焦粉對(duì)低階煤熱解焦油氣反應(yīng)行為的影響研究

李挺，杜天 宙，申巖峰，閆倫靖，孔嬌，王美 君，王建成，常麗萍，鮑衛(wèi)仁

（1.太原理工大學(xué)省部共建煤基能源清潔高效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030024；2.太原理工大學(xué)煤科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030024）

中國(guó)低階煤儲(chǔ)量相對(duì)豐富，褐煤、長(zhǎng)焰煤、不黏煤和弱黏煤，約占煤炭總儲(chǔ)量的一半以上，已成為中國(guó)未來(lái)能源的重要支撐[1]。中低溫?zé)峤饧夹g(shù)可以將低階煤轉(zhuǎn)化為焦油、煤氣和半焦，實(shí)現(xiàn)低階煤的分質(zhì)利用[2]。但目前世界各國(guó)開(kāi)發(fā)的多種低階煤熱解技術(shù)均未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，其中主要的技術(shù)問(wèn)題是高溫?zé)峤庥蜌馀c粉塵難以高效分離，導(dǎo)致焦油含塵量高、后續(xù)加工困難[3]。

近年來(lái)，多種高溫除塵技術(shù)如旋風(fēng)除塵、顆粒床除塵及靜電除塵等被應(yīng)用到熱解含塵焦油氣除塵中，取得了一定效果[4?6]。也有研究者注意到熱態(tài)焦油氣在輸送管路或除塵設(shè)備中存在一定程度的熱反應(yīng)如熱裂解和熱縮聚反應(yīng)，將會(huì)影響焦油的產(chǎn)率和品質(zhì)[7]，為此對(duì)不同條件下焦油氣（熱解揮發(fā)分）的熱反應(yīng)進(jìn)行了研究。Xu等[8]在兩段固定床中研究了溫度(500?900°C)和停留時(shí)間(0.2?14 s)對(duì)Liddell煤熱解揮發(fā)分反應(yīng)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著揮發(fā)分反應(yīng)溫度升高或停留時(shí)間延長(zhǎng)，焦油產(chǎn)率降低，積炭產(chǎn)率升高。Zhou等[9]研究了神木煙煤和呼倫貝爾褐煤揮發(fā)分在溫度和停留 時(shí) 間分別為440?700°C、1.5?6.9 s的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)揮發(fā)分在較低溫度440°C時(shí)可發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)溫度為600°C、停留時(shí)間為4.2 s時(shí)，揮發(fā)分的反應(yīng)加劇。揮發(fā)分反應(yīng)使得輕質(zhì)油產(chǎn)率降低，瀝青產(chǎn)率增加。敦啟孟等[10]研究表明，在反應(yīng)溫度較低、停留時(shí)間較短的情況下，氣相焦油的二次反應(yīng)強(qiáng)度很低或基本不發(fā)生，而當(dāng)停留時(shí)間為10 s、溫度高于700℃時(shí)，焦油會(huì)轉(zhuǎn)化為氣體和積炭。這些研究表明，不同條件下焦油氣的反應(yīng)行為不同，在設(shè)計(jì)熱解工藝時(shí)，應(yīng)該考慮焦油氣在輸送管路和除塵設(shè)備中的反應(yīng)對(duì)熱解產(chǎn)品分布和組成的影響。而熱解焦油氣通常會(huì)夾帶一定量的焦粉粉塵，它的存在也會(huì)影響焦油氣的反應(yīng)。許多研究表明，煤熱解半焦對(duì)焦油氣具有一定的催化裂解能力[11]。Jin等[12]在固定床反應(yīng)器中采用半焦和活性炭作為催化劑對(duì)神木次煙煤熱解焦油進(jìn)行原位提質(zhì)，發(fā)現(xiàn)半焦和活性炭可催化重質(zhì)焦油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)焦油和氣體，且它們的催化裂解能力與其孔隙結(jié)構(gòu)和表面碳結(jié)構(gòu)缺陷位相關(guān)。韓江則等[13]在兩段固定床反應(yīng)器中考察了不同半焦對(duì)府谷煤熱解產(chǎn)物的催化裂解效果，表明半焦的表面結(jié)構(gòu)和灰分對(duì)煤熱解產(chǎn)物都具有催化裂解作用。在比表面積較低時(shí)，半焦中的灰分對(duì)煤熱解焦油的裂解作用比較明顯；隨著比表面積的增加，灰分的影響減弱。王興棟等[14]利用兩段固定床反應(yīng)器考察了半焦催化劑用量對(duì)熱解產(chǎn)物的催化裂解效果的影響。結(jié)果表明，隨著半焦用量的增加焦油收率減少，而輕質(zhì)焦油收率基本保持不變。

綜上所述，目前文獻(xiàn)研究中大多針對(duì)半焦作為焦油原位提質(zhì)催化劑，進(jìn)行半焦物化性質(zhì)及其用量對(duì)焦油氣反應(yīng)性影響的研究。焦油氣夾帶的焦粉粉塵對(duì)焦油氣反應(yīng)的影響在熱解工藝中至關(guān)重要，但相關(guān)研究報(bào)道相對(duì)較少。而焦粉對(duì)焦油氣反應(yīng)的影響與焦油氣在輸送管路或者除塵設(shè)備中所經(jīng)歷的熱態(tài)條件（溫度、停留時(shí)間）密切相關(guān)。本文主要研究低階煤分質(zhì)利用熱解焦油氣最常經(jīng)歷溫度400?500℃下，焦粉對(duì)淖毛湖煤熱解焦油氣反應(yīng)及熱解產(chǎn)物分布和組成的影響，以期為其熱解工藝設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)煤樣

實(shí)驗(yàn)用煤為新疆淖毛湖長(zhǎng)焰煤，其工業(yè)分析和元素分析見(jiàn)表1。將煤樣破碎、篩分至0.10?0.12 mm和0.60?0.90 mm兩個(gè)粒度范圍，前者用于制備焦粉，后者作為熱解用煤樣。實(shí)驗(yàn)前將煤樣在真空干燥箱中105℃下干燥12 h。

表1 煤樣的工業(yè)分析和元素分析Table 1 Proximate and ultimate analyses of Naomaohu coal

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與流程

實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，主要由氣路系統(tǒng)、進(jìn)料器、氣體預(yù)熱器、流化床反應(yīng)器、加熱爐、冷凝系統(tǒng)和氣體分析系統(tǒng)組成。流化床反應(yīng)器為石英材質(zhì)，內(nèi)徑為50 mm，長(zhǎng)度為1130 mm，上段為密相區(qū)、下段為濃相區(qū)。加熱爐分五個(gè)溫區(qū)，采用多段溫控系統(tǒng)精確控制。預(yù)熱器為不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)部填充陶瓷片作為熱介質(zhì)使氣體快速均勻加熱。

焦粉制備實(shí)驗(yàn)用煤樣為20 g，載氣為N2，流量為1 L/min，熱解溫度設(shè)定為600℃，與后續(xù)熱解實(shí)驗(yàn)中煤熱解溫度相同。首先通入1 L/min氮?dú)?，設(shè)定預(yù)熱爐、濃相區(qū)、稀相區(qū)溫度為600℃。當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定值后，打開(kāi)料斗開(kāi)關(guān)，煤樣迅速落入反應(yīng)器，恒溫10 min后，關(guān)閉加熱爐，焦粉在N2氣氛下吹掃降至室溫后取出。

熱解實(shí)驗(yàn)用煤樣質(zhì)量為20 g，流化介質(zhì)為石英砂，質(zhì)量為500 g，流化氣體為N2，流量為5.2 L/min，煤樣熱解溫度設(shè)定為600℃，焦油氣反應(yīng)溫度設(shè)定為400、425、450、475、500℃。首先加入石英砂床料，通入1 L/min氮?dú)?，設(shè)定預(yù)熱爐和濃相區(qū)溫度為600℃，設(shè)定稀相區(qū)溫度為400、425、450、475、500℃。當(dāng)爐溫達(dá)到設(shè)定值后，調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁恐?.2 L/min,保持20 min。打開(kāi)料斗開(kāi)關(guān)，煤樣迅速落入反應(yīng)器，恒溫10 min后，關(guān)閉加熱爐?？疾旖狗蹖?duì)焦油氣反應(yīng)影響時(shí)，2 g焦粉與煤樣混合加入反應(yīng)器。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中煤和石英砂粒徑較大主要分布在濃相區(qū)，而焦粉粒徑較小主要分布在稀相區(qū)，部分隨焦油氣帶出。濃相區(qū)煤熱解產(chǎn)生的氣相焦油通過(guò)稀相區(qū)后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)。水和焦油被冷凝，熱解氣經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入氣體分析儀中進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，用四氫呋喃對(duì)收集瓶、連接管路及反應(yīng)器出口反復(fù)清洗收集焦油。用0.025 mm濾網(wǎng)過(guò)濾除去焦油中的焦粉，然后用0.45μm的有機(jī)濾膜過(guò)濾分離出四氫呋喃不溶物積炭（Coke）。反應(yīng)器中的半焦、焦粉和石英砂在N2氣氛下吹掃降至室溫后取出。

圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖Figure 1 Diagram of the two-stage fluidized bed reactor

1.3 熱解產(chǎn)物分析

采用拉曼激光氣分析儀（RLGA-2811）對(duì)熱解氣進(jìn)行分析；采用卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀（MKV-710B,KEM）對(duì)焦油中水分進(jìn)行測(cè)定；采用模擬蒸餾氣相色譜儀（Agilent 7890B GC）測(cè)定焦油的餾分組成，按照ASTM 2887方法，沸點(diǎn)低于360℃的餾分被定義為輕質(zhì)焦油，沸點(diǎn)大于360℃的餾分為瀝青；采用全二維氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC×GC-MS）測(cè)定焦油的化學(xué)組成，色譜為Agilent 7890B，質(zhì)譜為Agilent 5977B,冷卻回路熱調(diào)制器為ZX-2 LN2。

1.4 焦粉的表征

采用傅里葉變換紅外光譜儀（BRUKER，VERTEX 70）對(duì)焦粉表面的化學(xué)官能團(tuán)進(jìn)行分析，波 數(shù) 為500?4000 cm?1，分 辨 率 為4 cm?1，掃 描32次；利用激光拉曼光譜儀（Renishaw,inVia）對(duì)焦粉的碳結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，800?1800 cm?1掃描，分辨率為1 cm?1；依照中國(guó)國(guó)標(biāo)GB/T 212—2008、GB/T 476—2001和GB/T 1574—2007分別對(duì)焦粉進(jìn)行工業(yè)分析、元素分析及灰成分分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 焦粉的表征

碳基材料表面通常含有碳結(jié)構(gòu)缺陷和含氧官能團(tuán)，它們是催化裂解焦油氣反應(yīng)的活性位點(diǎn)。因此，對(duì)焦粉的碳結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)進(jìn)行了表征，如圖2所示。圖2(a)為焦粉的紅外光譜譜圖，從圖中可知，3300?3700、1600?1750、1000?1300和700?900 cm?1分別歸屬為O?H、C=O和C=C、C?O和Ar?H的振動(dòng)吸收峰；2800?3000和1300?1500 cm?1為C?H的振動(dòng)吸收峰[15]。焦粉表面的含氧官能團(tuán)如O?H、C=O、C?O可形成一些酸性中心，吸附和催化焦油氣發(fā)生反應(yīng)[16]。圖2(b)為焦粉的拉曼光譜譜圖。參照文獻(xiàn)[17]中的方法將其分為10個(gè)高斯峰,峰面積比I（Gr + Vl + Vr）/ID表示芳族碳骨架結(jié)構(gòu)中小芳香族體系（3?5個(gè)稠環(huán)）與大芳香族體系（≥6個(gè)稠環(huán)）之間的比率，通過(guò)計(jì)算I（Gr +Vl+ Vr）/ID為4.25。通常小芳香族體系更容易產(chǎn)生碳結(jié)構(gòu)缺陷位作為焦油氣反應(yīng)的活性位點(diǎn)[17]。

圖2 焦粉的紅外光譜 (a)和拉曼光譜 (b)譜圖Figure 2 FT-IR (a)and Raman (b)spectra of char powder

焦粉中的金屬礦物質(zhì)，對(duì)焦油氣也具有一定的催化裂解能力[18]。表2和3所示分別為焦粉的工業(yè)分析、元素分析及灰成分分析。從中可以看出，焦粉中灰分的含量為9.35%，灰分中CaO的含量最高為43.64%，其次為Fe2O3、SiO2和Al2O3的含量，它們分別為14.37%、13.68%和9.83%。Xu等[19]的研究表明煤灰中的主要礦物質(zhì)SiO2、Al2O3、CaO和Fe2O3對(duì)煤熱解揮發(fā)分具有裂解作用，裂解能力大小順序?yàn)镕e2O3>Al2O3>CaO>SiO2。

表2 焦粉的工業(yè)分析和元素分析Table 2 Proximate and ultimate analyses of char powder

表3 焦粉的灰成分分析Table 3 Ash composition of char powder

2.2 焦粉對(duì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

圖3 為不同溫度下焦粉對(duì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。由圖3可以看出，未加焦粉時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，焦油產(chǎn)率逐漸減小，熱解氣和積炭產(chǎn)率增加。這說(shuō)明隨著熱解溫度的升高，焦油氣熱裂解和熱縮聚反應(yīng)加劇，部分焦油氣裂解轉(zhuǎn)化為熱解氣或縮聚生成積炭。熱解水產(chǎn)率則呈現(xiàn)無(wú)規(guī)率變化，一方面焦油氣分子中含氧官能團(tuán)化學(xué)鍵的斷裂可能會(huì)生成水使熱解水產(chǎn)率增加[20]；另一方面熱解過(guò)程中水蒸氣可能與熱解焦油氣發(fā)生反應(yīng)[21]，使熱解水含量降低。與未加焦粉相比，添加焦粉后焦油氣反應(yīng)性隨溫度的變化趨勢(shì)不變，但不同溫度下焦油產(chǎn)率均有一定程度減小，熱解氣和積炭產(chǎn)率增加，這歸結(jié)于焦粉對(duì)焦油氣的催化裂解作用。焦粉表面的碳結(jié)構(gòu)缺陷位、含氧官能團(tuán)及其包含的金屬礦物質(zhì)均可催化焦油氣發(fā)生裂解反應(yīng)(圖2、表2和3)。因此，加入焦粉后，焦油氣除發(fā)生熱裂解和熱縮聚反應(yīng)外，還會(huì)在焦粉表面發(fā)生催化裂解反應(yīng)，使得部分焦油氣轉(zhuǎn)化為熱解氣。同時(shí)裂解反應(yīng)形成的自由基碎片不穩(wěn)定發(fā)生聚合反應(yīng)使得積炭量增加。

圖3 不同反應(yīng)溫度下焦粉對(duì)熱解產(chǎn)物產(chǎn)率的影響Figure 3 Effect of char powder on yields of pyrolysis products at different reaction temperatures

而添加焦粉后熱解水產(chǎn)率減小，可能是由于焦粉在催化焦油氣反應(yīng)的同時(shí)，部分熱解水也被其吸附和活化，更易參與焦油氣反應(yīng)。郭丹林[22]研究也表明在400?500℃下，半焦可催化水蒸氣與一次熱解中間產(chǎn)物的反應(yīng)。

從圖3(a)和(b)也可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，焦粉對(duì)焦油和熱解氣產(chǎn)率的影響逐漸減弱。反應(yīng)溫度低于450℃時(shí)，焦油產(chǎn)率減小和氣體產(chǎn)率增大幅度較為明顯，當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)450℃后其差別減小。這是因?yàn)榉磻?yīng)溫度較低時(shí)，焦油氣熱裂解和熱縮聚反應(yīng)較弱，反應(yīng)后的焦油氣活性相對(duì)較高，容易被焦粉催化發(fā)生反應(yīng)；而隨著反應(yīng)溫度升高，焦油氣熱裂解和熱縮聚反應(yīng)加劇，反應(yīng)后的焦油氣較為穩(wěn)定[7]，不易被焦粉催化。而隨著反應(yīng)溫度的升高，焦粉對(duì)積炭產(chǎn)率的影響逐漸增強(qiáng)，特別是500℃時(shí)，焦粉作用后，積炭產(chǎn)率增加了約一倍(圖3(d))。這是由于反應(yīng)溫度的升高，促進(jìn)了縮聚反應(yīng)的發(fā)生[23]，焦油氣催化裂解生成的自由基碎片更容易相互縮聚向積炭轉(zhuǎn)化。

2.3 焦粉對(duì)焦油餾分分布的影響

不同反應(yīng)溫度下熱解焦油的餾分分布如圖4所示。由圖4可以看出，未加焦粉時(shí)，當(dāng)反應(yīng)溫度低于450℃時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，輕質(zhì)焦油含量輕微降低，對(duì)應(yīng)瀝青含量略微增加。說(shuō)明反應(yīng)溫度的升高促進(jìn)了輕質(zhì)焦油的熱裂解和熱縮聚反應(yīng)，部分輕質(zhì)焦油裂解轉(zhuǎn)化為小分子熱解氣或者發(fā)生縮聚反應(yīng)生成大分子瀝青。當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)450℃后，輕質(zhì)焦油含量開(kāi)始增加，對(duì)應(yīng)瀝青含量下降。這是因?yàn)殡S著反應(yīng)溫度升高，焦油氣活性增強(qiáng)，活性相對(duì)較弱的大分子瀝青也開(kāi)始發(fā)生反應(yīng)，部分瀝青裂解轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)焦油或縮聚生成積炭。這也與圖3(d)中未加焦粉時(shí)，反應(yīng)溫度超過(guò)450℃后，積炭產(chǎn)率明顯增加相一致。加入焦粉后，不同反應(yīng)溫度下輕質(zhì)焦油含量都有一定程度增加，對(duì)應(yīng)瀝青含量下降，說(shuō)明焦粉的催化裂解作用使得焦油中重質(zhì)組分瀝青向輕質(zhì)焦油和氣體轉(zhuǎn)化[12]。大分子瀝青的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)相對(duì)較大，很可能是復(fù)雜的三維分子結(jié)構(gòu)[17]，容易與焦粉表面的活性位點(diǎn)接觸，進(jìn)而被催化裂解為小芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)焦油和氣體。此外，與未加焦粉相比，當(dāng)反應(yīng)溫度低于450℃時(shí)焦粉作用后瀝青含量下降較為顯著，反應(yīng)溫度超過(guò)450℃后瀝青含量下降幅度變小。425℃時(shí)瀝青含量降低了9%，475℃時(shí)瀝青含量?jī)H降低了3%。這也說(shuō)明了隨著反應(yīng)溫度升高，焦粉的催化裂解作用減弱。

圖4 不同反應(yīng)溫度下焦粉對(duì)熱解焦油餾分分布的影響Figure 4 Effect of char powder on the distribution of tar fraction at different reaction temperatures

2.4 焦粉對(duì)焦油組成的影響

圖5 為不同溫度下焦粉對(duì)熱解焦油組成的影響。由圖5可以看出，未加焦粉時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，脂肪烴含量逐漸下降，芳香烴含量增加。通常脂肪烴平均鍵能較小，容易發(fā)生熱裂解轉(zhuǎn)化為熱解氣，而芳香烴平均鍵能相對(duì)較大，較難發(fā)生深度裂解[24]。焦粉作用后，不同反應(yīng)溫度下焦油中各類(lèi)物質(zhì)含量都發(fā)生了明顯變化。脂肪烴、芳香烴及雜環(huán)化合物含量減小，酚類(lèi)和含氧化合物含量增加。添加焦粉后，焦油氣中的各類(lèi)化合物都有可能被焦粉表面的活性位點(diǎn)吸附、活化，進(jìn)而發(fā)生裂解反應(yīng)。雜環(huán)化合物存在極性的碳硫、碳氮鍵，容易被焦粉吸附、激活，發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，使其含量下降。而脂肪烴、芳香烴含量下降，酚類(lèi)和含氧化合物的增加，可能是因?yàn)榻狗圩饔孟拢嗟臒峤馑c焦油氣中烴類(lèi)發(fā)生了反應(yīng)，使熱解水中的氧轉(zhuǎn)移到了焦油中。這與圖3(c)中添加焦粉后不同反應(yīng)溫度下熱解水含量均有一定程度降低相一致。Fidalgo等[25]研究也表明水蒸氣參與煤熱解反應(yīng)后，焦油中的含氧官能團(tuán)（C?O、C=O和O?H）可能會(huì)增加。

圖5 不同反應(yīng)溫度下焦粉對(duì)熱解焦油組成的影響Figure 5 Effect of char powder on tar composition at different reaction temperatures

綜合分析，不同反應(yīng)溫度下（400?500℃），焦粉對(duì)焦油氣反應(yīng)具有一定程度的影響，導(dǎo)致熱解產(chǎn)物分布和組成發(fā)生變化。特別是焦油產(chǎn)率和品質(zhì)（如瀝青含量、積炭量、酚類(lèi)、含氧化合物及雜環(huán)化合物含量）的變化，將會(huì)影響熱解工藝經(jīng)濟(jì)性和焦油后續(xù)加工。焦粉作用后不同反應(yīng)溫度下焦油產(chǎn)率均有一定程度的降低，熱解氣和積炭產(chǎn)率增加；焦油中輕質(zhì)焦油含量增加，瀝青含量減小。且隨著反應(yīng)溫度的升高，焦粉對(duì)焦油產(chǎn)率和瀝青含量影響逐漸減弱，對(duì)積炭產(chǎn)率的影響加強(qiáng)。焦油瀝青含量的降低可減輕焦油加工難度，而焦油產(chǎn)率降低影響熱解工藝經(jīng)濟(jì)性，積炭產(chǎn)率的增大會(huì)增加焦油加工難度。焦粉的作用也使得不同反應(yīng)溫度下焦油中脂肪烴、芳香烴及雜環(huán)化合物含量下降，酚類(lèi)和含氧化合物含量增加。酚類(lèi)含量增加、雜環(huán)化合物含量下降有利于焦油加工，而含氧化合物含量增加不利于焦油加工。因此，在熱解工藝設(shè)計(jì)中不同溫度下焦粉粉塵對(duì)焦油氣在輸送管路或除塵設(shè)備中反應(yīng)的影響應(yīng)該受到關(guān)注。

3 結(jié)論

不同反應(yīng)溫度下（400?500℃），焦油氣中夾帶的焦粉粉塵會(huì)影響焦油氣的反應(yīng)，導(dǎo)致熱解產(chǎn)物的分布、組成發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)熱解工藝經(jīng)濟(jì)性和焦油后續(xù)加工產(chǎn)生影響。焦粉對(duì)焦油氣具有催化裂解作用，焦粉作用后，不同反應(yīng)溫度下焦油產(chǎn)率和瀝青含量降低、熱解氣產(chǎn)率增加；且隨著反應(yīng)溫度的升高，焦油氣熱裂解和熱縮聚反應(yīng)加劇，反應(yīng)后焦油氣較為穩(wěn)定，焦粉的催化作用逐漸減弱，使得反應(yīng)溫度低于450℃時(shí)，焦粉作用較為明顯。同時(shí)，焦油氣裂解生成的部分自由基發(fā)生了縮聚反應(yīng)，導(dǎo)致不同反應(yīng)溫度下積炭率增大；且隨著反應(yīng)溫度的升高，自由基更容易發(fā)生縮聚反應(yīng)，積炭產(chǎn)率增幅逐漸變大，特別是500℃時(shí)，焦粉作用后，積炭產(chǎn)率變化較大。焦粉的催化裂解作用也使得不同反應(yīng)溫度下焦油中雜環(huán)化合物含量減少；同時(shí)焦粉可以吸附、活化熱解水，促進(jìn)熱解水與焦油氣反應(yīng)，導(dǎo)致不同反應(yīng)溫度下焦油中脂肪烴、芳香烴含量下降，酚類(lèi)和含氧化合物含量增加。焦粉作用下焦油瀝青產(chǎn)率降低，減輕了焦油加工難度，但焦油產(chǎn)率也會(huì)減小，影響熱解工藝的經(jīng)濟(jì)性。積炭產(chǎn)率增加會(huì)加大焦油加工難度。焦油中酚類(lèi)含量增加、雜環(huán)化合物含量下降有助于焦油加工，而含氧化合物含量增大不利于焦油加工。因此，熱解工藝設(shè)計(jì)中需要綜合考慮不同反應(yīng)溫度下焦粉對(duì)焦油氣反應(yīng)性的影響。