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中国是一个富煤、缺油、少气的国家。煤炭是最主要的能源资源,我国以煤为主的一次能源结构在今后相当长的时间内都不会改变。并且,随着经济的发展,除了需保障国家的能源安全和社会的可持续发展外,环境问题也成为全世界关注的热点,所以大力发展高效、洁净的煤利用技术具有非常重大的意义。热解是煤热加工的基础过程,其特性对煤的进一步转化具有较大的影响。通过热解,可以从煤中获得高热值煤气、高附加值化学品以及洁净的半焦。现有的热解工艺生产的焦油重质组分含量高。煤的催化热解是解决这个问题的一条途径。现有煤催化热解的高活性催化剂多为价格昂贵的金属催化剂,且不易回收,不利于产业化。因此,寻求一种经济、环保、相对高效的催化剂是解决实际问题的一个方向。铁系催化剂廉价易得,可不用再生,活性也相对比较高,故本实验在氮气气氛下考察了固定床反应器上铁系催化剂对煤热解过程的影响。 本研究主要内容包括:⑴在固定床反应器上考察了两种铁氧化物(Fe2O3和Fe3O4)对煤热解的催化作用,发现铁氧化物对煤热解挥发分的产率有调配作用。铁氧化物使得气体中的H2、CO2产率有不同程度的增加;且重整了热解焦油的组分,增加了焦油中轻质组分的相对含量,表明铁系催化剂适合做煤热解催化剂。⑵在固定床反应器上考察了两种铁矿石对煤热解的催化作用,相对于铁的氧化物,铁矿石对煤热解表现出来的催化活性更高。实验表明,两种铁矿石使得气相中H2、 CO、CH4产率增加,提高了煤气热值;且增加了焦油中酚类、脂肪烃类和芳香烃类。机理分析表明,铁系催化剂在煤快速热解过程中主要表现为对热解焦油片段进行催化加氢,提高了焦油品质。铁矿石中含有的金属(Ti、Ca等)使得铁矿石的裂解活性增强。