烟煤快速加氢热解的研究：II.温度和压力影响的考察.pdf

⑦
Vo1．24NO．5
Oct1996

烟煤快速加氢热解的研究’

，王欣荣：：温盎度和压力影响的考察、71
±：“唐黎华倪燕慧张成芳

(华东理工大学．上海200237)

摘要用内蒙东胜烟煤在气流床反应器中进行了快速加氢热解的研究。在5。。～8。。℃的温度和
0．1～6．0MPa的氢压范围考察了温度压力等因素与生成物产率的关系。实验表明：温度和氢压
对气、液态生成物产率有撮大影响液态烃(HCL)与温度的关系呈山型曲线，6．0MPa氢压下、
700~2时，HCL产率最大，达16．1}甲烷产率800~2时达37．6。
关蕾词塑堡，快速垫氢垫堡．液态烃．甲烷也压j；)，

在第1]报中已得出，烟煤快速加氢热解获得的液态烃和甲烷的产率比氦气氛中要高很
多。所以，研究者十分关注烟煤的快速加氢热解行为。
影响煤快速加氢热解的因素很多，其中主要影响因素为温度、压力和逗留时间等。本文着
重于温度和压力对烟煤快速加氢热解影响的考察。
温度的影响表现在对煤的挥发分脱除以及挥发分的二次反应上。文献的结果表明，三
苯(BTx)在7O0～900℃之间有一个最高产率，而液态烃(HcL)则在600~800℃间有一最大
值。高温更有利于甲烷的生成。
关于压力的影响，Jfintgen[43等人认为：提高压力加剧氢与挥发分之间的反应Howard等
人啪在10．0MPa的氢压下使用烟煤进行热解，获得的BTX达到l1。此外，提高氢压还有助
于加速氢与活性半焦的反应，促进甲烷的生成。本文采用内蒙东胜烟煤，系统地研究了热解温
度、压力对加氢热解生成物产率的影响，并考察了三苯、三酚(PCX)和以甲烷为主的气态产物
的适宜生成条件

1实验条件的选择

有的研究者认为，快速加氢热解的生成物三苯、三酚和甲烷是初次焦油加氢二次反应的产
物。影响热解产物二次反应的因素很多，如加热速度、煤颗粒粒径和挥发分的停留时间等挥
发分在反应区的停留时间越长，加氢二次反应的影响越大。作者的前期工作得出，载气在气
流床反应器内的停留时阔为40s左右，液态烃的产率最高。

·——1995年6月21日收到初稿．1996年8月19丑收到修改稿。
国家自然科学基金资助项目

“现在柳州东风化工厂
⋯通讯联系人。

5期马智华等：烟煤快速加氢热解的研究I417

"leo[指出，适宜于快速加氢热解的煤颗粒粒径应小于250~m。关于加热速率的影响，
Fynes指出，快速加热时，BTX的产率几乎是慢速加热的3倍，许维春等认为，升温速率大
于10c／s后，则加热速率对产品的分布几乎无影响。
由此，本文选择的实验条件如下：试验装置与试样与第1报相同。煤的加热速率大于
10℃／s，煤样粒径为154～280gm，载气在反应器内的停留时间约为40s，温度范围500～
890℃，氢压从常压到6．OMPa。

2实验结果与讨论

2．1温度和氢压对液态烃产率的影响
不同压力下，温度对三苯、三酚等液态烃产率的影响如图1所示。由图可见，三苯和苯的产
率随温度升高而增加，在较低温度(约500~C)时，苯和三苯的产率较低，在600至790C的温
度范围内，产率显著递增，0．1MPa氢压下，500C时的三苯产率为0．12，而700~2时三苯的
产率增加至1．2，提高了9倍。随压力增加，三苯产率也随之上升。800C，6．OMPa时，三苯
产率达12．2，比常压增加了近1O倍。由此可知，提高氢压、增加温度均有利于三苯和苯的生
成。

图1不同氢压下液态烃产物产率与温度的关系
Fig．1Variationliquidhydrocarbonyieldswithtemperature

(a)一0．tMPa；(b)一1．OMPa；(c)一3．OMPa；(d)一6．OMPa
●一}{CL；▲一PCX；×一BTx；0一苯；△一二甲酚
如图1所示，三酚与温度的关系均呈山型曲线，在约700C时出现最高值，温度由600V上
升至7I)OV，三酚产率明显递增，超过700~C后产率均呈下降趋势。随氧压的增加，三酚产率也
逐渐提高，7OO℃时，常压下的三酚产率为1．48％，6．OMPa氢压时达5．7，增加了2．8倍由

418燃料化学学掼24卷

此可知，700℃是加氢热解获取三酚的合适温度，较高的氢压也有利于三酚产率的提高。
液态烃产率与温度的关系也呈山型曲线，在700"(7附近出现最高值。700℃、常压下的HCL
产率为262，而当氢压增加6．0MPa时，其产率达16．1，提高了5．2倍。
不同压力下液态烃中三酚的含量(PCX／‘HCL)与温度的关系如图2所示。随温度的增加，
三酚的比例有降低趋势，到700~C附近出现了一个折点，此后Pcx／HcL比值大幅度下降，与
文献【结果一致。700℃起，酚羟基开始断开、脱除，由此造成