单模微波下褐煤二元催化热解制轻质芳烃
蔡文轩
王晴东
李拓
陈宇
李笑原
武汉科技大学化学与化工学院,湖北武汉 430000
摘要：以苯、甲苯、二甲苯为主的轻质芳烃作为重要的化工原料,在染料、农药、医药领域应用广泛.我国石油资源匮乏但褐煤资源丰富,利用微波加热技术的选择性与高效均匀性,有望通过褐煤的微波热解获得富含轻质芳烃的焦油.以云南褐煤为原料,采用对微波电场分布控制精度更高的单模微波反应器,从微波电场分布的角度探究二元金属氧化物NiFe2O4、NiMoO4与Fe2(MoO4)3在微波热解过程中对电场分布、焦油中轻质芳烃含量以及热解行为的影响.通过矢量网络分析仪对煤样的介电参数进行测量,并模拟对应的电场分布.结果表明,二元金属氧化物的加入改变了煤样所处电场分布,使其整体强度降低,有效增加了煤样吸收微波并转化为热的能力,提升了煤样热解的升温速率与最终温度.通过GC-MS、FT-IR等手段对焦油与半焦的化学组成进行分析,可知二元金属氧化物的添加促进大分子烷基以及大分子芳香结构的裂解,增强了热解体系内小分子烷基与·H含量,有效提高了焦油中轻质芳烃含量,在添加NiFe2O4、Fe2(MoO4)3与NiMoO4后,轻质芳烃质量分数分别从21.21％增至44.28％、37.46％与43.21％,但因裂解反应增加焦油产率从10.28％降至9.76％、6.51％与9.20％,气体产率增加;另外过渡金属活性中心存在d轨道空穴,通过与含氧基团相结合,形成R2-OX-R1(X为金属活性组分)结构,促进了含氧结构的裂解,对降低焦油中含氧物质含量有积极作用.
关键词：单模微波二元催化微波热解轻质芳烃焦油
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：国家重点研发计划(2017YFB0304303)国家重点实验室开放基金(2018-k19)
论文发表日期：2022-07-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 34-41 )
英文信息