煤田地质与勘探

作者：俞尊义, 郭伟, 杨盼曦, 高琨, 杨甫, 马丽, 王晶, 李红强, 杨伯伦, 吴志强,

关键词：富油煤, 气体热载体类型, 升温类型, 热解提油, 响应面法,

目的富油煤是集煤、油、气属性于一体的特殊煤炭资源，富含带有脂肪结构的侧链和桥键等富氢结构，在热解过程中易裂解生成焦油和煤气，是实现煤热转化制油气的理想原材料。目前关于富油煤热解提油相关研究尚处于起步阶段，探究热载体类型、升温类型、热解温度等工艺条件对热解过程的影响，对于优化富油煤热解制油气工艺具有重大意义。方法以陕北神木富油煤为研究对象探究其在CO2、N2等不同气体热载体条件下热解的油气产出特性，并利用响应面分析法建立富油煤热解所得焦油产率和轻质焦油产率受关键因素影响的回归模型，探究升温类型、气体热载体类型、热解温度三因素交互作用对二者的影响以及焦油产率和轻质焦油产率最大时的最优反应条件。结果和结论结果显示：慢速热解过程中，焦油产率在N2气氛下随温度升高呈先升后降趋势，在550 ℃时最高为10.50%；轻质焦油产率不断增加，在600 ℃时达到60.67%。相比N2气氛，CO2气氛下，焦油产率和气体产率均有所升高，轻质焦油产率进一步提高，最高达63.67%，焦油中芳香烃和含氧化合物含量也有所升高。相比于慢速热解，富油煤在两种气体热载体条件下快速热解所得焦油产率均有所升高，600 ℃时CO2气氛下最高(11.71%)，焦油中酚油、蒽油等含量增加，轻质焦油产率下降，焦油中酚类、脂肪烃、含氧化合物含量有所增加，热解气中H2和CH4浓度有所降低。基于响应面分析得到三因素对焦油产率和轻质焦油产率影响的显著性顺序均为：热解温度>气体热载体类型>升温类型。以最大焦油产率和最大轻质焦油产率为目标，利用回归模型优化得到最优热解工艺分别为：快速热解、CO2气氛、595 ℃和慢速热解、CO2气氛、558 ℃，最优预测值分别为11.72%和60.75%。经过实验验证确定最优条件下的焦油产率和轻质焦油产率分别为：11.94%和60.67%，优化结果与实验验证结果基本一致。

来源：2024年第7期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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