guī)律呈現(xiàn)明顯差異。隨溫度升高，焦油產(chǎn)量并非持續(xù)下降，而是呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，并在800℃時達到最大值(8.9%)，且同等溫度條件下焦油產(chǎn)量明顯增加；繼續(xù)降低煤層厚度到1.5 mm 時(單個薄煤壓片)，煤熱解的焦油產(chǎn)率和氣體組分呈現(xiàn)隨溫度升高同步上升的趨勢，焦油產(chǎn)率在1000℃達到最大值9.96%，為格金分析的約1.5倍；對比采用同等厚度(1.5 mm)、反應器內(nèi)雙煤壓片的熱解特性進一步揭示相鄰煤層對揮發(fā)分的二次裂解。

(2) 對熱解溫度為1000℃時的焦油樣品分析發(fā)現(xiàn)，自然堆積狀態(tài)下煤樣熱解獲得焦油以重質(zhì)瀝青為主，采用壓片法將料層控制在1.5 mm 厚度時，焦油中輕油和酚油含量急劇增加，而瀝青組分從82.68%降低到29.84%，說明高溫狀態(tài)下，煤層對揮發(fā)分具有二次裂解作用。對焦油進行GC-MS 和FTIR 分析發(fā)現(xiàn)，隨著煤層厚度和煤壓片個數(shù)的減少，焦油中芳香烴的種類和含量具有明顯的改善，焦油中芳香烴及含氧官能團都有明顯增加。

(3)上述結(jié)果驗證了二次反應抑制狀態(tài)下焦油產(chǎn)率和熱解氣隨溫度升高而同步上升，揭示了煤熱解過程中初級反應的產(chǎn)物分布規(guī)律。