煤炭学报

作者：鲍卫仁, 王倩, 李挺, 田茜, 王旎晨, 闫伦靖, 王美君, 常丽萍,

关键词：低阶煤, 热解, 挥发物, 催化裂解, 焦油提质,

以催化剂为核心和焦油提质为目的的低阶煤热解技术是保障国家能源安全和实现“双碳”目标的煤炭清洁高效转化技术。鉴于煤焦油品质调控和催化剂表面积炭行为的复杂性，阐述了金属、金属氧化物、天然矿物质、分子筛和炭基催化剂对煤和热解挥发物的催化作用及其对热解产物分布和组成的影响，并对比分析了各类催化剂的优缺点。探讨不同催化剂物理化学性质的区别及其与催化性能之间的关系，结合煤及热解挥发物中C—C、C—H、C=C、—OH、C=O、C—O和—COOH等化学键的断键行为，揭示了不同催化剂的作用机制。在此基础上，针对催化过程中存在的焦油产率低及提质效果差的问题，提出了利用金属尤其是过渡金属改性催化剂活化热解体系中的内部小分子氢供体和外部固体/气体氢供体对重质组分裂解碎片原位供氢的方法，实现焦油产率的提高及焦油品质的改善。同时，针对催化剂易积炭失活问题，分析了积炭的物理化学性质和组成以及积炭形成的原因。从催化剂设计及热解反应体系出发，分析了多种有效抑制积炭的途径，如多级孔与金属活性位点的组合效应、双金属改性调控Brønsted和Lewis酸性位点的比例、酸碱双功能催化剂的开发以及引入H2O、CH4、C2H6和CH3OH等富氢小分子调控挥发物组成等，以期为低阶煤催化热解技术的发展提供理论基础。

来源：2024年第2期

《煤炭学报》期刊编辑部

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