煤与催化裂化油浆共热解特性及气体逸出规律

摘要

煤油共炼改变了单一的煤炭直接液化和重油加氢裂化加工模式,降低了煤液化的操作难度,开辟了煤直接液化和重油轻质化的新途径,为推动煤炭和重油高效清洁转化、保障国家能源安全提供了技术支撑.然而煤油共炼常在高压、催化、加氢的条件下进行,难以直接获得共转化过程中煤和共炼油热裂解行为匹配特性,也不利于区分不同组分间的相互作用.选取一种低变质烟煤和一种催化裂化油浆(FCC油浆)为原料,利用热重-质谱联用技术研究了煤与FCC油浆单独热解和不同掺混比例下共热解的反应特性,探讨了煤和油浆本征热解的匹配性.结果表明,FCC油浆热解的起始温度,峰值温度和结束温度要远低于煤样,其产生的挥发分量则明显高于煤样.共热解实验曲线与计算反应曲线分析发现,反应初始阶段(200～400°C),煤样与油浆混合样品的热解曲线明显向低温区偏移,表明该阶段煤与FCC油浆共热解反应有协同作用,但当反应温度大于400°C后,由于此时大部分FCC油浆已经挥发,生成的残焦与煤共热解没有明显的相互作用.结合在线质谱,发现在FCC油浆热解温区,出现煤热解反应产生的CO2和CO气体逸出峰,分析可能是由于FCC油浆的溶剂效应,或是其含有的活性金属,使煤中的部分醚键、羟基或含氧杂环分子发生了断键反应.通过煤灰与FCC油浆共热解没有相互作用、而FCC油浆对脱灰煤在低温区(200～400°C)的热解有一定促进作用,进一步验证了上述结论.