第36卷，第2期 2016年2月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
低变质煤-循环煤气微波共热解研究
Vol, 36 ,No. 2 -pp459-465 February2016
周军1.2，杨哲"，刘晓峰”，吴雷"，田宇红"2，赵西成1,2
1.西安建筑科技大学冶金工程学院，陕西西安710055 2.陕西省冶金工程技术研筑申心，陕西西安710055 3.榆林市科学技术信息研究所，陕西榆林719000
4，新疆化工设计研究院有限责任公司，新疆乌鲁本齐830006
摘要低变质煤干馏热解生产兰炭、煤焦油、煤气被认为是其清洁高效转化利用的最佳途径。现有主流生产工艺普遍对原煤具有一定的粒度要求，煤焦油产量较低、质量不高，煤气中H，CH+，CO等有效组分含量较低。为进一步提高低变质煤热解时煤焦油收率和质量，提出将微波热解低变质煤产生的煤气循环通人微波热解反应器中，进行低变质煤-循环煤气微波共热解。结合FTIR及GC-MS等对热解产品的分析表征，系统考察广微波功率、热解时间、煤样粒度对热解产晶收率及组成的影响。研究结果表明：低变质煤在循环煤气流量为0.4L·min-1、微波功率为800W、热解时间为40min、煤样粒度为5～10mm的工艺条件下热解，所得固体产品兰炭收率达62.2%，液体产品（煤焦油和热解水)收率达26.8%。不同微波功率及热解时间下所得兰炭红外谱线基本重合；不同粒度煤样热解所得兰炭中一OH，CO，CC和C一O官能团含
量差别较大。提高微波功率、延长热解时间、减小煤样粒度均有利于煤焦油的轻质化，关键词微波热解；低变质煤；循环煤气；煤焦油；兰炭
中图分类号：TQ530.2
文献标识码：A
引言
DOI : 10. 3964 /j. issn, 1000-0593 (2016 )02-0459-07
兰炭和焦油的收率以及焦油中BTX(苯、甲苯、二甲苯）， PCX(苯酚、甲酚、二甲酚)和萘的含量均明显增加，同时水分也有所增加"」。SilveraScaccia等研究发现煤样在100
近年来，煤微波热解技术作为低变质煤转化利用的一种新途径，以其传热传质规律独特、热解速度快，生产效率高，目标产物收率高，热解尾气中氢气、甲烷和一氧化碳等有价成分含量高、热值高等优越性(-})，最大程度实现了低变质煤分级提质利用的自的，得到了国内外越来越多同行的关注与研究。国内外相关研究表明，以较为廉价的焦炉气、合成气代替纯氢进行煤的加氢热解是切实可行的，并已展现出其优越性-5]。热解气氛通过参与煤的热解反应，改变其反应机理，可以很好地改善和提高热解产品的质量和产量，并且不同的热解气氛对热解结果的影响很大。煤样的脱硫率在 H气氛中随着微波辐射时间的延长而增高，黏结性指数总体上量增大趋势，煤样中富氢的中小分子化合物含量增加"。Ariunaa等"研究发现油页岩在合成气和氢气气氛中热解焦油收率高于在氨气气氛中，气体收率低于氨气气氛中的。与相同氢分压下的加氢热解相比，煤-焦炉气共热解所得
收稿日期：2015-01-23，修订日期：2015-04-21
℃时就开始析出CO和CO:，随着反应温度的升高，SO:， COS以及脂肪烃类化合物(CH+和C:H)析出。煤样在CO2 环境下热解时其挥发分产量明显高于N：环境，且CO:环境下焦炭的膨胀效果也明显好于N2环境"]。Kawser等研究发现Victorian褐煤在CO2气氛中热解时CO:与碳在700 ℃以后发生剧烈的气化反应，对热解产品有着很大的影响雷玉研究发现中国神府煤在氨气气氛中热解时焦油收率由 600℃时的3.98%增加到800℃的8.03%，在氢气、甲烷和 H：/CO气氛中热解时，焦油收率普遍增加。
目前国内兰炭主流生产工艺多采用循环煤气与新鲜空气混合燃烧的内热式热解炉，其热解煤气中由于氮气含量高而热值较低，大部分企业通过点天灯”燃烧排放或作为燃烧气用于其他工艺加热，其利用率较低、环境污染严重、能源浪费巨大。微波热解低变质煤产生的煤气中，N：含量极低， H2含量接近40%，CH含量接近20%，CO含量接近
基金项目：国家自然科学基金面上项目（51374166），国家高技术研筑发展计划（863计划)项目（2011AA05A202），陕西省科技统筹创新工程
项目（2011KTDZ01-05-04），陕西省教育厅科研计划项日（12JK0583），榆林市科技计划项目（2012173)资助
作者简介：周军，1977年生，西安建筑科技大学冶金工程学院教授
e-mail ;xazhoujun@ 126.com