论文部分内容阅读
催化热解是煤洁净转化技术的重要方式之一,催化剂可以提高煤解过程中的热失重,降低二次热解反应阶段的表观活化能,影响热解产物中主要挥发分的组成与分布,实现煤炭资源的高效利用。本文以ZSM-22作为载体,引入过渡金属Co、Mo,利用离子交换法制备CoOx/ZSM-22、MOOx/ZSM-22以及CoOx-MoOx/ZSM-22催化剂,并运用BET、XRD、TEM以及NH3-TPD等手段对催化剂进行结构表征,利用TG-FTIR联用技术和固定床反应器考察了催化剂、热解气氛对榆林煤(正文简写为YL煤)热解特性和气态产物分布规律的影响。(1)TG-DTG结果揭示YL煤热解主要分为三个阶段,第二阶段(350-650℃)是煤热解的主要阶段。CoOx/ZSM-22、MoOx/ZSM-22和Coox-MoOx/ZSM-22催化剂均能有效促进煤的热解。(2)原位FTIR分析发现YL煤热解产物主要有H2O、CO2、CO、CH4、轻质芳烃化合物、脂肪烃类等物质,整个热解阶段均有H20和C02存在,并且C02呈双峰。CoOx/ZSM-22、MoOx/ZSM-22和COOx-MoOx/ZSM-22催化剂均能抑制C02的产生；CoOx/ZSM-22和MoOx/ZSM-22催化剂均能促进H20和轻质芳烃化合物的产生而CoOx-MoOx/ZSM-22催化剂对促进CH4和脂肪烃类化合物的生成方面作用不明显。(3)在选取的固定床热解优化条件下研究了YL煤热解行为。发现YL煤热解焦油收率最低,为8.11%,催化剂的添加均能明显提高YL煤热解焦油收率,特别是YL煤在CoOx/ZSM-22催化剂上热解焦油产率最高为15.85%,增加了近一倍。(4)动力学计算数据表明,干燥脱气阶段活化能最小,活泼热分解阶段活化能最大,并且明显高于二次脱气阶段的表观活化能,说明活泼热分解阶段是YL煤热解最主要的阶段,所需的能量较高。H2气氛和催化剂,均能有效降低热解活化能,促进YL煤热解峰温提前。