低阶煤低温热解过程中挥发分的析出行为研究

低阶煤低温热解过程中挥发分的析出行为研究以锡林浩特煤(XL)和红柳林煤(HL)为原料,采用固定床热解装置,在N2气氛下对低阶煤低温热解特性进行了研究,发现煤热解焦油的产率随着热解终温的升高先增大后减小,XL热解焦油在热解终温为500℃时达到最大,为8.41%。HL热解焦油在热解终温为600℃时达到最大,为10.95%。压力的升高会抑制煤中挥发分的析出,使焦油产率减小,半焦和气体的产率增大,且随着热解终温的升高,压力对挥发分析出的阻碍作用有所减小。

以HL为原料,采用高压反应釜和固定床热解装置,通过热溶处理的方法考察了小分子化合物在煤低温热解中的作用。结果表明,随着热溶温度从260℃增加至340℃,热溶残渣热解过程中析出物质的含量从21.38%显著降低至10.49%,远低于原煤热解的挥发分析出量(28.02%),液相产物的含量从12.01%降低至3.72%,气相产物的含量稍有降低。340℃热溶处理后的HL热解比原煤热解的液体产率低近5%,半焦产率高近6%。

这是因为热溶脱除了煤中的部分小分子化合物,而这部分小分子物质可在煤热解过程中向煤提供自由基,促进煤的热解。以红柳林煤、石墨粉(C)、沥青烯(AS)和前沥青烯(PA)为原料,通过对这几种原料的混配,采用热重分析仪,对AS和PA 的热解析出行为进行了研究。结果表明,HL对AS热解析出行为的影响主要表现为夹带作用,即HL热解析出的挥发分与AS中的分子量较小的有机物互相夹带析出。

HL对PA的热解析出行为的影响,除夹带作用外,部分PA可能会通过与煤中的挥发分发生化学反应析出。综上所述,煤热解过程中沥青质的析出过程复杂,部分分子量较小的沥青质通过蒸发析出,部分未达到沸点的重质沥青质通过热解

煤气的夹带作用析出,此外,部分沥青质可通过与煤中其他有机物发生化学反应而析出。