低阶煤催化解聚半焦的孔结构特点与CO₂气化反应性

来源期刊：煤炭学报2020年第10期

论文作者：梁丽彤 张乾 黄伟 刘建伟 彭泽宇 梁虎珍

文章页码：3573 - 3579

关键词：铁基催化剂;钼基催化剂;催化解聚;半焦孔结构;气化反应性;

摘    要：低阶煤催化解聚技术旨在通过催化剂的作用,促进煤大分子结构在低温下解聚形成更多的焦油成分。前期研究发现催化剂在使煤热解焦油收率增加、焦油品质轻质化的同时,也使半焦的聚合度降低。本研究旨在探讨催化剂作用下聚合度降低的半焦其相应的孔结构及气化反应性发生的变化。应用N₂吸附与TG分析仪考察了铁基催化剂与钼基催化剂对中温催化解聚半焦的孔结构特点与CO₂气化反应性的影响。认为催化剂促进了煤中含氧基团的断裂,使半焦中氧含量降低,表面性质发生了变化,从而使内蒙煤在催化剂作用下解聚半焦的吸附等温线由原煤热解半焦的Ⅰ型变为Ⅴ型,新疆煤焦的吸附等温线由原煤热解半焦的Ⅱ型变为加钼后的Ⅳ型和加铁后的Ⅴ型。在催化解聚过程中,催化剂通过对热解半焦碎片的加氢,抑制了半焦的缩聚,使半焦的介孔数量增多,比表面积和孔容增大,其中钼催化剂的增孔作用更为显著,内蒙煤加钼半焦孔容为原煤半焦的2.14倍,新疆煤加钼半焦孔容为原煤半焦的16.5倍。催化剂本身对半焦的气化反应没有明显影响,而是通过干预煤的热解过程使半焦形成更多介孔,增大半焦的比表面积及孔容而使半焦的气化反应性能得到明显提高。半焦等温吸附线的变化及孔容的增加,也为拓展催化解聚半焦的利用途径提供了可能,作为多孔材料,可进一步考察煤解聚催化剂对半焦吸附性能的影响,探讨其在污水处理、气体净化等方面的应用。