煤热解焦油催化裂解和乙烷水蒸气重整耦合提高焦油品质

胡浩权^1,2，狄敏娜^1,2，王明义^1,2，靳立军^1,2，王德超^1,2

1. 大连理工大学化工学院2. 大连理工大学煤化工研究所

摘 要：本文旨在通过在炭基催化剂上发生的煤焦油原位催化裂解与乙烷水蒸气重整过程耦合以提高轻质焦油产率。以平朔煤（PS）为煤样,利用常压固定床反应器在氮气以及乙烷水蒸气混合气氛下进行焦油提质实验,并使用半焦（Char）,活性炭（AC）以及活性炭负载金属钴和镍（Co/AC,Ni/AC）作为提质催化剂,对比考察催化剂种类和反应气氛对提质过程中焦油及气体产物的影响。同时,为了解提质过程所得焦油产物的组成和性质,利用模拟蒸馏,GC-MS等表征手段对焦油进行检测分析。结果表明,活性炭负载Ni催化剂（Ni/AC）可催化乙烷水蒸气重整反应,产生的·CH_x,·C₂H_x,·H等小分子自由基可与焦油催化裂解产生的自由基结合,避免焦油过度裂解。与未加催化剂得到的平朔煤热解焦油相比,采用Ni/AC使轻质焦油（沸点低于360℃馏分）的质量分数和产率分别提高54.3%和52.4%,同时焦油中BTEXN（苯、甲苯、乙苯、二甲苯和萘）等芳烃组分产率明显提高;乙烷水蒸气混合气氛下（耦合过程）比同条件氮气下的焦油产率和轻质焦油产率分别提高38.1%和35.3%,焦油中C2～C3烷基取代苯和C1～C2烷基取代酚的相对含量有明显提高,说明乙烷和水蒸气被活化并参与了焦油形成过程。煤热解焦油的原位催化裂解的总体效果是将焦油中重质组分转化为轻质焦油和热解气,其提质效果与催化剂的活性组分密切相关,且反应气氛在煤焦油的形成过程中具有重要作用。

关键词：煤热解焦油;催化裂解;乙烷蒸汽重整;炭基催化剂;