低温等离子体改性热解焦催化剂对褐煤热解过程中油气品质的影响研究

China is in great shortage of oil and gas resources, in order to improve the utilization efficiency of the coal and relieve stress of oil import amount, use of lignite coal pyrolysis technique is imperative. Based on the above problems, this topic put forward by low temperature plasma to prepare the modified pyrolysis and upgrade the oil and gas product. At first, selected different pyrolysis conditions, discussed the effect of pyrolysis condition on the product elements and distribution law. Secondly, prepared different volatile pyrolysis char as catalyst, discussed the effect of properties of pyrolysis char on the tar cracking efficiency. Finally, selected the low temperature plasma method, discussed the effect of different plasma prepared condition on the tar cracking by changing the calcination atmosphere, calcination power and calcination time to reveal the mechanism of heavy tar cracking under low temperature plasm. Implementation of the project will realize the product transformation, decrease the heavy oil, improve the tar quality, control the component of pyrolysis gas, and provide theoretical basis for low quality of tar and gas.

中国石油和天然气资源严重匮乏，为了提高煤炭利用效率和缓解中国石油进口的压力，采用褐煤热解是一种经济高效的途径。本课题提出了通过低温等离子体改性的方法制备热解焦负载型催化剂，以此提高焦油催化裂解过程中重质焦油裂解效率，改善油气品质。首先，选取不同的热解方式，研究热解方式对煤热解产物的组成和分布规律的影响；其次，制取不同挥发份的热解焦作为催化剂，研究热解焦的性质对重质焦油裂解产物分布规律的影响；最后，采用低温等离子体的方法，通过改变焙烧气氛、焙烧功率及焙烧时间等条件制备负载型热解焦催化剂，考察不同制备条件下制得的催化剂对焦油裂解产物分布规律的影响，揭示等离子体改性催化剂对重质焦油催化裂解的机理。通过本项目的实施，可实现褐煤热解产品的定向转化，减少重质焦油的生成，改善焦油品质，调控热解气体组成，为解决低阶煤热解油气品质低的问题提供可靠的理论依据。

煤、石油和天然气是经济发展最主要的能源资源，在全球的分布极不均匀。我国煤炭资源分布广泛但不均匀，呈现出“北多南少”、“西多东少”的特点。同时，低阶煤含量多并且长期以来利用方式单一，大部分以直接燃烧为主，造成资源极大浪费。除了直接用作燃料外，煤炭还在型煤加工、焦化、气化、液化等方面有极其广泛的用途。而气化、液化也以单一过程为主，在单个转化过程中要取得较高的转化效率，往往需要复杂的工艺和较高运行条件实现。煤热解除了产出焦炭外，还产生煤气和煤焦油。煤气是冶金工业的重要燃料，经过净化后，也可用于工业燃料和民用煤气。但煤焦油在实际生产过程中存在品质差，利用效果较低，处理工艺复杂等问题，从而限制煤焦油的广泛应用。.本项目以两段式固定床反应器中的热解产物分布规律进行研究，在最佳热解焦制备工艺下采用气体改性和等离子体改性的方式提高其催化性能，研究了气体和等离子体改性热解焦的制备及其对热解产物分布规律研究。结果表明：水蒸气改性热解焦的效果最好，最优改性条件为流量450mL/min、改性温度650℃、改性时间60min。在此基础上对热解焦进行等离子体焙烧改性，最优焙烧时间为5min，最优焙烧功率为60W和最优负载量为10%。.最佳改性催化剂催化裂解焦油与原煤热解相比，产气量由9.9L提高至16.45L，提高了66.16%；焦油量由1.324g下降至0.603g，焦油裂解率提高了54.46%。以最优热解焦催化裂解焦油，轻质焦油有很大提高，其中轻油、酚油、萘油、洗油由7.05%、6.32%、3.22%、10.24%提高至13.6%、14.3%、11.5%、21.3%；而蒽油和沥青由28.62%、31.48%降低至20.9%、18.4%。.发展煤热解催化裂解的煤洁净技术、充分利用我国丰富的煤炭资源提高煤炭资源的利用效率对调整我国能源结构、缓解石油进口压力、降低石油风险都有十分重要的意义。