作者/来源：崔银萍 秦玲丽 杜 娟 常丽萍 (太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，太原030024) 日期： 2010-04-12 点击率：1929
煤炭无论是进行燃烧、气化、液化，还是热解干馏，热解都是这些过程的初始和伴随反应，因此热解是煤热加工过程的基础和必经过程，热解产物分布也是煤热解最主要的研究内容之一。煤受热分解将产生煤气、焦油及半焦产品，所形成的煤气即热解气中烃类含量较高，具有较普通煤气高的热值，优化煤炭热解过程的操作参数，可以使其作为一种重要产生高热值煤气的手段。目前，以煤热解为基础的热、电、气多联产技术的研究和开发已受到世界上许多国家的重视。热电气多联产技术的最大特点是将煤的热解工艺和半焦燃烧相集成，在同一个系统中产生高热值的热解煤气、蒸汽、电力及其他产品，从而实现在一个系统中同时向城镇供给煤气、蒸汽及电力，可以提高系统的煤炭利用效率。同时，产生的这部分高热值的煤气也可作为高质量的燃气供民用或其他工业过程使用，焦油及半焦可作为有价值的工业燃料或原料。因此，研究煤热解产物组成及其影响因素，对提高煤热解工艺，进而提高能源利用率和减轻城市环境污染有着重要意义。
1 煤热解产物组成
煤在发生热解反应后，其中的挥发分会从煤基体中挥发出来(初始热解产物)，这些挥发物在常温下为气体或液体(焦油、轻质液态烃)。初始热解产物在受热情况下，其产物发生分解、加氢、脱氢、缩聚等反应，这些反应均称为二次反应。一般来说，在600℃以下，基本不发生气相的二次反应，随裂解温度的升高，气体产品的产率上升，而液体产品的产率下降。煤气、焦油及半焦是煤热解过程中产生的3种主要产品，产物以半焦为主，同时形成一定量的焦油和气体。其中，热解气体组成主要有H2、CO、CO2及高热值的轻质烃类气体等。
2 影响煤热解产物的因素
2.1 温度对热解产物的影响
2.1.1 温度对气体产物的影响
温度是影响热解产物生成的最主要因素，煤热解过程中产生的氢气主要来自于高温时芳香结构的氢化和芳香结构的缩聚脱氢反应，如二次裂解反应中的芳构化反应和缩合反应，半焦到焦炭的缩聚反应等均可放出氢气。热解过程中，氢气的生成一般分为两个阶段，第一阶段400℃~600℃，缓慢生成阶段，主要是自由基之间相互缩聚而生成；第二阶段600℃~900℃，在该阶段氢气大量生成，主要由于热解后期缩聚反应产生的门，随着热解温度的升高，环数较小的芳环变为环数更大的稠环芳烃，伴随着氢气的放出，氢气的生成在700℃~850℃出现最大值，这几乎与煤种无关。H2的释放与交联反应密切相关，主要是由于在高温区半焦发生交联反应，最终生成稠环芳烃(PAH)，并放出大量氢气。在煤热解过程中，除了键的断裂外，交联反应也是一个重要过程。Solomon等认为，不同煤阶的煤交联反应差异甚大，低阶煤交联反应发生在桥键断裂之前；高阶煤交联反应发生在大多数桥键断裂之后。芳香结构缩聚脱氢主要表现在煤的微晶芳香层片直径增大，X射线衍射峰等指标在500℃~600℃变化不会很大，而在700℃以后这些指标产生明显跳跃，说明热解气体中氢气释放量达到最大。
热解过程中，煤中的氧主要以含氧化合物CO和CO2的形态逸出，煤中的元素组成决定着热解气体的组成，煤中的氧含量高，CO、CO2的生成量也大，研究结果表明，....
