摘要
黄陵煤是焦油产率＞7%的富油煤，本文通过双金属改性USY分子筛对黄陵富油煤进行催化热解，系统分析了影响二次催化热解的关键因素，力求实现金属间与USY加氢位点的协同作用，旨在提高焦油中轻质组分的同时降低稠环芳烃含量，为提高煤炭转化效率奠定基础。 黄陵煤具有低灰分、特低硫、高氢含量、高发热量、中高焦油产率(11.98%)的整体特点；煤中矿物质以高岭石、石英为主；原煤中含有相对丰富的脂肪族化合物；分布活化能法(DAEM)对黄陵煤热行为研究发现，当失重温度在460℃~560℃阶段煤热解发生单步反应，转化率大于0.6的热解阶段活化能变化剧烈；黄陵煤快速热解焦油中苯(B)、甲苯(T)、二甲苯(X)和乙苯(E)总收率为31.05%,BTXE收率分别 为11.81%、13.80%、7.31%和0.96%。 通过过量浸渍法分别将Mg、Ni、Zr负载于USY,采用XRF、SEM、NH3-TPD等表征说明金属的负载不会改变USY的物相，但分子筛比表面积减小，Ni、Zr改性USY酸量增加。将其用于黄陵煤催化热解，发现产物分布仍以单环芳烃、稠环芳烃和酚类为主；相比于原煤常规热解，产物中有机物种类均减少、单环芳烃含量增多、焦油组分最高收率由T转移至B。对比发现，Zr-USY具备最优提萘降酚效果，萘收率是原 煤的2.32倍，酚类由15.55%降至11.17%;经Zr-USY催化热解，产物BTXE含量增加最多，由原煤热解焦油的33.57%增加至43.96%,BTXE的收率分别达到17.05%、 15.85%、9.87%和1.19%;经Ni-USY催化热解，产物中稠环芳烃含量最低，说明其有利于重质组分开环裂化。 基于Zr-USY制备不同Ni负载量的双金属改性USY,表征发现Ni的负载使Zr-USY比表面积增加、弱酸量减少、强酸含量增加。将其用于黄陵煤催化热解，发现脂肪族化合物、稠环芳烃、酚类等分布更为均匀，Zr-Ni与USY酸位间的协同作用促进稠环芳烃加氢开环裂化，并降低3Zr-USY对萘及其衍生物的催化活性，呈“降萘”现象，致使稠环芳烃减少。当Ni负载量为2%时，催化热解产物中B收率最高，达到19.45%，是原煤热解B收率的1.65倍，此时稠环芳烃含量最低，得出3Zr/2Ni-USY在催化热解中对B具备高催化活性，同时可以保障重质组分开环裂解，实现焦油提质。
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